dejte si Pozor na ‚Teorií Všeho‘

v roce 1931 Kurt Gödel ukázal, že jeho druhá věta o neúplnosti, která říká, že formální logický systém nemůže dokázat sám o sobě konzistentní. Tato věta vrhá studenou vodu na konečnou schopnost dokázat „Teorie všeho“, které se staly módní v teoretické fyzice. Znamená to, že jakákoli vědecká teorie je neúplná.

Galileo Galilei šel za hranice čisté logiky a tvrdil, že každá fyzikální teorie tvrdí, že k popisu reality si musí také vytvořit předpovědi, které se postaví kontroly experimenty. Experimentálně například zjistil, že těžké předměty nezrychlují rychleji než lehké předměty pod vlivem gravitace, jak se dříve myslelo. Tento výsledek položil základ pro pozdější poznání Alberta Einsteina, že gravitace není síla, ale zakřivení časoprostoru, na které všechny testovací objekty reagují stejným způsobem.

Galileův výrok, založený na pokoře, založil v průběhu let základ moderní fyziky. Zdá se však, že nová kultura fyziků nyní zpochybňuje její základní roli. Například, průkopník teorie kosmické inflace, Alan Guth, odpověděl během panelové diskuse na mou otázku, zda inflace je falsifiable, že tato teorie nemůže být dokázané falešný. Argumentoval, že je to matematický rámec, jako měřidlo teorie, který musí být platný, a úlohou experimentů je pouze stanovit jeho flexibilní stupně volnosti. Jinými slovy, teorie je dostatečně nastavitelná, aby se vešly všechny experimentální údaje o vesmíru.

ale pokud ano, lze inflaci považovat za fyzikální teorii, která se řídí Galileovým diktátem? Jak může teorie tvrdit, že vysvětluje začátek vesmíru, pokud ji nelze prokázat falešnými hypotetickými experimentálními daty? Teď už víme, alternativní příběhy o původu našeho vesmíru, což naznačuje, že to může jít přes odraz z dříve smluvní fáze před velkým třeskem, nebo to začalo od nějaké speciální počáteční stav asociovaný s teorií strun. Ve dvou dokumentech, které jsem napsal v poslední době se můj kolega z Harvardovy univerzity, Xingang Chen a spolupracovníci, jsme identifikovali experimentální test, který odhalil předběžný důkaz v kosmické mikrovlnné pozadí, a mohl prospěch alternativní scénáře modelu inflace. Stručně řečeno, podřizuje inflaci galileovu diktátu.

sotva by to bylo poprvé, kdy matematicky důmyslná teorie nedokázala zachytit fyzickou realitu. Koneckonců, geocentrický Ptolemaic teorie epicycles byl matematicky atraktivní a v jeho rámci byla dostatečně široká, aby popsat pohyb planet na obloze. Ale to bylo nakonec disfavored vzhledem k heliocentrické Newtonovské teorii gravitace, protože je zapotřebí velké množství volných parametrů, které musely být jemně vyladěné individuálně pro každou planetu.

navzdory poučení z dějin vědy si stále získává na popularitě představa, že některé fyzikální teorie nelze vyvrátit a musí být skutečně pravdivé na základě abstraktního uvažování. Další příklady zahrnují hypotetické existence „multivesmíru,“ dohad, že realita je počítačová simulace, aplikace AdS/CFT korespondence do reálného světa—který není zakotven v anti de Sitter (AdS) prostoru, ale místo toho v téměř de-Hlídání prostoru zcela jinou geometrii, nebo Stephen Wolfram je nový koncept „teorie všeho.“Po inspirativním kolokviu, které Wolfram právě dal na Harvardově iniciativě Black Hole, mi přišla na mysl jedna myšlenka: Pokud tato teorie předpovídá nejnižší možnou hmotnost elementární částice, budeme ji moci otestovat na základě astrofyzikálních dat.

skutečný svět nemá žádnou povinnost následovat naše plány, jen proto, že jsou matematicky přitažlivé nebo snadněji formulovatelné než nějaká alternativa. Nejlepším příkladem je kvantová mechanika, jejíž základní principy se kvalitativně odchylovaly od klasické fyziky, ale byly nám vnuceny experimenty. Po kvantová teorie byla formulována, Albert Einstein diskutuje Niels Bohr proti jeho nečekané netradiční výklad, jak se v roce 1926 Dopis Max Born, že „V každém případě jsem přesvědčen, že On nehraje kostky.“Nedávné experimenty prokázaly, že Einsteinova intuice je falešná.

lidská kultura je plná mýtů. Věda si klade za cíl opravit předpojaté teorie zdůrazněním klíčové role experimentálního ověření. Přirozená tendence lidí slepě následovat populární domněnky by měla být zmírněna, protože umisťuje klapky na naši vědeckou vizi a potlačuje pokrok v porozumění realitě.

Matematická krása je obdivuhodná, ale ve snaze zjistit realitu by měla být snížena na druhé místo vzhledem k důkazům. Fyzika je dialog s přírodou—dosaženo prostřednictvím experimentálních testování našich myšlenek, a ne monolog, ve kterém formulujeme naše „teorie všeho“ a usnout na vavřínech. Musíme zůstat pokorní, aby se nezapomínalo Gödelova důkaz, že všechny matematické systémy jsou logicky neúplné a Galileo, je pochopení, že většina z nich nemusí mít nic společného s realitou.