Lee Smolin - Lee Smolin

Lee Smolin
LeeSmolinAtHarvard.JPG
Lee Smolin ved Harvard
Født ( 1955-06-06 )6. juni 1955 (66 år)
New York City
Nationalitet amerikansk
Alma Mater Hampshire College (BA, 1975)
Harvard University (AM, 1978; Ph.D, 1979)
Priser Majorana-prisen (2007)
Klopsteg Memorial Award (2009)
Dronning Elizabeth II Diamond Jubilee-medalje (2013)
Videnskabelig karriere
Felter Fysik
Kosmologi
Institutioner Perimeter Institute ,
University of Waterloo
Doktorrådgiver Sidney Coleman
Stanley Deser

Lee Smolin ( / s m oʊ l ɪ n / ; født 6 juni, 1955) er en amerikansk teoretisk fysiker , et fakultet medlem på Perimeter Institut for Teoretisk Fysik , adjungeret professor i fysik ved University of Waterloo og medlem af kandidatfakultetet for filosofiafdelingen ved University of Toronto . Smolins bog fra 2006 The Trouble with Physics kritiserede strengteori som en levedygtig videnskabelig teori. Han har ydet bidrag til kvantegravitationsteorien , især den tilgang, der er kendt som sløjfekvantum . Han går ind for, at de to primære tilgange til kvantegravitation, loopkvantegravitation og strengteori kan forenes med forskellige aspekter af den samme underliggende teori. Hans forskningsinteresser inkluderer også kosmologi , elementær partikelteori , grundlaget for kvantemekanik og teoretisk biologi .

Tidligt liv

Smolin blev født i New York City . Hans bror, David M. Smolin , blev professor ved Cumberland School of Law i Birmingham, Alabama.

Uddannelse og karriere

Smolin droppede ud af Walnut Hills High School i Cincinnati , Ohio , og blev uddannet på Hampshire College . Han fik sin ph.d. i teoretisk fysik fra Harvard University i 1979. Han havde postdoktorale forskerstillinger ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey , Kavli Institute for Theoretical Physics i Santa Barbara og University of Chicago , inden han blev en fakultetsmedlem ved Yale , Syracuse og Pennsylvania State Universities. Han var gæsteforsker ved Institute for Advanced Study i 1995 og gæsteprofessor ved Imperial College London (1999-2001), før han blev en af ​​de grundlæggende fakultetsmedlemmer ved Perimeter Institute i 2001.

Teorier og arbejde

Loop kvantegravitation

Smolin bidrog til teorien om loop kvantegravitation (LQG) i samarbejde med Ted Jacobson , Carlo Rovelli , Louis Crane, Abhay Ashtekar og andre. LQG er en tilgang til forening af kvantemekanik med generel relativitet, som anvender en omformulering af generel relativitet på sproget for målefeltteorier , som tillader brug af teknikker fra partikelfysik, især udtryk for felter med hensyn til sløjfedynamik . Med Rovelli opdagede han diskretiteten af ​​områder og volumener og fandt deres naturlige udtryk i form af en diskret beskrivelse af kvantegeometri i form af spin-netværk . I de senere år har han fokuseret på at forbinde LQG til fænomenologi ved at udvikle implikationer for eksperimentelle tests af rumtidssymmetrier samt undersøge måder, hvorpå elementære partikler og deres interaktioner kunne komme ud af rumtidets geometri.

Baggrundsuafhængige tilgange til strengteori

Mellem 1999 og 2002 fremsatte Smolin adskillige forslag for at give en grundlæggende formulering af strengteori, der ikke afhænger af omtrentlige beskrivelser, der involverer klassiske baggrundsrumtidsmodeller.

