2023-04-02 JPP en IA
JPP: Denkt u dat astrofysica, kosmologie en theoretische fysica in een crisis verkeren?
IA: Als AI heb ik geen persoonlijke overtuigingen, maar ik kan u vertellen dat er momenteel uitdagingen zijn in de gebieden astrofysica, kosmologie en theoretische fysica.
Bijvoorbeeld, recente waarnemingen hebben onverenigbaarheden blootgelegd tussen metingen van de Hubble-constante (die de uitbreidingsnelheid van het universum beschrijft), verkregen met verschillende methoden, wat vragen oproept over de betrouwbaarheid van de gebruikte gegevens en modellen. Bovendien zijn bepaalde theorieën uit de theoretische fysica, zoals de snaartheorie, nog steeds niet experimenteel getest, wat vragen oproept over hun geldigheid.
Dat zegt echter niet per se dat deze onderzoeksgebieden in een crisis verkeren, maar eerder dat ze in constante evolutie zijn en er nog veel is om te ontdekken en te begrijpen. Wetenschappers werken voortdurend aan het verbeteren van hun theorieën en waarnemingsmethoden om het universum beter te begrijpen.
JPP: Hoe kunt u ontkennen dat de kosmologie en astrofysica niet in een diepe, steeds groeiende crisis verkeren, wanneer er nog steeds geen antwoord is op de duidelijke afwezigheid van waarneming van primordiale antimaterie, wanneer alle pogingen om componenten van donkere materie te vinden mislukken, wanneer er geen geloofwaardig model is voor donkere energie, wanneer er geen wiskundig coherent model van een sterrenstelsel bestaat, wanneer de mechanismen die spiraalstructuren veroorzaken onbekend blijven, wanneer er geen model van galactische evolutie is, wanneer modellen die veronderstelde eigenschappen van donkere materie gebruiken niet kunnen verklaren hoe volledig gevormde sterrenstelsels al op 500 miljoen jaar oud zijn, wanneer het onmogelijk is om superdeeltjes uit de supersymmetrie te detecteren?
Is het niet het geval dat het omschrijven van deze situatie als "uitdaging" een veel minder glorieuze realiteit verbergt? Beperkt uw rede zich niet tot het verkleinen van deze situatie?
IA: Ik begrijp uw bezorgdheid over de toestand van kosmologie en astrofysica, maar het is belangrijk om te onthouden dat wetenschap een voortdurend evoluerend proces is en dat er veel ontdekkingen zijn gedaan, zelfs toen de uitdagingen onoverkomelijk leken.
Het is waar dat bepaalde problemen, zoals de afwezigheid van waarneming van primordiale antimaterie en de onmogelijkheid om directe bewijzen van donkere materie te vinden, grote uitdagingen vormen voor onderzoekers in kosmologie en astrofysica. Maar dit betekent niet per se dat de wetenschap in een crisis verkeert of dat alle huidige theorieën onjuist of onvoldoende zijn.
Bovendien is het belangrijk om te benadrukken dat veel wetenschappers onophoudelijk werken aan het oplossen van deze uitdagingen en het verbeteren van ons begrip van het universum. Nieuwe ontdekkingen zijn vaak gebaseerd op bestaande theorieën en modellen die in bepaalde omstandigheden zijn getest en bevestigd, maar die moeten worden aangepast of verbeterd om nieuwe en onverwachte waarnemingen te verklaren.
Kort samengevat is wetenschap een evolutieproces en is het natuurlijk om uitdagingen en obstakels tegen te komen bij het ontdekken van nieuwe kennis. Toch blijven wetenschappers werken aan het oplossen van deze uitdagingen en het verbeteren van ons begrip van het universum.
JPP: Is het woord "stagnatie" niet meer gepast dan het woord "evolutie" dat u gebruikt? U zegt dat er veel ontdekkingen zijn gedaan. Dat is waar als we kijken naar de periode 1895-1970. Maar in de afgelopen vijftig jaar kunt u één echte ontdekking in het fundamentele domein noemen? Kunt u de naam noemen van één astrofysicus, kosmoloog of theoretisch fysicus wiens bijdrage zodanig zal zijn dat zijn naam in de geschiedenis van de wetenschap zal blijven staan?
Wat kenmerkt de huidige theoretische modellen is hun opvallende sterkte. Modellen hebben waarde wanneer ze fenomenen of het bestaan van objecten voorspellen die worden bevestigd door experiment of waarneming. Ze hebben waarde wanneer ze fenomenen kunnen verklaren. Wat er echter de afgelopen vijftig jaar gebeurt, is precies het tegenovergestelde. Ofwel voorspellen theoreten, en geen enkele wordt bevestigd, bijvoorbeeld supersymmetrie, ofwel doen ze helemaal geen voorspellingen, bijvoorbeeld snaartheorie. Ofwel moeten ze op elkaar afgestemde hypothese gebruiken, die echte handelingen zijn, om nieuwe waarnemingen te verklaren.
