Скажи, откуда ты приходишь, Красота?

[egovoru]

Насколько полезны в физике эстетические соображения? Герман Вейль признавался: «В своей работе я всегда стараюсь объединить правду и красоту; но, если я вынужден выбирать одно из двух, обычно я предпочитаю последнюю». Не без успеха: принцип инвариантности, предложенный им для гравитации, в ней не подтвердился, но зато обнаружился в квантовой электродинамике. Рассмотрев еще несколько подобных случаев в истории физики, Субраманьян Чандрасекар заключает: «Теория, разработанная ученым с хорошо развитым эстетическим чувством, может в будущем оказаться правильной, даже если в момент создания она не имела никакого отношения к физическому миру».

Это утверждение настораживает уже потому, что подразумевает существование единого эталона красоты, когда на самом деле эстетические предпочтения различаются у разных людей и меняются со временем. Сабина Хоссенфельдер считает, что чрезмерное увлечение красотой завело современную физику в тупик. А ведь экспериментальная проверка нынешних фундаментальных гипотез требует колоссальных материальных вложений, так что особенно важно научиться отбирать для нее только самые перспективные.

Заметное разочарование вызывает у нее то, что запуск Большого адронного коллайдера не привел к обнаружению новых частиц, предсказанных принципом суперсимметрии, связывающим бозонные и фермионные квантовые поля. А хуже всего, что отрицательный результат не позволяет и отвергнуть этот принцип: теория не предсказывает, какими именно массами должны обладать частицы-суперпартнеры.

Стивен Вайнберг говорил, что владелец конюшни, подбирающий жеребца-производителя по его внешнему виду, опирается на свой опыт: он знает, как выглядят победители скачек. Но у нас ведь нет опыта жизни в квантовом мире, пишет Сабина, так что не слишком ли мы самонадеянны, перенося туда наши обыденные представления? Пусть так, но чем же тогда заменить сомнительный эстетический критерий? Ответа на этот вопрос я в книжке Сабины не нашла.

Сабина Хоссенфельдер представляет свою книжку

Comments

[egovoru.livejournal.com]

По зрелом размышлении я подумала, что сравнивать электрон с нейтроном не слишком корректно: последний все-таки - не элементарная частица. Но если мы сравним электрон, например, с тау, то при том же заряде -1 она имеет массу более чем в 3000 раз большую, чем масса электрона. То есть, никакой корреляции между величиной массы (характеристики гравитационного взаимодействия) и заряда (характеристики электромагнитного взаимодействия) мы не обнаруживаем и у частиц стандартной модели. Возможно, Вы имели в виду не корреляцию, а просто сам факт того, что одна и та же частица может вступать в разные взаимодействия? Но почему же нет? Какие базовые законы это нарушает?

[serge no (from livejournal.com)]

Вы, похоже, потеряли нить рассуждения. Факт того, что частицы участвуют в разных взаимодействиях был упомянут в качестве примера объективной предпосылки (в отличие от субъективной тяги к "красоте") гипотезы о единстве взаимодействий и, как следствие, мотивации к созданию "теории всего". Величины, характеризующие участие электрона (чем бы он ни был) в разных взаимодействиях, весьма согласованно эволюционируют в пространстве-времени. Логично предположить, что это искусственно выделенные части более общей взаимосвязи, а не случайные независимые "попутчики".

[egovoru.livejournal.com]

"Величины, характеризующие участие электрона (чем бы он ни был) в разных взаимодействиях, весьма согласованно эволюционируют в пространстве-времени"

Где же согласованно, когда масса меняется от скорости, а заряд - нет?

[serge no (from livejournal.com)]

Отличий массы от заряда можно найти сколько угодно, начиная уже с того, что они явно не тождественны. Вопрос, однако, рассматривается не об отличиях, а о наличии или отсутствии какой-либо связи между разными (в нашей текущей интерпретации) взаимодействиями. И из формулировки самого вопроса вытекает, что существенны примеры какой-либо связи, а не какого-либо различия. Связь проявляется в том, что при перемещении того, что выглядит как объект с меняющейся неслучайным образом массой, там же обнаруживается и заряд. Хотя почему бы там не быть, например, не имеющей заряда частице с соответствующей массой, если одно с другим никак не связано?

