Zagubione w matematyce. Fizyka w pułapce piękna.

Autor: Sabine Hossenfelder

• Szczegółowe informacje
• Informacje dot. wydania

• Tłumaczenie: Tomasz Miller
  Tytuł oryginału: Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray
  Wydawnictwo: Copernicus Center Press
  Data wydania: 2019
  ISBN: 978-83-7886-452-3
  
• Wydanie: papierowe
  Oprawa: twarda
  Liczba stron: 384

Czy fizyków zwiodło piękno ich własnych teorii?

Współcześni uczeni, czy to poszukując nowej fizyki w CERN-ie, czy to zgłębiając czarne dziury i początek wszechświata, są głęboko przekonani, że fundamentalne prawa przyrody muszą być proste, naturalne i eleganckie. Jednak zdaniem fizyczki Sabine Hossenfelder dogmatyczne stosowanie tych zasadniczo estetycznych, a przez to subiektywnych kryteriów obecnie hamuje rozwój fizyki. Supersymetria, wielka unifikacja, wieloświat, superstruny – hipotezy formułowane głównie na podstawie wrażenia matematycznej schludności – albo nie znalazły potwierdzenia w danych eksperymentalnych, albo, co gorsza, są z gruntu nietestowalne.

Jaka jest rola poczucia piękna w fizyce? Czy jakaś teoria może być „zbyt piękna, żeby nie była prawdziwa”? Czy naukowa obiektywność, ścisłość i ostrożność zostały bezpowrotnie „zagubione w matematyce”?

Zastanawiając się nad przyczynami obecnej stagnacji w fizyce teoretycznej i dyskutując z jej luminarzami, autorka tropi i obnaża to, co we współczesnej nauce nie arbitralne, lecz modne; nieścisłe, choć zmatematyzowane; spekulatywne, a mimo to powszechnie przyjmowane.

Zdaniem Sabine Hossenfelder – fizyczki i wziętej blogerki – Einstein i inni podobnie nastawieni fizycy „zagubili się w matematyce”, by zaczerpnąć z tytułu tej dowcipnej, prowokującej książki. – Wall Street Journal

Copernicus Center Press, http://www.ccpress.pl

Książka Sabine Hossenfelder powstała w wyniku jej rozczarowania i frustracji, które spowodowane są postępowaniem jej kolegów po fachu. Autorka jest fizykiem teoretycznym i jest też niezwykle zawiedziona tym, w którym kierunku podąża fizyka teoretyczna przez ostatnich trzydzieści lat. A raczej nie sama fizyka ale jej adepci. Wydaje się, że napisała tę książkę, aby opowiedzieć o tym, dlaczego jest wściekła oraz czego się dowiedziała poszukując odpowiedzi na pytanie: „co poszło nie tak?”. Książka nie jest świadectwem jej wewnętrznych przemyśleń – Hossenfelder przeprowadziła wiele wywiadów z dużą grupą ludzi, spośród których niektóre osiągnęły status gwiazd świata fizyki (Steven Weinberg!).

Fizyka pikuje w dół. Tak twierdzi autorka. Kryzys zaczął się od Wielkiego Zderzacza Hadronów, który kosztował piętnaście miliardów dolarów, a eksperyment ten miał na celu odnalezienie supersymetrycznych cząstek. (Bozon Higgsa według Hossenfelder był tylko nagrodą pocieszenia; to, że on istnieje i zostanie zaobserwowany było oczywistym długo przed uruchomieniem LHC). Większość ekspertów sądziła, że cząstki supersymetryczne są, istnieją i po raz pierwszy pojawią się obserwowalne i mierzalne dowody na ich istnienie ale tak się nie stało. Zainwestowano kilka dodatkowych miliardów, aby ulepszyć LHC, a cząstek supersymetrycznych jak nie było, tak nie ma nadal.

