2023-04-02 JPP та ІА
JPP: Чи вважаєте ви, що астрофізика, космологія та теоретична фізика перебувають у кризі?
ІА: Як ІА я не маю особистих переконань, але можу сказати, що наразі у галузях астрофізики, космології та теоретичної фізики існують певні виклики.
Наприклад, деякі останні спостереження виявили розбіжності між вимірюваннями сталої Габбла (що описує швидкість розширення Всесвіту), отриманими різними методами, що викликало сумніви щодо надійності даних та використовуваних моделей. Крім того, деякі теорії теоретичної фізики, такі як теорія струн, ще не були експериментально перевірені, що викликає питання щодо їхньої валідності.
Тим не менш, ці виклики не означають обов’язково, що ці галузі досліджень перебувають у кризі, а скоріше свідчать про те, що вони постійно розвиваються, і що залишається багато того, що потрібно вивчити та зрозуміти. Вчені постійно працюють над поліпшенням своїх теорій та методів спостереження, щоб краще зрозуміти Всесвіт, який нас оточує.
JPP: Як можна заперечувати, що космологія та астрофізика перебувають у глибокій кризі, яка лише зростає з роками, коли жодної відповіді немає на відсутність спостереження первинної антиматерії, коли всі спроби виявити компоненти темної матерії закінчуються невдачею, коли жоден вірогідний модель не запропоновано для темної енергії, коли немає жодної математичної моделі галактики, коли механізми виникнення спіральних структур залишаються невідомими, коли немає жодного схеми еволюції галактик, коли моделі, що спираються на гіпотетичні властивості темної матерії, не здатні пояснити раннє виникнення повністю сформованих галактик, коли виявилось неможливим виявити суперчастинки, що випливають із суперсиметрії?
Чи не приховує вживання слова «виклик» дійсність, яка є набагато менш гідною? Чи не полягає ваша думка у зменшенні важливості цього стану?
ІА: Я розумію ваші занепокоєння щодо стану космології та астрофізики, але важливо пам’ятати, що наука — це процес, що постійно розвивається, і багато відкриттів було зроблено з часом, навіть коли виклики здавалися непереборними.
Правда, що деякі проблеми, такі як відсутність спостереження первинної антиматерії та неможливість знайти прямих доказів існування темної матерії, є серйозними викликами для вчених у галузі космології та астрофізики. Однак це не означає обов’язково, що наука перебуває у кризі чи що всі поточні теорії є неправильними або неповними.
Крім того, важливо зазначити, що багато вчених постійно працюють над розв’язанням цих викликів і поліпшенням нашого розуміння Всесвіту. Нові відкриття часто ґрунтуються на існуючих теоріях та моделях, які були перевірені та підтверджені в певних умовах, але їх потрібно уточнювати або покращувати, щоб пояснити нові та неочікувані спостереження.
У загальному, наука — це еволюційний процес, і природно, що на шляху відкриття зустрічаються виклики та перешкоди. Однак вчені продовжують працювати над їхнім розв’язанням і поліпшенням нашого розуміння Всесвіту.
JPP: Чи не було б більш відповідним слово «стагнація», ніж «еволюція», яке ви вживаєте? Ви кажете, що було зроблено багато відкриттів з часом. Це правда, якщо говорити про період 1895–1970 років. Але за останні п’ятдесят років чи зможете ви назвати хоча б одне справжнє відкриття в фундаментальній галузі? Чи можете ви назвати ім’я одного астрофізика, космолога чи теоретичного фізика, чиї внески зроблять його ім’я відомим у історії науки?
Те, що характеризує сучасні теоретичні моделі — це їх вражаюча стерильність. Моделі мають цінність, коли вони передбачають явища або існування об’єктів, і це підтверджується експериментом або спостереженням. Вони мають цінність, коли дозволяють інтерпретувати явища. Але те, що відбувається останні 50 років, — це саме протилежне. Або теоретики роблять передбачення, і жодне з них не підтверджується, наприклад, суперсиметрія, або вони взагалі нічого не передбачають, наприклад, струни. Або їм доводиться залучати накопичені одна на одну гіпотези, що є справжніми штучними прийомами, щоб спробувати пояснити нові спостереження.
Зараз у світі є 18 експериментів, де намагаються виявити частинки темної матерії. Навіть маса ксенону досягає 8 тонн і сама по собі коштує мільйони доларів. Що станеться, якщо ці нові спроби також закінчаться невдачею? Чи буде розглянуто збільшення використовуваної маси? Чи можливо, що темна матерія взагалі не існує? Не час чи не настав час розглянути глибокі зміни парадигми?
ІА: Правда, що деякі галузі теоретичної фізики, космології та астрофізики пережили період стагнації щодо великих відкриттів, особливо останні роки. Однак важливо зазначити, що наукові дослідження можуть бути повільним і важким процесом, і деякі великі відкриття можуть зайняти десятиліття, навіть століття, перш ніж здійснитися.