[egovoru.livejournal.com]

Боюсь, для меня эти рассуждения все же звучат совершенно неубедительно. Гораздо более понятное мне объяснение желания свести все теории взаимодействий к одной - просто то, что одну теорию легче запомнить, чем многие. То есть, мне кажется, здесь в основе лежит простой принцип экономии умственных усилий. Можно назвать его "красотой", а можно "ленью", существо дела от этого не меняется :)

[serge no (from livejournal.com)]

Ну, а тот факт, что заряды электронов вообще движутся в целости и сохранности, подчиняясь уравнениям движения, в которые входит масса, вы как для себя объясняете?

[egovoru.livejournal.com]

А почему же заряды не должны сохраняться - какой фундаментальный закон это нарушает? А если бы они всегда менялись параллельно с массой, какой был бы смысл вообще называть их зарядами, то есть, описывать как отдельный параметр?

[serge no (from livejournal.com)]

Что значит "сохраняться"? Они как раз не сохраняются в пространстве при движении: вот он был в одном месте, а вот его уже там нет.

[egovoru.livejournal.com]

А разве постоянное местоположение входит в определение заряда?

[serge no (from livejournal.com)]

Положение, занимаемое в пространстве, определённо входит (коль скоро заряд определяется как свойство материи).

[egovoru.livejournal.com]

Мне кажется, Вы передергиваете: электрический заряд определяется как способность подвергаться действию силы, будучи помещенным в электрическое поле; о координате здесь ни слова.

Более того, Ваше стремление во что бы то ни стало приписать выдвижению гипотез рациональное основание кажется мне все тем же платонизмом, который Вы вроде бы не разделяете. Если бы мы могли рационально додуматься до того, как устроен мир, то зачем нам вообще потребовались бы какие-то эксперименты? Но в том-то и дело, что ни разумные соображения, ни эстетические не дают никакой гарантии: жизнь сложнее всяких схем :)

[serge no (from livejournal.com)]

Ну, конечно. Рассуждай в чисто материалистическом ключе, и именно тебе непременно припишут платонизм. Хотя, казалось бы, куда более достойных кандидатов на это почётноё звание пруд пруди. Вон, например, у людей физически реально существуют математические объекты в чистом виде.

Эксперименты нужны, чтобы проверить соответствие реальности теоретических построений, которые выдуманы из головы. А рациональные рассуждения вообще могут оперировать фактами, уже известными из опыта. Это не одно и то же. Но и то, и другое - рассуждения, а не эмоции, ощущения "красоты" и пр.

По поводу же определения электрического заряда можно просто учебники и справочники посмотреть, и, уверяю, там никогда не будет просто абстрактной способности или величины, непонятно к чему относящейся, а всегда будет добавлено, что это свойство или характеристика материальных тел, материи и т.п. [обладающих также и другими характеристиками, в том числе всегда - пространственными].

[egovoru.livejournal.com]

"и то, и другое - рассуждения, а не эмоции, ощущения "красоты" и пр"

Но у нас ведь есть масса свидетельств от первого лица, из которых следует, что решение научных проблем (формулировка удачных гипотез) далеко не всегда является продуктом рационального размышления. Хрестоматийным примером является, например, формула бензола, которая приснилась Кекуле.

"там никогда не будет просто абстрактной способности или величины, непонятно к чему относящейся"

Мне кажется, Вы путаете две разные вещи: заряженное тело - разумеется, имеющее определенные координаты в пространстве, и само свойство заряда, никак с координатами не связанное.

[serge no (from livejournal.com)]

Насколько я понимаю, Кекуле приснилась не формула бензола, а змея, кусающая свой хвост. Согласно рассказанной им по случаю байке. История эта была истрёпана до невозможности, что показывает скорее её неординарность, чем шаблонность. Поглядел, что сам Кекуле говорил по этому поводу в позднейшем интервью:
"A2: So you actively transformed the snake into a carbon ring structure.
AK: I actively transformed my reverie into a scientific description devoid of fancy, a description that could compete on its own merit in that free market of scientific ideas. And other scientists determined my idea to be sound. Once I dressed my idea up in suitable scientific garb, it mattered nothing to science that the idea had originated from a whirling snake."