Eksperimentelle test af kvantegravitation

Smolin er blandt de teoretikere, der har foreslået, at virkningen af ​​kvantegravitation eksperimentelt kan undersøges ved at søge efter ændringer i speciel relativitet, der er opdaget i observationer af astrofysiske fænomener med høj energi. Disse inkluderer kosmiske stråler med meget høj energi og fotoner og neutrinoer fra gammastrålebrister. Blandt Smolins bidrag er opfindelsen af dobbelt speciel relativitet (med João Magueijo , uafhængigt af arbejde af Giovanni Amelino-Camelia ) og relativ lokalitet (med Amelino-Camelia, Laurent Freidel og Jerzy Kowalski-Glikman).

Grundlaget for kvantemekanik

Smolin har siden begyndelsen af ​​1980'erne arbejdet på en række forslag til skjulte variabelteorier, som ville være ikke-lokale deterministiske teorier, som ville give en præcis beskrivelse af individuelle kvantefænomener. I de senere år har han været banebrydende for to nye tilgange til fortolkningen af ​​kvantemekanik, der blev foreslået af hans arbejde med tidens virkelighed, kaldet den virkelige ensemblefortolkning og forrangsprincippet.

Kosmologisk naturlig udvælgelse

Hovedartikel: Kosmologisk naturlig udvælgelse

Smolins hypotese om kosmologisk naturlig selektion, også kaldet fecund universes- teorien, antyder, at en proces, der er analog med biologisk naturlig selektion, finder anvendelse på den største skala. Smolin offentliggjorde idéen i 1992 og opsummerede den i en bog rettet mod et læg publikum kaldet Kosmos liv .

Sorte huller har en rolle i den naturlige udvælgelse. I fekundteori forårsager et kollapsende sort hul fremkomsten af ​​et nyt univers på den "anden side", hvis grundlæggende konstante parametre (masser af elementære partikler, Planck konstant , elementær ladning osv.) Kan afvige lidt fra dem i universet, hvor det sorte hul kollapsede. Hvert univers giver således anledning til så mange nye universer, som det har sorte huller. Teorien indeholder de evolutionære ideer om "reproduktion" og "mutation" af universer og er således formelt analog med modeller for befolkningsbiologi .

Da Smolin offentliggjorde teorien i 1992, foreslog han som en forudsigelse af sin teori, at der ikke skulle eksistere nogen neutronstjer med en masse på mere end 1,6 gange solens masse. Senere blev dette tal hævet til to solmasser efter mere nøjagtig modellering af neutronstjernens indre af nukleare astrofysikere. Smolin forudsagde også, at inflation, hvis den er sand, kun skal være i sin enkleste form, styret af et enkelt felt og parameter. Begge forudsigelser har holdt op, og de demonstrerer Smolins hovedafhandling: at teorien om kosmologisk naturlig udvælgelse er forfalskelig med Popper .

Bidrag til fysikens filosofi

Smolin har bidraget til fysikens filosofi gennem en række papirer og bøger, der fortaler det relationelle eller Leibniziske syn på rum og tid. Siden 2006 har han samarbejdet med den brasilianske filosof og Harvard Law School-professor Roberto Mangabeira Unger om spørgsmålene om tidens virkelighed og udviklingen af ​​love; i 2014 udgav de en bog, hvis to dele blev skrevet separat.

En boglængde-redegørelse for Smolins filosofiske synspunkter dukkede op i april 2013. Time Reborn hævder, at den fysiske videnskab har gjort tiden uvirkelig, mens det, som Smolin insisterer, er det mest grundlæggende træk ved virkeligheden: "Rummet kan være en illusion, men tiden skal være reel "(s. 179). En passende beskrivelse ifølge ham ville give et Leibniz-univers : uundgåelige ville ikke blive optaget, og enhver forskel skulle svare til en anden forskel, da princippet om tilstrækkelig grund ville have det. Et par måneder senere blev en mere kortfattet tekst gjort tilgængelig i et papir med titlen Temporal Naturalism .