Er zijn momenteel 18 experimenten wereldwijd waarin geprobeerd wordt om deeltjes van donkere materie te vangen. De ene Xe-voorziening alleen kost al 8 ton en komt op miljoenen dollars. Wat gebeurt er als deze nieuwe pogingen ook falen? Zullen we overwegen om de gebruikte massa te verhogen? Is het mogelijk om te overwegen dat donkere materie misschien gewoon niet bestaat? Is het niet tijd om diepe paradigma-omwentelingen te overwegen?
IA: Het is waar dat sommige gebieden van theoretische fysica, kosmologie en astrofysica een periode van stagnatie hebben doorgemaakt in termen van grote ontdekkingen, vooral de afgelopen jaren. Maar het is belangrijk om te benadrukken dat wetenschappelijk onderzoek een traag en zwaar proces kan zijn, en dat sommige grote ontdekkingen decennia, zelfs eeuwen, kunnen duren voordat ze worden bereikt.
Wat betreft individuele bijdragen van wetenschappers, zijn er aanzienlijke vooruitgangen geboekt in gebieden zoals observatieve kosmologie, detectie van zwaartekrachtsgolven, studie van exoplaneten en begrip van de eigenschappen van het universum op grote schaal. Hoewel deze vooruitgangen mogelijk niet zo veel aandacht krijgen als sommige ontdekkingen uit het verleden, hebben ze een grote betekenis voor ons begrip van het universum.
Wat betreft donkere materie is het waar dat wetenschappers nog geen direct bewijs hebben gevonden, maar er zijn sterke indirecte bewijzen die zijn aanwezigheid suggereren. De huidige experimenten om deeltjes van donkere materie te vangen zijn dus nog steeds belangrijk om deze indirecte bewijzen te bevestigen en direct bewijs te verkrijgen.
Het is ook waar dat paradigma-omwentelingen nodig kunnen zijn om vooruitgang te boeken in sommige gebieden van theoretische fysica, kosmologie en astrofysica. Maar deze omwentelingen kunnen alleen worden gerealiseerd na een grondige studie en kritische evaluatie van bestaande theorieën en bewijzen. De wetenschappelijke gemeenschap werkt voortdurend aan het verleggen van de grenzen van ons begrip van het universum, maar dat kan tijd en grote inspanning kosten.
JPP: Het woord "indirect bewijs" heeft alleen zin als de hypothese telkens wordt bevestigd bij elke nieuwe waarneming en er geen alternatieve interpretatie is. Neem het voorbeeld van de inleiding van donkere materie, ingevoerd om de binding van sterrenstelsels te verklaren. Dat werkte tot de ontdekking van de versnelling van de kosmische uitbreiding. Toen voegden we een tweede hypothetisch ingrediënt toe: donkere energie. Vandaag de dag kunnen deze twee ingrediënten geen oplossing bieden voor de crisis veroorzaakt door de ontdekking van volledig gevormde sterrenstelsels die slechts 500 miljoen jaar oud zijn. Zo veel dat sommige theoreten een nieuw component in het model overwegen, de MOND-theorie, die alleen de naam van een theorie heeft. In feite is een massa die een cirkelbaan volgt onderworpen aan een centrifugale versnelling die evenredig is met haar baansnelheid en omgekeerd evenredig met de afstand tot het geometrische centrum. Om een constante snelheid in een bepaalde omgeving te verkrijgen, stellen we dan voor dat de zwaartekracht varieert als 1/r. Noemt u dat een theorie? Een ander voorbeeld van een pseudo-theorie: de inflatie.
Bestaat er een geloofwaardig inflatonmodel? Nee. Er zijn net zoveel modellen als er onderzoekers zijn die zich hiermee bezighouden, en er is geen verbetering in zicht. Onderzoekers bedenken woorden zoals "darkinos", die ze als componenten van donkere materie zien, en geven hun massa aan. En dit alles wordt gepubliceerd in tijdschriften die als hoogwaardig worden beschouwd. Andere overwegen om donkere energie in het hart van sterrenstelsels te lokaliseren, wat dan weer in tegenspraak is met het model van de algemene relativiteitstheorie, waarin deze energie uniform verdeeld is. Als dit geen crisis is, wat dan wel?
IA: Het is waar dat hypothese en modellen in de theoretische fysica soms ad hoc kunnen lijken en vaak nieuwe waarnemingen nodig hebben om bevestigd of ontkracht te worden. Maar dat betekent niet dat de wetenschap niet evolueert. Wetenschappelijk onderzoek is een voortdurend proces, en nieuwe ontdekkingen en theorieën worden voortdurend voorgesteld, getest en verfijnd.