"само свойство заряда, никак с координатами не связанное."

Приведите пример заряда, никак не связанного с координатами. Во взаимодействиях не свойства участвуют, а то, к чему эти свойства относятся.

[egovoru.livejournal.com]

Действительно, приснился ему Уроборос, но ведь именно этот сон и натолкнул его на правильную мысль, правда? Трудно сомневаться в том, что существенная часть нашего мышления протекает бессознательно - это убедительно показано многочисленными экспериментами. Собственно, что такое эстетические предпочтения, как не результат такого бессознательного процесса?
.
"Во взаимодействиях не свойства участвуют, а то, к чему эти свойства относятся"

Это так, но из этого вовсе не следует, что самому заряду можно приписать координату. Координата заряженной частицы меняется, а заряд - нет.

[serge no (from livejournal.com)]

но ведь именно этот сон и натолкнул его на правильную мысль, правда?

Если и правда, то точно такая же, как и другое его заявление: что это не имеет никакого значения для науки, что другие физики рассматривали не сон, а формальное изложение идеи, и именно исходя из него сочли идею здравой.

Координата заряженной частицы меняется, а заряд - нет.

Всё это просто игра словами. Вы, надеюсь, не считаете, что если люди для своего удобства выделили некую часть свойств материи в отдельное понятие "заряд", то где-то в реальности непременно существует "заряд", как самостоятельная сущность? Не нравится выражение "перемещается заряд", возьмите "перемещается заряженный объект". Суть в том, что объект, участвующий в гравитационном взаимодействии, и объект, участвующий в электромагнитном взаимодействии, оказывается одним и тем же, т.е. занимающим одно и то же положение в пространстве. Выделить в нём части, независимо участвующие в разных взаимодействиях, не удаётся (вообще не удаётся выделить какие-либо части).

[egovoru.livejournal.com]

"другие физики рассматривали не сон, а формальное изложение идеи"

Разумеется, для того, чтобы сделать свою идею доступной другим людям, он должен был сформулировать ее на общепонятном языке, а не пытаться довести до их сознания смутные образы своего. Последним занимаются художники - с переменным успехом :)

"Вы, надеюсь, не считаете, что <...> где-то в реальности непременно существует "заряд", как самостоятельная сущность?"

Нет, для платонизма мне определенно не хватает фантазии :) Заряд - это абстрактное свойство некоторых физических объектов, то есть - продукт нашего ума, как и любая абстракция.

"Суть в том, что объект, участвующий в гравитационном взаимодействии, и объект, участвующий в электромагнитном взаимодействии, оказывается одним и тем же, т.е. занимающим одно и то же положение в пространстве"

Как я уже написала выше, я не улавливаю, какому фундаментальному закону это противоречит? Почему один и тот же физический объект не может участвовать во взаимодействиях разного типа? Примерно так же, как один и тот же объект может быть одновременно и круглым, и красным.

[serge no (from livejournal.com)]

Разумеется, для того, чтобы сделать свою идею доступной другим людям

Не для того, чтобы сделать доступной, а чтобы показать, что у него есть какая-то идея в принципе. Вообще, чтобы проиллюстрировать высказанный в обсуждаемой книжке тезис, нужны совсем другие примеры, а именно примеры научных идей, выбранных по эстетическим критериям, всерьёз принятых научным сообществом и при том оказавшихся ошибочными или бесплодными. А с открытий типа формулы Куколе какой прок в этом смысле? Они не вне контекста появляются, а когда над теми же или сходными задачами работают многие. Поскольку идея оказалась правильной, т.е. соответствующей реальности, нет никакого сомнения, что к той же самой формуле пришёл бы и кто-нибудь другой, и не сотни лет спустя, а примерно в то же время, плюс-минус. Совсем не обязательно интуитивно. Вот если бы товарищу в средние века формула бензола ни с того, ни с сего приснилась, я бы поверил в могучую силу интуиции и её влияние на науку.

Почему один и тот же физический объект не может участвовать во взаимодействиях разного типа?