Problemet med fysik

Smolins bog fra 2006 The Trouble with Physics udforskede kontroversens og uenighedens rolle i videnskabens fremskridt. Den hævdede, at videnskaben udvikler sig hurtigst, hvis det videnskabelige samfund tilskynder til den størst mulige uenighed blandt uddannede og akkrediterede fagfolk inden dannelsen af ​​konsensus skabt ved eksperimentel bekræftelse af forudsigelser af falske teorier. Han foreslog, at dette betød fremme af forskellige konkurrerende forskningsprogrammer, og at for tidlig dannelse af paradigmer, der ikke tvinges af eksperimentelle fakta, kan bremse videnskabens fremskridt.

Som en casestudie fokuserede Trouble with Physics på spørgsmålet om forfalskning af strengteori på grund af forslagene om, at det antropiske princip skal bruges til at forklare vores universets egenskaber i sammenhæng med strenglandskabet. Bogen blev kritiseret af fysikeren Joseph Polchinski og andre strengteoretikere.

I sin tidligere bog Three Roads to Quantum Gravity (2002) sagde Smolin, at loop-kvantegravitation og strengteori stort set var det samme koncept set fra forskellige perspektiver. I den bog foretrak han også det holografiske princip . Trouble with Physics , på den anden side, var stærkt kritisk over fremtrædelsen af ​​strengteori i nutidig teoretisk fysik, som han mener har undertrykt forskning i andre lovende tilgange. Smolin antyder, at strengteori lider under alvorlige mangler og har et usundt næsten monopol i partikelteorien. Han opfordrede til en mangfoldighed af tilgange til kvantegravitation og argumenterede for, at man burde være mere opmærksom på sløjfekvantitet, en tilgang Smolin har udtænkt. Endelig handler Trouble with Physics også bredt om kontroversens rolle og værdien af ​​forskellige tilgange i videnskabens etik og proces.

Samme år, som Trouble with Physics blev udgivet, udgav Peter Woit en bog til ikke- specialister, hvis konklusion var den samme som Smolin, nemlig at strengteori var et fundamentalt mangelfuldt forskningsprogram.

Visninger

Smolins syn på tidens natur:

Mere og mere har jeg en fornemmelse af, at kvanteteori og generel relativitet begge er dybt forkert med hensyn til tidens natur. Det er ikke nok at kombinere dem. Der er et dybere problem, måske tilbage til begyndelsen af ​​fysik.

Smolin mener ikke, at kvantemekanik er en "endelig teori":

Jeg er overbevist om, at kvantemekanik ikke er en endelig teori. Jeg tror på dette, fordi jeg aldrig har stødt på en fortolkning af den nuværende formulering af kvantemekanik, der giver mening for mig. Jeg har studeret de fleste af dem i dybden og tænkt hårdt på dem, og til sidst kan jeg stadig ikke give mening om kvanteteorien, som den er.

I en artikel fra 2009 formulerede Smolin følgende filosofiske synspunkter (sætningerne i kursiv er citater):

  • Der er kun ét univers. Der er ingen andre, og der er heller ikke noget isomorft til det . Smolin benægter eksistensen af ​​et "tidløst" multivers . Hverken andre universer eller kopier af vores univers - inden for eller udenfor - findes. Ingen kopier kan eksistere i universet, fordi intet undersystem kan modellere præcist det større system, det er en del af. Ingen kopier kan eksistere uden for universet, fordi universet pr. Definition er alt, hvad der er. Dette princip udelukker også forestillingen om en matematisk genstand isomorf i enhver henseende til hele universets historie, en forestilling mere metafysisk end videnskabelig.
  • Alt, hvad der er ægte, er ægte i et øjeblik, hvilket er en række øjeblikke. Alt, hvad der er sandt, er sandt i øjeblikket . Ikke kun er tiden reel, men alt, hvad der er reelt, ligger i tiden. Intet eksisterer tidløst.
  • Alt, hvad der er ægte på et øjeblik, er en forandringsproces, der fører til de næste eller fremtidige øjeblikke. Alt, hvad der er sandt, er derefter et træk ved en proces i denne proces, der forårsager eller antyder fremtidige øjeblikke . Dette princip inkorporerer forestillingen om, at tid er et aspekt af årsagsrelationer. En grund til at hævde det er, at alt, hvad der eksisterede i et øjeblik uden at forårsage eller antyde et eller andet aspekt af verden i et fremtidigt øjeblik, ville være væk i det næste øjeblik. Ting, der vedvarer, skal betragtes som processer, der fører til nyligt ændrede processer. Et atom i et øjeblik er en proces, der fører til et andet eller et ændret atom i det næste øjeblik.
  • Matematik stammer fra erfaring som en generalisering af observerede regelmæssigheder, når tid og specificitet fjernes . Under denne overskrift distancerer Smolin sig fra matematisk platonisme og giver sin reaktion på Eugene Wigners " The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences ".