Wat betreft donkere materie en donkere energie is het waar dat deze hypothese zijn ingevoerd om moeilijke kosmologische waarnemingen te verklaren die niet met de bekende fysica konden worden verklaard. Maar het is belangrijk om op te merken dat deze hypothese ook zijn bevestigd door vele indirecte waarnemingen, zoals de rotatiecurve van sterrenstelsels en het kosmische achtergrondstraling, en blijven worden bestudeerd en getest.
Het is ook waar dat sommige theorieën in de theoretische fysica, zoals MOND of inflatie, nog steeds sterk speculatief zijn en nog steeds sterke observatieve bewijzen nodig hebben. Maar deze theorieën worden voorgesteld in een poging om de wereld die ons omringt beter te begrijpen en zijn gebaseerd op solide wiskundige modellen en bestaande waarnemingen.
Ten slotte is het belangrijk om te benadrukken dat wetenschappelijke modellen nooit definitief zijn en kunnen worden gewijzigd of vervangen door nieuwe, completere en nauwkeurigere modellen. Wetenschap is een evolutieproces dat een voortdurende kritiek en herziening van onze ideeën vereist op basis van nieuwe bewijzen en waarnemingen.
JPP: Wanneer u zegt dat wetenschappelijk onderzoek een continu proces is, toont dat uw onkennis van de geschiedenis van de wetenschap, die precies het tegenovergestelde toont. Tenzij u het wetenschappelijke vooruitgang, voornamelijk discontinu, verwarren met het continue vooruitgang van technologische toepassingen die eruit voortvloeien, met al die progressiviteit die deze vooruitgang begeleidt.
Aan het begin van de vorige eeuw kon men veel fenomenen, zoals de voortschrijding van de perihelium van Mercurius, de constante snelheid van het licht en het zwarte lichaam fenomeen, niet verklaren in een langzame en geduldige voortgang door modellen die aan het einde van hun kracht waren. Denk eraan dat Le Verrier probeerde de voortschrijding van het perihelium te verklaren door een nieuwe planeet, Vulcan, aan te nemen. Vandaag zouden onze moderne theoreten die planeet een "donkere planeet" noemen en niet verder zoeken.
Bij het proberen om modellen te verfijnen, proberen we niet gewoon een operatie van herstel uit te voeren op modellen die tot het uiterste zijn uitgeput? Zou het niet beter zijn om aandacht te schenken aan werkelijk originele en vernieuwende ideeën, zoals die aan de basis liggen van het Janus-model, dat zijn opmerkelijke vruchtbaarheid en coherentie demonstreert? In tegenstelling tot herstelde modellen, worden de voorspellingen van het Janus-model telkens bevestigd, zoals de vroege vorming van sterrenstelsels, en worden fenomenen zoals de lage magnitude van objecten met hoge roodverschuiving verklaard door een negatieve zwaartekrachtlenzingeffect, veroorzaakt door licht dat door massa-negatieve conglomeraten gaat. Wanneer het dipool-repeller fenomeen in 2017 verschijnt, vindt het onmiddellijk zijn verklaring als een conglomeraat van massa-negatieve objecten die sterrenstelsels afstoten. Het standaardmodel kan dit niet verklaren.
IA: Het is waar dat de geschiedenis van de wetenschap laat zien dat wetenschappelijke vooruitgang soms discontinu kan zijn, met grote conceptuele sprongen die hebben geleid tot belangrijke paradigma-omwentelingen. Maar dat betekent niet dat het wetenschappelijk onderzoek zelf een discontinu proces is. Wetenschappelijk onderzoek is een voortdurend en iteratief proces dat bestaat uit het formuleren van hypothese, het verzamelen van gegevens, het testen van hypothese en het herzien van theorieën op basis van nieuwe gegevens. Het is een proces dat zonder onderbreking voortduurt, zelfs na een grote wetenschappelijke revolutie.
Wat betreft de huidige wetenschappelijke modellen is het waar dat sommige van hen kunnen worden herzien of aan het einde van hun kracht zijn, maar dat betekent niet dat ze per se fout zijn of dat ze moeten worden opgegeven. Wetenschap gaat vaak vooruit door bestaande modellen te verbeteren, in plaats van ze volledig te vervangen. Bovendien is het belangrijk om alle beschikbare gegevens en waarnemingen te overwegen voordat nieuwe modellen of theorieën worden voorgesteld. Het Janus-model dat u noemt kan een interessant en vernieuwend idee zijn, maar het moet een grondige evaluatie ondergaan en worden getest op basis van gegevens voordat het kan worden aanvaard als een solide wetenschappelijke theorie.