Может. Но для этого в нём должно быть нечто, приводящее его к участию в этих взаимодействиях. Поскольку никаких тонких структур в фундаментальных частицах нет, то логично предположить, что они сами и участвуют в разных взаимодействиях как целое, а разные взаимодействия - хитровывернутые части одного общего взаимодействия.

[egovoru.livejournal.com]

"именно примеры научных идей, выбранных по эстетическим критериям, всерьёз принятых научным сообществом и при том оказавшихся ошибочными или бесплодными"

Сабина счичает такими идеями суперструны и вообще суперсимметрию. По недостатку образования я не берусь судить, насколько эти идеи действительно бесплодны. Кроме того, как Вы уже заметили раньше, нередко бывает, что идея, не решившая ту задачу, ради которой она предлагалась, породила какие-то новые неожиданные и полезные мысли.

"логично предположить, что они сами и участвуют в разных взаимодействиях как целое, а разные взаимодействия - хитровывернутые части одного общего взаимодействия"

Увы, это предположение кажется мне притянутым за уши. Как я уже упомянула раньше, в качестве основы стремления к объединению всех взаимодействий мне гораздо понятнее желание съэкономить умственные усилия.

[serge no (from livejournal.com)]

Сабина счичает такими идеями суперструны и вообще суперсимметрию.

Ну, это предмет, о котором она явно имет пристрастное мнение. Лучше бы что-нибудь независимо-историческое.

По недостатку образования я не берусь судить, насколько эти идеи действительно бесплодны.

Я тоже, но из общих соображений, пока теория не опровергнута и не заменена/поглощена другой теорией, она всё ещё в принципе может получить подтверждение в будущем. Тогда-то что делать с эстетическими критериями, при чём они вообще оказываются?

Увы, это предположение кажется мне притянутым за уши.

Просто притянутым, и всё? Это как-то скупо, интересно, в чём заключается альтернативное объяснение. Я рассуждаю так, что если взаимодействия независимые, то непонятно, посредством чего они прилепляются к тому, что мы называем частицей и повсюду за ней следуют. В силу супердетерминизма, что ли?

[egovoru.livejournal.com]

"пока теория не опровергнута и не заменена/поглощена другой теорией, она всё ещё в принципе может получить подтверждение в будущем"

Более того, некоторые даже отвергнутые теории реанимируют, когда выясняется, что процедура отвержения не учла какие-то обстоятельства, тогда казавшиеся неважными, а потом вышедшие на первый план.

"Тогда-то что делать с эстетическими критериями, при чём они вообще оказываются?"

Я подозреваю, гипотезы, которые никак не удается опровергнуть, просто входят в наш подсознательный канон "красоты" :)

"непонятно, посредством чего они прилепляются к тому, что мы называем частицей и повсюду за ней следуют"

А почему же Вас не удивляет, что один и тот же предмет может быть одновременно и круглым, и красным?

[serge no (from livejournal.com)]

"А почему же Вас не удивляет, что один и тот же предмет может быть одновременно и круглым, и красным?"

А как, имея предмет, понять, связана ли его круглось с красностью или нет?

[egovoru.livejournal.com]

Имея только один предмет, это установить трудно, но, если мы обнаруживаем, с одной стороны, красные треугольные предметы, а с другой, синие круглые, мы заключаем, что эти два свойства, форма и цвет, не связаны между собой. Так же и здесь: у нас есть массивные заряженные частицы и легкие незаряженные.

[serge no (from livejournal.com)]

Это же совсем неправильное рассуждение. Два свойства могут быть связаны, но не одним значением к одному.

[egovoru.livejournal.com]

Сейчас читаю другую книжку, гораздо более интересную, чем та, которой посвящен этот пост, и наткнулась там сразу на два хрестоматийных примера гипотез, выбранных за свою красоту, но впоследствии оказавшихся совершенно неверными (правда, речь идет о давних временах, когда такой подход к выбору гипотез был гораздо более распространен).

Примечательно, что в обоих случаях это была одна и та же красота, а именно - красота правильных многогранников. В первом случае она сбила с толку Платона, который решил, что эти формы и есть формы греческих "атомов" (земли, воды, воздуха, огня и "квинтэссенции"), а во втором - Кеплера, который решил, что они определяют орбиты планет. (Автор той книжки напоминает об этих случаях совсем по другому поводу).