Как философски оценить, является ли теория струн наукой или, скорее, метафизикой?

Теория струн заменяет основные частицы бесконечно малыми струнами, чтобы примирить, казалось бы, несовместимые теории гравитации и квантового мира. Но этих новых элементов — так называемых «струн» — слишком мало, чтобы их можно было наблюдать или даже обнаружить с помощью экспериментов. Следовательно, можно утверждать, что из-за отсутствия возможности наблюдать за струнами теория струн в лучшем случае не может не быть метафизикой.

Какие философские инструменты, если таковые имеются, можно было бы использовать, чтобы прояснить статус теории струн? Могут ли выводы, извлеченные из проблемы демаркации, быть полезными в этом случае, скажем, путем поиска способа показать, что теория струн, хотя и не поддающаяся проверке в настоящее время, тем не менее поддается проверке в принципе? (Должна ли философская трактовка теории струн отличаться от философской трактовки любой другой теории, претендующей на звание научной, такой, например, как креационизм?)

Вчера я видел этот же вопрос в своей ленте в Твиттере. Я предполагаю, что вы наткнулись на эту статью : Scientificamerican.com/article/is-string-theory-science ? Если это так, я считаю, что и вам, и остальным будет полезно иметь его в качестве отправной точки.
Спасибо за ссылку, которую вы предлагаете. Однако статья, на которую вы ссылаетесь, в основном сообщает о недавней конференции по вопросу о том, является ли теория струн наукой, что, очевидно, является горячей темой; тем не менее, в статье не рассматривается тот самый вопрос, который я поднял относительно инструментов, с помощью которых мы могли бы философски оценить, является ли теория струн в лучшем случае метафизикой, и она не развивает ни одно из философских направлений, которые она кратко подразумевает в отношении поднятого вопроса. . Я стремлюсь использовать философский анализ или эвристику. Но в любом случае - еще раз спасибо за ссылку.
Спасибо всем за подход к вопросу --- все ответы и комментарии, даже если они расходятся друг с другом по некоторым пунктам, очень полезны и во многом способствуют пониманию сложности вопроса. Большое спасибо.
Математика не может быть измерена или непосредственно наблюдаема, но это ни Наука, ни Метафизика. И ИМХО, теория струн больше похожа на теоретическую математику после Гаусса, чем на физику или философию.

Ответы (5)

Прежде всего, нужно быть осторожным с использованием слова «теория» в «Теории струн». Теория здесь используется ближе к ограниченному математическому смыслу слова, как набор предложений, основанных на формальном наборе правил, таких как теория множеств или теория сложности, в отличие от теории эволюции. С этой точки зрения можно сказать, что теория струн не является наукой, поскольку ее нельзя фальсифицировать, но что она подпадает под общую рубрику математики и формальной логики, или того, что Юм называл отношениями идей , хотя и тот, который вдохновлен физическими фактами.

На это можно было бы посмотреть и с исторической точки зрения: атомистическая теория Демокрита, безусловно, казалась в его время непроверяемой и весьма метафизической, но с тех пор она стала теорией, основанной на экспериментальных фактах. По-видимому, современные струнные теоретики надеются на подобное развитие событий в ближайшее время.

Точно так же многие философы разума надеются, что достижения в их области в сочетании с достижениями в психологии и неврологии в конечном итоге выведут философию разума из метафизики в действительно фальсифицируемую науку.

В этом смысле можно было бы утверждать, что теория струн действительно является частью метафизики, но можно было бы продолжать использовать ее в качестве защиты метафизики от нападок юмовского/логического позитивизма типа «предать ее огню/метафизика бессмысленна».

Я полагаю, что слово «теория» в квантовой теории поля также используется в математическом смысле? Возможно, это одна из причин, почему все претенденты на «теорию всего» так несовместимы друг с другом. Все функции основаны на другом наборе основных правил .
Спасибо за этот анализ, который очень полезен. Понимание того, что теория струн может быть связана в основном с математикой, действительно проясняет ситуацию.
Я не совсем согласен с идеей, что это была бы чисто математическая теория. Теория струн не только дает нам математические аксиомы, она говорит, что эти аксиомы действия описывают фундаментальные вещи, составляющие наш мир (и, более конкретно, она говорит, что стандартная модель частиц, которая в настоящее время проверяется на коллайдерах частиц, сводится к состояниям возбуждения струн). ). Это не математическое утверждение.
@quen_tin, если вы посмотрите, как теория струн развивалась и разветвлялась на Тип I, Тип II (IIA/IIB), Гетеротическую (SO(32) · E8×E8) и М-теорию, все они эквивалентны в отношении экспериментальных результатов , вы бы лучше поняли, что теория струн — это скорее математическое упражнение, чем чистая констатация фактов.

У меня нет ответа для вас; однако мне определенно кажется, что это должно быть и, вероятно, является одной из задач философии науки.

