Lee Smolin - Lee Smolin

Lee Smolin
LeeSmolinAtHarvard.JPG
Lee Smolin na Harvardzie
Urodzić się ( 1955-06-06 )6 czerwca 1955 (wiek 66)
Narodowość amerykański
Alma Mater Hampshire College (studia licencjackie, 1975)
Harvard University (AM, 1978; doktorat, 1979)
Nagrody Nagroda Majorany (2007)
Nagroda Klopsteg Memorial Award (2009)
Diamentowy Medal Jubileuszowy Królowej Elżbiety II (2013)
Kariera naukowa
Pola Fizyka
Kosmologia
Instytucje Instytut Perimeter ,
Uniwersytet Waterloo
Doradca doktorski Sidney Coleman
Stanley Deser

Lee Smolin ( / s m l ɪ n / , urodzony 06 czerwca 1955), amerykański fizyki teoretycznej , Wydział członkiem w Instytucie graniczną dla fizyki teoretycznej , towarzyszącej profesora fizyki na Uniwersytecie Waterloo i członka absolwent wydziału filozofii na Uniwersytecie w Toronto . Książka Smolin z 2006 roku The Trouble with Physics skrytykowała teorię strun jako wykonalną teorię naukową. Wniósł wkład do teorii grawitacji kwantowej , w szczególności podejścia znanego jako pętlowa grawitacja kwantowa . Twierdzi, że dwa podstawowe podejścia do kwantowej grawitacji, pętlowa grawitacja kwantowa i teoria strun , można pogodzić jako różne aspekty tej samej podstawowej teorii. Jego zainteresowania badawcze obejmują również kosmologię , teorię cząstek elementarnych , podstawy mechaniki kwantowej oraz biologię teoretyczną .

Wczesne życie

Smolin urodził się w Nowym Jorku . Jego brat, David M. Smolin , został profesorem w Cumberland School of Law w Birmingham w stanie Alabama.

Edukacja i kariera

Smolin wypadło Walnut Hills High School w Cincinnati , Ohio , i kształcił się w Hampshire College . Otrzymał doktorat z fizyki teoretycznej z Uniwersytetu Harvard w 1979. Pełnił habilitacyjnych stanowisk badawczych na Institute for Advanced Study w Princeton, New Jersey , w Instytucie Fizyki Teoretycznej Kavli w Santa Barbara i University of Chicago , zanim stał się wykładowca na uniwersytetach stanowych Yale , Syracuse i Pennsylvania State University. Był naukowcem wizytującym w Institute for Advanced Study w 1995 i profesorem wizytującym w Imperial College London (1999-2001), zanim został jednym z członków założycieli wydziału w Instytucie Perimeter w 2001 roku.

Teorie i praca

Pętla grawitacji kwantowej

Smolin przyczynił się do powstania teorii pętli kwantowej grawitacji (LQG) we współpracy z Tedem Jacobsonem , Carlo Rovellim , Louisem Crane, Abhay Ashtekar i innymi. LQG to podejście do unifikacji mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności, które wykorzystuje przeformułowanie ogólnej teorii względności w język teorii pola cechowania , co pozwala na wykorzystanie technik z fizyki cząstek elementarnych, w szczególności wyrażanie pól w kategoriach dynamiki pętli . Wraz z Rovellim odkrył dyskretność obszarów i objętości i znalazł ich naturalny wyraz w postaci dyskretnego opisu geometrii kwantowej w postaci sieci spinowych . W ostatnich latach skupił się na łączeniu LQG z fenomenologią , rozwijając implikacje dla eksperymentalnych testów symetrii czasoprzestrzeni, a także badając sposoby, w jakie cząstki elementarne i ich interakcje mogą wyłonić się z geometrii czasoprzestrzeni.

Niezależne od podstaw podejścia do teorii strun

W latach 1999-2002 Smolin przedstawił kilka propozycji mających na celu dostarczenie fundamentalnego sformułowania teorii strun, które nie opiera się na przybliżonych opisach obejmujących klasyczne modele czasoprzestrzeni tła.

Eksperymentalne testy grawitacji kwantowej

Smolin jest jednym z tych teoretyków, którzy zaproponowali, że efekty grawitacji kwantowej mogą być eksperymentalnie badane poprzez poszukiwanie modyfikacji w szczególnej teorii względności wykrytej w obserwacjach zjawisk astrofizycznych o wysokich energiach. Należą do nich promienie kosmiczne o bardzo wysokiej energii oraz fotony i neutrina z rozbłysków gamma. Wśród wkładu Smolin znajduje się wynalezienie podwójnie szczególnej względności (z João Magueijo , niezależnie od prac Giovanniego Amelino-Camelii ) i względnej lokalności (z Amelino-Camelią, Laurentem Freidelem i Jerzym Kowalskim-Glikmanem).

