“すべての理論”に注意してください

1931年までに、クルト-ゲーデルは、正式な論理システム自体が一貫していることを証明することはできないと述べている彼の第二の不完全性定理を証明していた。 この定理は、理論物理学で流行している”すべての理論”を証明する究極の能力に冷たい水を投げます。 これは、任意の科学的理論が不完全であることを意味します。 ガリレオ-ガリレイは純粋な論理の限界を超え、現実を記述すると主張する物理理論は、実験の精査に耐える予測をしなければならないと主張した。 彼は実験的に、例えば、重い物体は、以前に考えられていたように、重力の影響下で軽い物体よりも速く加速しないことを発見した。 この結果は、重力は力ではなく、すべての試験対象が同じように反応する時空の曲率であるというアルバート-アインシュタインの後の実現の基礎を築いた。

ガリレオの言葉は、謙虚さに基づいて、長年にわたって現代物理学の基盤を確立しました。 しかし、物理学者の新しい文化は、現在その根底にある役割に挑戦しているようです。 例えば、宇宙インフレ理論の先駆者であるアラン-ガスは、パネルディスカッションの中で、インフレが偽造可能であるかどうかという私の質問に答え、この理論は偽であると証明することはできません。 彼は、それが有効でなければならないゲージ理論のような数学的枠組みであり、実験の役割は単にその柔軟な自由度を修正することであると主張した。 言い換えれば、この理論は宇宙に関する実験データに適合するのに十分な調整可能である。 しかし、もしそうなら、インフレはガリレオの言葉に従う物理理論とみなすことができますか？

しかし、もしそうなら、インフレはガリレオの言葉に従う物理理論とみなすことができますか？ 仮説的な実験データによって偽であることが証明できない場合、理論はどのようにして宇宙の始まりを説明すると主張することができますか？ 今では、私たちの宇宙の代替起源の物語を知っており、ビッグバンの前に以前に収縮していた段階からのバウンスを経験したかもしれないか、ひも理論に関連するいくつかの特別な初期状態から始まったかもしれないことを示唆しています。 私が最近ハーバード大学の同僚であるXingang Chenと共同研究者と一緒に書いた2つの論文では、宇宙マイクロ波背景の暫定的な証拠を明らかにし、インフレのモデルよりも代替的なシナリオを好む可能性のある実験的テストを特定しました。 要するに、それはガリレオの格言にインフレを対象としています。

数学的に独創的な理論が物理的な現実を捉えることができなかったのは、これが初めてではありません。

結局のところ、地動説のプトレマイオス理論は数学的に魅力的であり、その枠組みは空のすべての惑星の動きを記述するのに十分広いものでした。 しかし、それは惑星ごとに個別に細かく調整する必要があった多数の自由パラメータを必要とするため、最終的には太陽中心ニュートン重力理論と比較して好まれなかった。科学の歴史からの教訓にもかかわらず、いくつかの物理理論は反論できず、抽象的な推論に基づいて本質的に真実でなければならないという概念は、 追加の例としては、”多元宇宙”の仮説的な存在、現実がコンピュータシミュレーションであるという推測、反デシッター（AdS）空間に埋め込まれていない現実世界へのAdS/CFT対応の適用、またはスティーブン—ウルフラムの”すべての理論”の新しい概念が挙げられる。”ウォルフラムはちょうどハーバード大学のブラックホールイニシアチブで与えた感動的なコロキウムに続いて、一つの考えは私の心に来: この理論が素粒子の可能な最小質量を予測すれば、天体物理学的データに基づいてそれをテストすることができます。

現実の世界は、数学的に魅力的であるか、いくつかの選択肢よりも定式化が容易であるという理由だけで、私たちの青写真に従う義務はありません。

最良の例は量子力学であり、その基本原理は古典物理学から定性的に逸脱したが、実験を通じて私たちに強制された。 量子論が定式化された後、アルベルト-アインシュタインはニールス-ボーアを予想外の非古典的解釈に対して議論し、マックス-ボーンへの1926年の手紙の中で”いずれにしても、私は彼がサイコロを振っていないと確信している。”最近の実験では、アインシュタインの直感が偽であることが証明されて

人間の文化は神話で満たされています。 科学は、実験的検証の重要な役割を強調することによって、先入観を修正することを目指しています。 それは私たちの科学的ビジョンに目をくらませ、現実を理解する上での進歩を抑制するので、盲目的に人気のある推測に従う人間の自然な傾向は、数学的な美しさは立派ですが、現実を把握しようとすると、証拠と比較して第二位に格下げされるべきです。

数学的な美しさは立派ですが、現実を把握 物理学は自然との対話であり、私たちのアイデアの実験的なテストによって達成され、私たちが”すべての理論”を定式化し、私たちの栄冠に休む独白では すべての数学的システムが論理的に不完全であるというゲーデルの証明と、それらのほとんどが現実とは何の関係もないかもしれないというガリレオの洞察を念頭に置いて、謙虚に滞在しなければなりません。