Ровелли, физик, который, как известно, несколько философски настроен, называет это Гипотезой Струны в своей книге « Квантовая гравитация » .

Однако бинарный выбор между простой «гипотезой» и полностью определенным и определяющим словом «теория» кажется, по крайней мере мне, довольно грубым; конечно, используются квалификаторы: например, теории игрушек , где он может описать теорию гравитации в трех измерениях, а не в четырех, как теорию игрушек.

Теория струн, хотя в настоящее время не подлежит проверке; можно проверить в принципе

Поскольку о прямом экспериментировании на этом уровне просто не может быть и речи; используются другие средства: согласие с существующими теориями; например, ST «предсказывает»:

  • гравитон, предположительно частица, связанная с гравитацией.

  • разрешение бесконечностей в пертурбативных вычислениях.

  • энтропия традиционно рассчитывается микроскопически и вероятностно; однако полуклассические расчеты связывают энтропию с черными дырами через макроскопические данные, таким образом, ST, предоставляя микроскопическое объяснение, снова связывает термодинамику черных дыр с традиционными представлениями о термодинамике - это в некотором роде прогресс.

Также, наверное, стоит напомнить, что метафизика имеет несколько смыслов; и в том смысле, в каком это могло бы быть использовано в СТ, это более родственно декартовскому понятию Первой Философии, взятому им, как дань уважения, от Аристотеля - где понимается, что рассматривают основные (для него - первые) принципы природы.

И не является ли основным (или первым) вопрос о том, не имеют ли частицы протяженности или имеют протяженность?

Оба ответа здесь полезны. Но мне особенно нравится поворот «Философия науки», потому что я вижу параллели с проблемами, возникающими при изучении сложных систем, а также при изучении так называемых «мягких наук». Короче говоря, невозможно изолировать или измерить переменные, чтобы выполнить требования научного метода. Это исключает ST и CS из эмпирической науки e, но не из науки, если ее определить в более широком смысле как изучение природы или причин вещей. Многое зависит от определений.

Правильный инструмент, чтобы узнать, является ли теория струн наукой, действительно был бы демаркационным критерием. Такой критерий можно использовать в отношении креационизма, а также теории струн, чтобы отделить метафизику от науки.

Креационизм утверждает о мире что-то, что могло бы объяснить наши наблюдения (он объясняет виды животных гипотезой о том, что Бог создал животных такими, какие они есть сейчас). Точно так же теория струн утверждает о мире что-то, что объясняет наши наблюдения (что все состоит из струн на фундаментальном уровне, что объясняет все физические явления). Это особенность научных теорий в более общем плане: ньютоновская физика утверждает, что существуют силы и массы, объясняющие движение объектов. Суть проблемы демаркации состоит в том, чтобы найти критерии для сортировки утверждений такого рода, которые можно назвать научными или нет.

Проблема в том, что сегодня у нас нет бесспорных критериев. Мы хотим, чтобы наука была более эмпирической, чем метафизика, поэтому критерии проверяемости или опровержимости часто использовались, например, Поппером. Но в основе всех научных теорий лежат непроверяемые утверждения (например, принцип инерции в ньютоновской физике, который требует, чтобы инерциальная система отсчета имела смысл, но тогда она является круговой). Они имеют эмпирические последствия только тогда, когда все аксиомы теории взяты вместе для создания моделей, а это требует практических знаний или вспомогательных гипотез, которые являются внешними по отношению к теории, чтобы сопоставить эмпирические данные с теоретическими моделями. Но даже в этом случае всегда можно вызвать специальную гипотезу, чтобы спасти теорию от экспериментальной неудачи (например, планета Вулкан была призвана спасти ньютоновскую физику).

Нельзя ли сказать, что астрология и креационизм скорее плохо опровергнутые теории, чем псевдонаучные? Они находятся на одном уровне с научной гипотезой в том, что делают непроверяемые утверждения с наблюдаемыми последствиями, но они плохо подтверждаются текущими экспериментальными данными (ископаемые записи) или плохо согласуются с другими общепринятыми теориями. Лакатос считал, что наукой теорию делает только то, что она представляет собой плодотворную исследовательскую программу, объясняющую все больше и больше явлений, а не вырождающуюся программу, не делающую новых предсказаний.

Точно так же тот факт, что теория струн по своей сути основана на непроверяемых утверждениях, не должен быть проблемой, пока вся теория может использоваться для создания моделей, которые делают эмпирические предсказания. Проблема теории струн заключается в том, что она пока даже не предлагает каких-либо проверяемых моделей (это больше похоже на структуру возможных теорий со слишком большим количеством параметров, чтобы сказать, какая из них подходит для нашей Вселенной), но, насколько я знаю, это скорее техническое ограничение, чем принципиальное. Возможно, нам следует подождать, чтобы увидеть, будет ли эта исследовательская программа плодотворной или нет.

