Ar teorija kada nors gali mirti?


1996 m. teoretikas Jonathanas Fengas dalyvavo seminare apie naujų dalelių paieškas, kurias numatė matematiškai elegantiška supersimetrijos teorija. Kalbėtojas buvo optimistiškai nusiteikęs, kad tyrėjai aptiks daleles didžiuliuose susidūrimuose, tokiuose kaip „Tevatron“, kuris tuomet veikė JAV Energetikos departamento nacionalinėje greitintuvo laboratorijoje „Fermi“, arba Didysis hadronų greitintuvas, kuris tuo metu buvo statomas CERN.

Fengas tarp žiūrovų pastebėjo vieną iš Supersimetrijos įkūrėjų Bruno Zumino. Zumino reakcija į pokalbį supainiojo Fengą.

„Jis išėjo iš seminaro purtydamas galvą“, – sako Fengas, dabar profesorius Kalifornijos universitete Irvine. „Maniau, kad jis apsidžiaugs, kad jo teorijos ieškojo armija. Tai kodėl jis purto galvą?

Fengas pasivijo iškilų teoretiką kavos pertraukėlės metu. Jis vis dar prisimena, ką jam pasakė Zumino: „Niekada nemaniau, kad bus taip sunku. Jei tai bus taip sunku, jie niekada to neras.

Zumino atsakymas suteikė Fengui įžvalgos apie teorijos ir eksperimento sąveiką.

Zumino mirė 2014 m., sulaukęs 91 metų. Tevatron niekada nerado numatytų dalelių, o LHC dar nerado jokių jų egzistavimo įrodymų. Tačiau supersimetrija vis dar yra populiari teorija.

Paieškos terminas „Supersimetrija“ sugeneruoja 15 107 rezultatus mokslinių darbų saugykloje arXiv.org. Tai yra vidutiniškai 1,3 laikraščio per dieną nuo 1991 m., kai buvo paleista arXiv.org. (Paskutinis dokumentas buvo pateiktas prieš 2 dienas.)

Kodėl po dešimtmečius trukusių nulinių rezultatų supersimetrija ir toliau klesti? Pasak teoretiko Flipo Tanedo, taip yra todėl, kad „tai puiki teorija“.

„Puiki teorija nebūtinai turi būti „teisinga“, – sako Tanedo, Kalifornijos universiteto Riverside docentas. „Puikios idėjos yra nesenstančios, net jei atrodo, kad jos neatitinka konkrečios problemos.

Supersimetrijos matematinės formulės dabar taikomos kosmologijai, kondensuotai medžiagai, optikai ir daugeliui kitų tyrimų sričių. Taip yra todėl, kad teorijos – kaip ir jas kuriantys teoretikai – iš prigimties yra socialinės.

„Yra toks teoretiko įvaizdis, kaip šis vienišas genijus, kuris pats gyvena namelyje miške“, – sako Fengas. „Tai visiškas mitas. Teorija yra nepaprastai sociali veikla“.

Kaip ir menininkai, teoretikai visada ieško naujų senų idėjų posūkių, sako Tanedo. „Monet vieną rytą nepabudo galvodamas, kad tai yra teisingas būdas nudažyti nuo paviršių atspindinčią šviesą. Tu praktikuoji ir išsiaiškinsi.

Dėl šios priežasties teorijos retai miršta. Vietoj to, jie auga, susilieja ir keičiasi, nes yra veikiami naujų eksperimentinių duomenų ir auginami naujų žmonių. Svarbiausia yra išlaikyti tų žmonių dėmesį.

Fengas prisimena, kai Supersimetrija ir kita idėja, pavadinta Technicolor, buvo laikomos vienodai palankiomis. Tačiau CERN didelio elektronų-pozitronų greitintuvo rezultatai sudavė Technicolor smūgį.

„Man buvo įdomu pamatyti, kaip kai kurie žmonės įsisavino duomenis, o kiti ne“, – sako Feng. „Kai kurie žmonės paėmė duomenis, pažvelgė į akivaizdžiausias pasekmes ir su jais atsižvelgė. Tačiau kiti bandė įtraukti duomenis į savo teorines sistemas, net jei turėjo atlikti matematinę gimnastiką, kad tai veiktų.

Maždaug tuo metu Fengas pretendavo į doktorantūros studijas. Jis svarstė vietą, kurioje būtų daug „užkietėjusių“ Technicolor šalininkų. Jis konsultavosi su mentoriumi Leonardu Susskindu, kuris buvo vienas pirmųjų žmonių, pradėjusių kurti teoriją.

Fengo nuostabai, Susskindas paskatino jį susimąstyti: kai kurie žmonės tiesiog niekada nesikeičia, sakė jis, ir laukas juos aplenks. “[Susskind] buvo vienas iš Technicolor tėvų ir daug investavo į teoriją, bet jis pasinaudojo naujais duomenimis ir judėjo toliau“, – sako Feng.

Šiandien Feng sako vertinantis, kad teorinei fizikai reikia lengvų ir atkaklesnių žmonių derinio.

„Norime žmonių, kurie būtų judrūs ir gali prisitaikyti prie to, ką gamta mums meta paskui“, – sako jis. „Tačiau, kita vertus, akademinė bendruomenė yra sunki, ir ji apdovanoja užsispyrusius ir ryžtingus žmones. Mes taip pat norime tokių žmonių“.

Ar teorija gyvuoja, priklauso nuo mokslininkų – ir eksperimentalistų, ir teoretikų. Eksperimentiniai rezultatai gali sustiprinti teoriją patvirtinančiais įrodymais arba sukelti abejonių. Kai tai atsitiks, teoretikai turi nuspręsti, ar šią teoriją galima iš naujo sugalvoti ir kaip.

Fengas sako: „Būtent įsitikinęs ir pasiryžęs stoti prieš visą bendruomenę, kuri tau pasako, ką tu darai, yra bevertė, bet taip pat gali keistis, kai tai rodo duomenys, – sako Fengas. kažkas kito.”