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

[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]

Что значит "не одним значением к одному"? Зависимость предполагает, что одному значению абсциссы соответствует одно и только одно значение ординаты - это входит в определение функции. Но даже если мы имеем дело с вырожденным кодом, как, например, при синтезе белка, все равно мы видим закономерность: определенную аминокислоту кодируют только некоторые кодоны, а не все возможные. Ничего подобного мы не наблюдаем в случае красного и круглого.

С зарядом и массой ситуация, конечно, иная, а именно: у нас всего-то 20 с небольшим элементарных частиц, так что мы не можем сказать, что любой заряд сочетается с любой массой, подобно тому, как любая форма сочетается с любым цветом в макромире. Насколько я понимаю, вопрос о том, почему именно такой заряд сочетается именно с такой массой (и вообще, почему заряды и массы этих 20+ частиц именно таковы), действительно является движущей силой нынешних фундаментальных физических исследований. Может быть, Вы именно это и имели в виду, утверждая, что заряд и масса "коррелируют" - то, что они сочетаются определенным образом у этих 20+ частиц?

[serge no (from livejournal.com)]

Почему зависимость должна быть функциональной? Как с этой позиции объяснить то, что частицы с разными зарядами участвуют в слабом взаимодействии, которое, по современным представлениям, таки является одним из проявлений общего с электромагнитным взаимодействия?

[egovoru.livejournal.com]

"Как <...> объяснить то, что частицы с разными зарядами участвуют в слабом взаимодействии"

Мне, опять же, кажется, что, если нечто не запрещено известными нам фундаментальными законами, то объяснять тут нечего. Мы выделяем четыре разных типа фундаментальных физических взаимодействий именно потому, что они могут проявляться независимо друг от друга и переносятся разными бозонами: фотон - это не то же самое, что глюон.

[109.livejournal.com]

> Зависимость предполагает, что одному значению абсциссы соответствует одно и только одно значение ординаты

Не всё так просто, друг мой. Функция может быть и R → R³, где R³ вполне может быть интерпретировано как три значения ординаты.

[egovoru.livejournal.com]

А Вы уверены, что такого рода соответствие называется именно "функцией"? Потому что "Фу́нкция (отображе́ние, опера́тор, преобразова́ние) — в математике соответствие между элементами двух множеств, установленное по такому правилу, что каждому элементу первого множества соответствует один и только один элемент второго множества" (Вики).

[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).

[serge no (from livejournal.com)]

Я хотел было сразу оговорить, что, например, древние греки, у которых можно найти много всяких рассуждений о гармонии и т.п., не годятся потому, что у них отсутствует существенный компонент: независимое научное сообщество, которое принимает или не принимает теории. Но подумал, что это тривиально. С Кеплером, я так подозреваю, примерно та же история. Законы его имени были признаны, а многогранники кого-нибудь привлекли?

[egovoru.livejournal.com]

Насколько я знаю, Кеплер сам быстро отказался от своей идеи многогранников :) Что же касается греков, то у них, как я понимаю, некое сообщество было - только, наверное, называть его "научным" было бы преждевременно. Вы же помните, как про это нам рассказал Пушкин:

Движенья нет, сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить.
Сильнее бы не мог он возразить;
Хвалили все ответ замысловатый.

То есть, столкновение разных взглядов и обсуждение их у греков, несомненно, было, и даже было зачаточное понимание, что гипотезы надо проверять практикой :)