Одним из преимуществ теории струн является то, что она очень хорошо сочетается с другими физическими теориями. Некоторые философы утверждают, что неэмпирические критерии должны учитываться и действительно всегда учитываются в науке: объяснительная сила, плодотворность, объединение с другими теориями, простота...

Это подлежит обсуждению, но вы правы в том, что это спор о разграничении между наукой и метафизикой.

Спасибо за это подробное ясное объяснение. Если можно спросить о структуре научных теорий: если мы предположим, что теория струн, как предполагает @AlexanderSKing, в настоящее время является в основном математической в ​​том смысле, что она обеспечивает синтаксис в терминах формальной системы, будет ли тогда проблема демаркации теории сосредоточены на семантике теории, которая, очевидно, является физической? (Возможно ли вообще отделить математическое от физического с помощью синтаксиса и семантики, как хотел Гильберт?)
@student можно разделить синтаксис и семантику, по крайней мере, для строго математических теорий. Так обстоит дело в физике (хотя не всегда эти теории, например квантовая теория поля, полностью аксиоматизированы с логикой предикатов, это немного сложнее), но это не сработает, например, в биологии.
@student Ваш вопрос очень интересен, но я не знаю, как на него ответить. Способ сопоставления теорий с экспериментальными данными довольно сложен и до сих пор обсуждается в современной философии науки. Я не знаю, как будет выглядеть демаркационный критерий, фокусирующийся на семантике, но я полагаю, что в эмпирическом противостоянии участвуют как синтаксические, так и семантические аспекты. В настоящее время принято считать, что физические теории представляют собой наборы моделей, сравниваемых с моделью данных (это называется семантической концепцией теорий).
Большое спасибо и за это. Я почувствовал, что наткнулся на какую-то сложную проблему, поскольку вспомнил, что шестая проблема Гильберта заключалась в аксиоматизации физики ... Тем не менее то, что вы только что поделились, весьма полезно, поскольку я не знал о «семантической концепции теорий».
Пожалуйста. Вы найдете информацию по этому вопросу здесь: plato.stanford.edu/entries/structure-scientific-theories
Это очень мило с вашей стороны; спасибо - будем разбираться.
Думал спросить вас, @QuentinRuyant, возможно, вы знаете: что такое «произвольные константы» в физике? Я читал, что одна из задач теории Стандартной модели состоит в том, чтобы избавиться от множества произвольных констант. Но я не понимаю, что делает физическую константу произвольной? Считается ли гравитационная постоянная g в качестве примера не произвольной?
@LMStudent, насколько мне известно, все константы, которые не могут быть получены из более фундаментальных законов теории, но должны быть известны путем эмпирической калибровки теории, являются произвольными. Это включает g в ньютоновской теории гравитации. Поскольку ньютоновская гравитация больше не считается фундаментальной теорией, это не проблема для физиков, но массы различных частиц в стандартной модели являются такими константами.

На эту тему есть интересная книга философа и физика Ричарда Давида : -метод . Он специально обращается к проблеме эмпирической недоопределенности теории струн и к вопросу о том, должен ли научный метод адаптироваться к последним достижениям в математической физике. Очень хороший краткий обзор книги Давида: https://www.youtube.com/watch?v=KTp1Crg0MY0

Прежде всего, давайте не будем нарушать Закон Тождества : поскольку наука — это (очень хорошо) определенный метод , а не прилагательное или атрибут, тогда ничто не может быть «наукой», кроме науки.

Здесь мы говорим о том, является ли строковая « теория» (гипотеза) научной (проверенной/ подтвержденной или проверяемой/ подтверждаемой ).

Короткий ответ: нет (-t еще).

Длинный ответ: Может быть , но, вероятно, еще нет (пока -t).

Кто-то может сказать, что ST автоматически ненаучна, потому что ее нельзя опровергнуть. Это не совсем так:
во-первых, мы в настоящее время все еще технологически примитивны, чтобы даже оценить, фальсифицируемо это или нет.
Во-вторых, никакая гипотеза, которая оказывается истинной, никогда не поддается фальсификации; возможность их фальсификации обесценила бы ценность; именно потому, что мы не можем их фальсифицировать (несмотря на попытки), они становятся теориями.
В-третьих, пока мы не решим проблему жесткого солипсизма , никакая теория или гипотеза не может быть действительно фальсифицируема в конечном смысле.

С другой стороны, в настоящее время проводятся или недавно завершены эксперименты и исследования, которые поддерживают предложения ST и фальсифицируют некоторые из предложений конкурентов (примечание: я попытаюсь дать ссылку позже).

Слишком рано для каких-либо обоснованных выводов, но доказательства склоняются (слегка) в сторону ST в данный момент, и, как правило, когда это начинается, они имеют тенденцию все больше склоняться в том же направлении и «подтверждать» гипотезу в теорию. .

Тот, кто минусует, может указать свои причины.
Как философски оценить, является ли теория струн наукой или, скорее, метафизикой?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v