Будущее экспериментальной физики
eugene_gu интересуется:
=================================================================================================
Во второй половине 20-го века случилось событие, с которым человечество еще не сталкивалось: теория обогнала эксперимент.
Раньше теория была в догоняющих: ей надо было объяснить наблюдаемое.
Последовательность была проста: эксперимент => объяснение => предсказание => эксперимент
А потом теоретики захотели странного объяснить ненаблюдаемое.
Вот тут и начались проблемы: ну нет сейчас у экспериментаторов возможности добраться до тех энергий, которыми оперируют теоретики.
Сначала теоретики решили обойтись вообще без эксперимента, проверяя свои построения критерием естественности.
Оптимизма было много, потом его сильно поубавилось.
Стало понятно, что естественность не катит в качестве критерия и без эксперимента всё же не обойтись.
Какие-то запасы у традиционного эксперимента, конечно, есть.
Вполне допускаю, что и у ускорителей порядок-другой есть в запасе, и другие подходы обнадёживают.
Но это все равно не выход, прыгнуть-то нужно не на порядок-другой, а на 14 порядков, если самое интересное начинается при планковской энергии.
Тут строители ускорителей и прочих экзаваттных лазеров уверенно разводят руками.
Вопрос: чо делать?
Ответ: как обычно, использовать то, чего не умели раньше.
А качественный скачок произошел в способах обработки информации.
Сейчас мы умеем то, что не умели раньше: получать, хранить и обрабатыватывать гигантские объемы данных.
И стремительно улучшаем это умение.
Косвенно оно сказывается и на новых способах получения информации: современные приборы без компьютеров непредставимы.
Кроме того, компьютер сейчас позволяет обсчитывать такие модели, к которым раньше и прикоснуться боялись.
Еще обнадёживает социальный эксперимент Маска: он показал, что человечество не такое заскорузлое, как начало казаться, и все еще способно интересоваться космосом. А следовательно, и финансировать космические обсерватории.
Вырисовывается такая картина: экспериментальная физика перейдет от активного эксперимента к наблюдению. Если мы не можем создать какие-то условия, то можем наблюдать, что происходит, если эти условия создались без нашего участия.
Условия эти вполне достигают планковских значений, надо только до них добраться.
А теория будет пользоваться возможностью компьютеров для детального обсчета сложных моделей.
Проверка теории будет выглядеть, как сравнение результатов сложного моделирования с одной стороны и обработанных наблюдательных данных с другой.
Сравниваться (теория/эксперимент) будут не байты информации, как в старой физике, и даже не килобайты, а петабайты и более.
И вот тут перспективы открываются совершенно бескрайние.
Построить точную динамическую карту видимой вселенной уже бесценно.
Знание скорости и положение отдельной галактики не дает ничего.
А вот анализ движения миллиардов галактик уже вывалил кучу интереснейшей информации, и ее поток не прекращается. Не будем забывать, что эта структура зависит от экстремальных условий в очень ранней вселенной, недостижимых на Земле.
В дополнение к электромагнитным волнам, с помощью которых мы наблюдали вселенную много лет, мы научились ловить нейтрино и гравитационные волны.
Причем, как у любой новой технологии, возможности растут очень быстро.
Нейтрино позволяют заглянуть в эпоху ТВО, а гравитационные волны - добраться до планковской эпохи, момента рождения вселенной, предела мечтаний теоретиков.
Более того, этот подход позволит изучать принципиально, казалось бы, ненаблюдаемые вещи.
К примеру, другие вселенные.
Взаимодействие теории с экспериментом будет выглядеть так:
- некая гипотеза предсказывает ненаблюдаемое явление А и наблюдаемое явление Б, причем они жестко и однозначно связаны.
- если наблюдения подтверждают наличие явления Б, то есть большие (но не стопроцентные) основания для уверенности в правильности гипотезы и, следовательно, в существовании явления А.
- если дополнительные независимые наблюдаемые предсказания этой гипотезы подтверждаются, то эта гипотеза становится теорией, подтвержденной вполне традиционным в науке способом.
- следовательно, можно пользоваться этой теорией для изучения всего спектра ненаблюдаемых явлений, которые она предсказывает.
Вот как-то так мне всё это и представляется.
И обсуждение "нужна или не нужна в школе астрономия" для меня выглядит достаточно забавным.