Podstawy mechaniki kwantowej

Smolin pracował od początku lat 80. nad serią propozycji teorii zmiennych ukrytych, które byłyby nielokalnymi teoriami deterministycznymi, dającymi precyzyjny opis poszczególnych zjawisk kwantowych. W ostatnich latach był pionierem dwóch nowych podejść do interpretacji mechaniki kwantowej sugerowanych w jego pracy nad rzeczywistością czasu, nazwanych interpretacją realnego zespołu i zasadą pierwszeństwa.

Kosmologiczna selekcja naturalna

Hipoteza Smolina o kosmologicznym doborze naturalnym, zwana także teorią płodnych wszechświatów , sugeruje, że proces analogiczny do biologicznego doboru naturalnego ma zastosowanie w największej skali. Smolin opublikował ten pomysł w 1992 roku i podsumował go w książce skierowanej do laików pod tytułem Życie kosmosu .

Czarne dziury odgrywają rolę w doborze naturalnym. W teorii płodności zapadająca się czarna dziura powoduje pojawienie się nowego wszechświata po „drugiej stronie”, którego podstawowe parametry stałe (masy cząstek elementarnych, stała Plancka , ładunek elementarny itd.) mogą się nieznacznie różnić od tych we Wszechświecie, w którym czarna dziura zawaliła się. W ten sposób z każdego wszechświata powstaje tyle nowych wszechświatów, ile ma czarnych dziur. Teoria ta zawiera ewolucyjne idee „reprodukcji” i „mutacji” wszechświatów, a więc formalnie jest analogiczna do modeli biologii populacji .

Kiedy Smolin opublikował swoją teorię w 1992 roku, jako przewidywanie swojej teorii zaproponował, że żadna gwiazda neutronowa nie powinna istnieć o masie większej niż 1,6 masy Słońca. Później liczba ta została podniesiona do dwóch mas Słońca po dokładniejszym modelowaniu wnętrz gwiazd neutronowych przez astrofizyków jądrowych. Smolin przewidział również, że inflacja, jeśli jest prawdziwa, musi być tylko w najprostszej postaci, rządzona przez jedno pole i jeden parametr. Obie prognozy potwierdziły się i pokazują główną tezę Smolin: teoria kosmologicznego doboru naturalnego jest falsyfikowalna przez Poppera .

Wkład do filozofii fizyki

Smolin wniósł swój wkład w filozofię fizyki poprzez serię artykułów i książek, które opowiadają się za relacyjnym lub Leibnizowskim spojrzeniem na przestrzeń i czas. Od 2006 roku współpracował z brazylijskim filozofem i profesorem Harvard Law School Roberto Mangabeira Ungerem w kwestiach rzeczywistości czasu i ewolucji prawa; w 2014 roku wydali książkę, której dwie części są pisane osobno.

Obszerna książka przedstawiająca poglądy filozoficzne Smolin pojawiła się w kwietniu 2013 roku. Time Reborn twierdzi, że nauki fizyczne uczyniły czas nierzeczywistym, podczas gdy, jak twierdzi Smolin, jest to najbardziej fundamentalna cecha rzeczywistości: „Przestrzeń może być iluzją, ale czas musi być realny (s. 179). Według niego adekwatny opis dawałby wszechświat Leibniza : nieodróżnialne nie byłyby dopuszczone i każda różnica powinna odpowiadać jakiejś innej różnicy, jak nakazuje zasada racji dostatecznej . Kilka miesięcy później bardziej zwięzły tekst został udostępniony w artykule pod tytułem Temporal Naturalism .

Kłopoty z fizyką

Książka Smolin z 2006 roku The Trouble with Physics badała rolę kontrowersji i niezgody w postępie nauki. Argumentowano, że nauka rozwija się najszybciej, jeśli społeczność naukowa zachęca do jak najszerszego nieporozumienia wśród wyszkolonych i akredytowanych specjalistów przed wypracowaniem konsensusu spowodowanego eksperymentalnym potwierdzeniem przewidywań falsyfikowalnych teorii. Zasugerował, że oznacza to wspieranie różnorodnych konkurencyjnych programów badawczych i że przedwczesne tworzenie paradygmatów nie wymuszone przez fakty doświadczalne może spowolnić postęp nauki.

Jako studium przypadku The Trouble with Physics skupiło się na zagadnieniu falsyfikowalności teorii strun ze względu na propozycje wykorzystania zasady antropicznej do wyjaśnienia właściwości naszego wszechświata w kontekście krajobrazu strun. Książka została skrytykowana przez fizyka Josepha Polchinskiego i innych teoretyków strun.