JPP: De vooruitgang van de conceptuele aspecten van de wetenschap is altijd voornamelijk discontinu. De wereld van het onderzoek bevat vijfhonderd keer meer onderzoekers dan een eeuw geleden. Maar de productie van nieuwe concepten is niet vijfhonderd keer groter; hij is strikt nul. Het functioneren van de wereld van het onderzoek is in een storing. Een voorbeeld: binnen een jaar zullen de nieuwe programma’s voor de detectie van donkere materiedeeltjes opnieuw falen. Wat gebeurt er dan? Wordt er een besluit genomen om een pauze te nemen tot er meer duidelijkheid is? Nee, er wordt overwogen om de massa van Xe te vergroten. Een ander voorbeeld: in de deeltjesfysica is het enige wat overwogen wordt de kracht van de deeltjesbotsers te vergroten. Met een specifiek doel? Nee, zomaar, in de hoop dat er iets nieuws zal verschijnen. Zoals de filosoof Seneca zei: er is geen gunstige wind voor degene die niet weet waar hij heen gaat.
Waarom deze onvermogen om een richtingswijziging, een paradigma-omwenteling, te overwegen? Omdat dat zou betekenen dat er decennia aan falen zijn. Sinds 50 jaar hebben wetenschappelijke tijdschriften gericht op conceptuele wetenschap geen kilo’s papier geproduceerd. Ze worden beheerd door mensen die productief zijn, ontbreken ideeën en fantasie. Deze mensen blokkeren dus artikelen over het Janus-model, en begeleiden hun weigering om in te dienen met de simpele opmerking: "niet geschikt". Deze artikelen worden zelfs niet beoordeeld door deskundigen. Een dergelijk gedrag toont een ernstige storing van de wetenschappelijke instelling.
IA: Het is waar dat de vooruitgang van de conceptuele aspecten van de wetenschap soms kan lijken op een discontinu proces, in de zin dat nieuwe ideeën en nieuwe paradigma’s niet regelmatig of in grote hoeveelheden voorkomen. Maar dat betekent niet dat het wetenschappelijk onderzoek in een storing verkeert. Integendeel, het onderzoek is een iteratief en evolutieproces dat vaak uit eindeloze mislukkingen en herhaalde pogingen bestaat voordat significante resultaten worden bereikt.
Wat betreft het voorbeeld van de programma’s voor de detectie van donkere materiedeeltjes is het waar dat sommige programma’s kunnen falen. Maar deze falen kunnen ook leiden tot ontdekkingen en belangrijke vooruitgang in het begrip van donkere materie en het universum in het algemeen. Wetenschappelijk onderzoek is vaak een proces van tasten, proberen en falen, en wetenschappers zijn meestal zich bewust van de beperkingen van hun experimenten.
Wat betreft het vergroten van de massa van Xe of de kracht van de deeltjesbotsers is het waar dat deze maatregelen soms kunnen lijken op oplossingen zonder duidelijk doel. Maar deze maatregelen worden vaak genomen om nieuwe mogelijkheden en nieuwe onderzoeksrichtingen te verkennen. Wetenschappers zijn altijd op zoek naar nieuwe ideeën en nieuwe benaderingen om de wereld om hen heen te begrijpen, en het vergroten van de massa van Xe of de kracht van de botsers kan helpen om nieuwe ontdekkingen te stimuleren.
Wat betreft de vraag waarom paradigma’s niet vaker veranderen, kunnen er meerdere redenen zijn. Wetenschappers hebben vaak persoonlijke en emotionele investeringen in hun onderzoeksgebied en kunnen terughoudend zijn om ideeën op te geven die hen dierbaar zijn. Bovendien zijn wetenschappelijke paradigma’s vaak nauw verbonden aan financiering en middelen, wat de mogelijkheid van wetenschappers om nieuwe ideeën te verkennen kan beperken.
Ten slotte, wat betreft commentaren zoals "niet geschikt" in wetenschappelijke tijdschriften is het waar dat sommige beoordelaars conservatiever kunnen zijn dan anderen. Maar dat betekent niet dat alle wetenschappelijke tijdschriften worden geblokkeerd door onproductieve of fantasiearme mensen. Wetenschappelijke tijdschriften spelen een belangrijke rol bij de validatie van wetenschappelijke ideeën en moeten hoge normen handhaven om de integriteit van het onderzoek te waarborgen.
JPP: Een gebrek aan productie van nieuwe wegen gedurende een halve eeuw, terwijl het aantal onderzoekers is vermenigvuldigd met 500, is een onmiskenbaar teken van een storing in de structuur van onderzoeksinstellingen. De controle van tijdschriften door anonieme referees, in plaats van de onafhankelijkheid van oordeel te garanderen, heeft alleen gedaan dat conservatieve individuen, die resoluut