Патамушта, на мой взгляд, это главная наука будущего.
=================================================================================================
Во второй половине 20-го века случилось событие, с которым человечество еще не сталкивалось: теория обогнала эксперимент.
Раньше теория была в догоняющих: ей надо было объяснить наблюдаемое.
Последовательность была проста: эксперимент => объяснение => предсказание => эксперимент
А потом теоретики захотели странного объяснить ненаблюдаемое.
Вот тут и начались проблемы: ну нет сейчас у экспериментаторов возможности добраться до тех энергий, которыми оперируют теоретики.
Сначала теоретики решили обойтись вообще без эксперимента, проверяя свои построения критерием естественности.
Оптимизма было много, потом его сильно поубавилось.
Стало понятно, что естественность не катит в качестве критерия и без эксперимента всё же не обойтись.
Какие-то запасы у традиционного эксперимента, конечно, есть.
Вполне допускаю, что и у ускорителей порядок-другой есть в запасе, и другие подходы обнадёживают.
Но это все равно не выход, прыгнуть-то нужно не на порядок-другой, а на 14 порядков, если самое интересное начинается при планковской энергии.
Тут строители ускорителей и прочих экзаваттных лазеров уверенно разводят руками.
Вопрос: чо делать?
Ответ: как обычно, использовать то, чего не умели раньше.
А качественный скачок произошел в способах обработки информации.
Сейчас мы умеем то, что не умели раньше: получать, хранить и обрабатыватывать гигантские объемы данных.
И стремительно улучшаем это умение.
Косвенно оно сказывается и на новых способах получения информации: современные приборы без компьютеров непредставимы.
Кроме того, компьютер сейчас позволяет обсчитывать такие модели, к которым раньше и прикоснуться боялись.
Еще обнадёживает социальный эксперимент Маска: он показал, что человечество не такое заскорузлое, как начало казаться, и все еще способно интересоваться космосом. А следовательно, и финансировать космические обсерватории.
Вырисовывается такая картина: экспериментальная физика перейдет от активного эксперимента к наблюдению. Если мы не можем создать какие-то условия, то можем наблюдать, что происходит, если эти условия создались без нашего участия.
Условия эти вполне достигают планковских значений, надо только до них добраться.
А теория будет пользоваться возможностью компьютеров для детального обсчета сложных моделей.
Проверка теории будет выглядеть, как сравнение результатов сложного моделирования с одной стороны и обработанных наблюдательных данных с другой.
Сравниваться (теория/эксперимент) будут не байты информации, как в старой физике, и даже не килобайты, а петабайты и более.
И вот тут перспективы открываются совершенно бескрайние.
Построить точную динамическую карту видимой вселенной уже бесценно.
Знание скорости и положение отдельной галактики не дает ничего.
А вот анализ движения миллиардов галактик уже вывалил кучу интереснейшей информации, и ее поток не прекращается. Не будем забывать, что эта структура зависит от экстремальных условий в очень ранней вселенной, недостижимых на Земле.
В дополнение к электромагнитным волнам, с помощью которых мы наблюдали вселенную много лет, мы научились ловить нейтрино и гравитационные волны.
Причем, как у любой новой технологии, возможности растут очень быстро.
Нейтрино позволяют заглянуть в эпоху ТВО, а гравитационные волны - добраться до планковской эпохи, момента рождения вселенной, предела мечтаний теоретиков.
Более того, этот подход позволит изучать принципиально, казалось бы, ненаблюдаемые вещи.
К примеру, другие вселенные.
Взаимодействие теории с экспериментом будет выглядеть так:
- некая гипотеза предсказывает ненаблюдаемое явление А и наблюдаемое явление Б, причем они жестко и однозначно связаны.
- если наблюдения подтверждают наличие явления Б, то есть большие (но не стопроцентные) основания для уверенности в правильности гипотезы и, следовательно, в существовании явления А.
- если дополнительные независимые наблюдаемые предсказания этой гипотезы подтверждаются, то эта гипотеза становится теорией, подтвержденной вполне традиционным в науке способом.
- следовательно, можно пользоваться этой теорией для изучения всего спектра ненаблюдаемых явлений, которые она предсказывает.
Вот как-то так мне всё это и представляется.
И обсуждение "нужна или не нужна в школе астрономия" для меня выглядит достаточно забавным.
Патамушта, на мой взгляд, это главная наука будущего.