Wydaje się, że największy problem przed jakim staje teraz środowisko naukowe polega na tym, że eksperymenty są niezwykle drogie, a zapotrzebowanie na nie jest nie mniej ogromne. W większości przypadków fizycy muszą spasować z uwagi na brak środków. Liczba naukowców z rok na rok wzrasta, liczba pomysłów też ale fundusze stoją w miejscu. Dlatego też trzeba ostrożnie wybierać projekty, które zostaną opracowane doświadczalnie. Eksperyment musi być opłacalny, to znaczy mieć jak największe szanse na powodzenie w stosunku do jego kosztów. Sabine Hossenfelder jest jednym z ekspertów, którzy doradzają ośrodkom naukowym, które z propozycji eksperymentów mają szanse na powodzenie i w które należy inwestować. W jej ocenie teoretycy prezentują swoje pomysły, idee czy też prace głównie we własnym, wsobnym środowisku, a do oceny zasadności dalszych prac nad nimi używają o wiele częściej niż powinni ich walorów estetycznych, zgodnych z aktualną „modą”. Fizyka weszła w dekadencki okres.

Teoretycy naturalnie zaprzeczają tego rodzaju zarzutom. Mówią, że piękno matematyczne jest niezwykle istotną częścią fizyki. Piękno teorii stało się głównym wyznacznikiem w wartościowaniu pracy naukowców. nawet w dziedzinie nauki, której podstawowym kryterium było doświadczenie i weryfikowalność. Hossenfelder nie bez ironii konstatuje, że idea Supersymetrii była tak piękna, że musiała być prawdziwa i jeśli Natura jak dotąd nie dała temu wyrazu, to zamiast zweryfikować teorię, zbudowano większy zderzacz. W przeciwieństwie do tego, uważany powszechnie w środowisku autorki za niesamowicie brzydki, Standard Model, weryfikuje pozytywnie wszystkie eksperymenty, których jest przedmiotem.

Oprócz głównej tezy mówiącej, ze fizyka porzuciła metodę naukową na rzecz estetyki możemy wyprowadzić też inną; że dla fizyków Wszechświat jest nie do przyjęcia taki, jakim jest. Dlatego wbrew dowodom (a raczej przez brak dowodów) zanurzają się coraz bardziej i bardziej w spekulacje. A jeśli kosmos nie potwierdza ich tezy, tym gorzej dla kosmosu. Hossenfelder utrzymuje, że nie ma jeszcze (książka wydana była w roku 2018) absolutnie żadnych dowodów na popularne teorie w fizyce, takie jak:
– dodatkowe wymiary poza 3D i czasem
– nowe cząstki elementarne poza 24 cząstkami podstawowymi znanymi od lat 60. XX wieku
– teorię wirów
– teorię strun
– multiuniwersów.

Wielomiliardowy wielki zderzacz hadronów nie dał fizykom żadnych nowych cząstek ani nie udowodnił żadnych nowych teorii. Problem tkwi w tym, że fizycy są przyzwyczajeni do relatywnie szybkich postępów, wręcz dziesiątków nowych odkryć i idee rocznie, a kolejka do Nagrody Nobla z roku na rok staje się coraz dłuższa. Wobec braku konkretnych postępów próbują wbić młotkiem drewniany sześcian w walcowaty otwór. Wszystko, co nie pasuje do obserwacji można na przykład przypisać do innego wszechświata i praca jest wykonywana. Hossenfelder przeprowadziła wywiad z jednym ze znanych profesorów fizyki, który utyskuje na to, że coraz częściej spotyka się z fizykami upierającymi się, że ich teorie wcale nie potrzebują żadnego dowodu, że należy je po prostu uznać za prawdziwe a priori i rozwijać.

Książka choć operuje dosyć ryzykowną i odważną główną tezą jest też bardzo przyjazna czytelnikom. Hossenfelder nie zaczyna swych dywagacji od 50 stron historii przepełnionych wzorami matematycznymi, anegdotami czy też ciągłym narzekaniem. Od razu przechodzi do meritum zagadnienia, a dopiero później odwołuje się do źródeł. Co więcej, choć posługuje się wiedzą i terminologią specjalistyczną, spokojnie można pominąć niezrozumiałe treści, bez szkody dla zrozumienia całości wywodu. Zresztą sama autorka radzi, aby tak robić. Sam nie wszystko do końca zrozumiałem, jednak autorka w swojej narracji jest bardzo przekonująca i jestem przekonany, że zna realia, o których pisze.