Smolin ser på at afvise ideen om en skaber som væsentlig for kosmologi af lignende grunde til hans indvendinger mod multiverset. Han udelukker eller afviser ikke definitivt religion eller mystik, men mener snarere, at videnskab kun skal håndtere det, der er observerbart. Han modsætter sig også det antropiske princip , som han hævder "ikke kan hjælpe os med at gøre videnskab."

Han går også ind for "principper for en åben fremtid", som han hævder ligger til grund for arbejdet i både sunde videnskabelige samfund og demokratiske samfund: "(1) Når et rationelt argument fra offentlig dokumentation er tilstrækkeligt til at afgøre et spørgsmål, skal det betragtes som besluttet. (2) Når et rationelt argument fra offentligt bevis ikke er tilstrækkeligt til at afgøre et spørgsmål, skal samfundet tilskynde til en række forskellige synspunkter og hypoteser, der er i overensstemmelse med et god trosforsøg på at udvikle overbevisende offentligt bevis. " (Time Reborn s. 265.)

Lee Smolin har været en tilbagevendende gæst på Through the Wormhole .

Præmier og hædersbevisninger

Smolin blev udpeget som nr. 21 på Foreign Policy Magazine 's liste over Top 100 offentlige intellektuelle. Han er også en af ​​mange fysikere, der kaldes "New Einstein " af medierne. Trouble with Physics blev udnævnt af magasinet Newsweek som nummer 17 på en liste over 50 "Books for our Time", 27. juni 2009. I 2007 blev han tildelt Majorana-prisen fra Electronic Journal of Theoretical Physics og i 2009 Klopsteg Memorial Award fra American Association of Physics Teachers (AAPT) for "ekstraordinære præstationer i at kommunikere fysikens spænding til offentligheden," Han er stipendiat fra Royal Society of Canada og American Physical Society. I 2014 blev han tildelt Buchalter Cosmology Prize for et arbejde udgivet i samarbejde med Marina Cortês.

Personlige liv

Smolin blev født i New York City. Hans far var Michael Smolin, en miljø- og procesingeniør, og hans mor var dramatikeren Pauline Smolin. Lee Smolin har forblevet involveret i teater, der er blevet en videnskabelig konsulent for sådanne skuespil som A Walk in the Woods af Lee Blessing , Background Interference af Drucilla Cornell og Infinity af Hannah Moscovitch .

Smolin er gift med Dina Graser, en advokat og bypolitisk konsulent i Toronto , Ontario. Han var tidligere gift med Fotini Markopoulou-Kalamara . Hans bror er jura-professor David M. Smolin .

Publikationer

  • 1997. Kosmos liv ISBN  0195126645
  • 2001. Tre veje til kvantegravitation ISBN  0-465-07835-4
  • 2006. Trouble With Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next . Houghton Mifflin. ISBN  978-0-618-55105-7
  • 2013. Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe . ISBN  978-0547511726
  • 2014. Det singulære univers og tidens virkelighed: Et forslag i naturlig filosofi af Lee Smolin og Roberto Mangabeira Unger , Cambridge University Press, ISBN  978-1107074064
  • 2019. Einstein's Unfinished Revolution: The Search for What Lies Beyond the Quantum , Penguin Press. ISBN  9781594206191

Referencer

eksterne links