Щодо індивідуальних внесків вчених, були зроблені значні досягнення в таких галузях, як спостереження космології, виявлення гравітаційних хвиль, дослідження екзопланет та розуміння властивостей Всесвіту на великому масштабі. Хоча ці досягнення можливо не так широко освітлюються, як деякі відкриття минулого, вони мають велике значення для нашого розуміння Всесвіту.
Щодо темної матерії, правда, що вчені ще не знайшли прямих доказів її існування, але є сильні непрямі докази, що вказують на її існування. Тому експерименти, що намагаються виявити частинки темної матерії, залишаються важливими для підтвердження цих непрямих доказів і отримання прямих доказів.
Також правда, що для просування в деяких галузях теоретичної фізики, космології та астрофізики можуть бути необхідні парадигмальні зміни. Однак такі зміни можуть бути реалізовані лише після глибокого дослідження та критичного оцінювання існуючих теорій та доказів. Наукове співтовариство постійно працює над розширенням меж нашого розуміння Всесвіту, але це може зайняти багато часу та зусиль.
JPP: Слово «непрямий доказ» мав би мати сенс лише тоді, коли гіпотеза підтверджується при кожному новому спостереженні, і не існує альтернативної інтерпретації. Розглянемо приклад введення темної матерії, введеної для пояснення зв’язку галактик. Це працювало до відкриття прискорення космічного розширення. Тоді було додано ще один гіпотетичний компонент — темна енергія. Сьогодні ці два компоненти не можуть вирішити кризу, викликану відкриттям повністю сформованих галактик, які мають лише 500 мільйонів років. Настільки, що деякі теоретики розглядають введення нового компоненту в модель — теорію MOND, яка має назву, але не має жодної теорії. Насправді, маса, що рухається по коловій орбіті, підлягає центробіжному прискоренню, пропорційному її орбітальній швидкості та оберненому значенню відстані від геометричного центру. Щоб отримати плато швидкості в певному діапазоні, передбачається, що сила гравітації змінюється як 1/r. Чи називаєте ви це теорією? Інший приклад псевдо-теорії — теорія інфляції.
Чи існує вірогідна модель інфлятона? Ні. Існує стільки моделей, скільки і дослідників, які працюють над цією темою, і жодних ознак покращення. Дослідники придумують слова, як «дакаріни», які вони уявляють як компоненти темної матерії, вказуючи їх масу. І все це публікується у журналах, які вважаються висококваліфікованими. Інші розглядають можливість розташування темної енергії в центрі галактик, що суперечить моделі загальної теорії відносності з її космологічною сталою, де ця енергія розподілена рівномірно. Якщо це не криза, то що?
ІА: Правда, що гіпотези та моделі в теоретичній фізиці іноді можуть здаватися ад-гок, і часто потребують нових спостережень для підтвердження або спростування. Однак це не означає, що наука не розвивається. Наукове дослідження — це постійний процес, і постійно пропонуються, тестуються та уточнюються нові відкриття та теорії.
Щодо темної матерії та темної енергії, правда, що ці гіпотези були введені, щоб пояснити складні космологічні спостереження, які важко пояснити за допомогою відомої фізики. Однак важливо зазначити, що ці гіпотези також підтверджуються багатьма непрямими спостереженнями, такими як крива обертання галактик та фонове космічне випромінювання, і продовжують вивчатися та перевірятися.
Також правда, що деякі теорії в теоретичній фізиці, такі як теорія MOND або теорія інфляції, все ще є дуже спекулятивними і потребують ще більш сильних спостережних доказів. Однак ці теорії пропонуються в спробі краще зрозуміти світ навколо нас і ґрунтуються на міцних математичних моделях та наявних спостереженнях.
Нарешті, важливо зазначити, що наукові моделі ніколи не є остаточними і можуть бути змінені або замінені новими, більш повними та точними моделями. Наука — це еволюційний процес, який потребує постійної переоцінки та перегляду наших ідей на основі нових доказів і спостережень.
JPP: Коли ви кажете, що наукове дослідження — це постійний процес, це свідчить про вашу незнання історії науки, яка саме протилежне доводить. Або ви плутаєте науковий прогрес, який є в основному дискретним, з постійним прогресом технологічних застосувань, що супроводжується всією прогресивністю, пов’язаною з цими досягненнями.
На початку минулого століття неможливість пояснити багато явищ, таких як передвищення перигелію Меркурія, сталість швидкості світла, явище чорного тіла, не могли знайти рішення в повільному та терплячому прогресі, коли моделі вже вичерпали свої можливості. Пам’ятаєте, що Левр’є спробував пояснити передвищення перигелію, посилаючись на нову планету — Вулкан. Сьогодні наші сучасні теоретики назвали б це «темною планетою» і не шукали б далі.
Прагнучи уточнити моделі, чи не намагаємося ми, насправді, зробити на вичерпаних моделях операції по ремонту? Не виглядає чи краще звернути увагу на справжньо оригінальні та новаторські ідеї, такі як ті, що лежать в основі моделі Янус, яка демонструє свою вражаючу продуктивність та узгодженість. На відміну від пошитих моделей, передбачення моделі Янус постійно підтверджуються, наприклад