W swojej wcześniejszej książce Three Roads to Quantum Gravity (2002) Smolin stwierdził, że pętlowa grawitacja kwantowa i teoria strun są zasadniczo tym samym pojęciem widzianym z różnych perspektyw. W tej książce opowiedział się również za zasadą holograficzną . Z drugiej strony The Trouble with Physics był mocno krytyczny wobec znaczenia teorii strun we współczesnej fizyce teoretycznej, która, jego zdaniem, stłumiła badania w innych obiecujących podejściach. Smolin sugeruje, że teoria strun ma poważne braki i ma niezdrowy prawie monopol w społeczności teorii cząstek. Wezwał do różnorodności podejść do kwantowej grawitacji i argumentował, że należy zwrócić większą uwagę na zapętloną grawitację kwantową, podejście opracowane przez Smolin. Wreszcie, The Trouble with Physics również szeroko dotyczy roli kontrowersji i wartości różnych podejść w etyce i procesie naukowym.

W tym samym roku, w którym opublikowano The Trouble with Physics , Peter Woit opublikował książkę dla niespecjalistów, której wniosek był podobny do wniosku Smolina, a mianowicie, że teoria strun była fundamentalnie błędnym programem badawczym.

Wyświetlenia

Pogląd Smolin na naturę czasu:

Coraz częściej mam wrażenie, że zarówno teoria kwantowa, jak i ogólna teoria względności są głęboko błędne co do natury czasu. Nie wystarczy je połączyć. Jest głębszy problem, być może sięgający początków fizyki.

Smolin nie wierzy, że mechanika kwantowa jest „ostateczną teorią”:

Jestem przekonany, że mechanika kwantowa nie jest teorią ostateczną. Wierzę w to, ponieważ nigdy nie spotkałem się z sensowną dla mnie interpretacją obecnego sformułowania mechaniki kwantowej. Przestudiowałem większość z nich dogłębnie i intensywnie się nad nimi zastanawiałem, a ostatecznie nadal nie mogę zrozumieć teorii kwantowej w jej obecnym kształcie.

W artykule z 2009 roku Smolin wyartykułował następujące poglądy filozoficzne (zdania pisane kursywą są cytatami):

  • Jest tylko jeden wszechświat. Nie ma innych, ani nie ma w tym nic izomorficznego . Smolin zaprzecza istnieniu „ponadczasowego” wieloświata . Ani inne wszechświaty, ani kopie naszego wszechświata — wewnątrz lub na zewnątrz — nie istnieją. Żadne kopie nie mogą istnieć we wszechświecie, ponieważ żaden podsystem nie może precyzyjnie modelować większego systemu, którego jest częścią. Żadne kopie nie mogą istnieć poza wszechświatem, ponieważ wszechświat jest z definicji wszystkim, co istnieje. Zasada ta wyklucza również pojęcie przedmiotu matematycznego, który jest izomorficzny pod każdym względem w historii całego wszechświata, pojęcie bardziej metafizyczne niż naukowe.
  • Wszystko, co rzeczywiste, jest rzeczywiste w jednej chwili, która jest ciągiem chwil. Wszystko, co jest prawdziwe, jest prawdą w chwili obecnej . Nie tylko czas jest rzeczywisty, ale wszystko, co jest rzeczywiste, znajduje się w czasie. Nic nie istnieje ponadczasowo.
  • Wszystko, co jest rzeczywiste w danej chwili, jest procesem zmiany prowadzącym do następnych lub przyszłych chwil. Wszystko, co jest prawdziwe, jest cechą procesu w tym procesie, powodującą lub sugerującą przyszłe chwile . Zasada ta zawiera w sobie pogląd, że czas jest aspektem relacji przyczynowych. Powodem do twierdzenia tego jest to, że wszystko, co istniało tylko przez jedną chwilę, bez powodowania lub sugerowania jakiegoś aspektu świata w przyszłej chwili, zniknie w następnej chwili. Rzeczy, które trwają, należy traktować jako procesy prowadzące do nowo zmienionych procesów. Atom w jednej chwili to proces prowadzący do innego lub zmienionego atomu w następnej chwili.
  • Matematyka wywodzi się z doświadczenia jako uogólnienie zaobserwowanych prawidłowości, kiedy czas i szczegółowość są odrzucane . Pod tym hasłem Smolin dystansuje się od matematycznego platonizmu i przedstawia swoją reakcję na „ Nieuzasadnioną skuteczność matematyki w naukach przyrodniczychEugene'a Wignera .

Poglądy Smolin odrzucające ideę stwórcy jako istotną dla kosmologii na podobnej podstawie, jak jego zarzuty wobec wieloświata. . Nie wyklucza definitywnie ani nie odrzuca religii czy mistycyzmu, ale raczej wierzy, że nauka powinna zajmować się tylko tym, co można zaobserwować. Sprzeciwia się również zasadzie antropicznej , która, jak twierdzi, „nie może nam pomóc w uprawianiu nauki”.

Opowiada się on również za „zasadami otwartej przyszłości”, które, jak twierdzi, leżą u podstaw pracy zarówno zdrowych społeczności naukowych, jak i społeczeństw demokratycznych: „(1) Gdy racjonalny argument z dowodów publicznych wystarcza, aby rozstrzygnąć kwestię, należy uznać, że tak jest rozstrzygnięta. (2) Kiedy racjonalne argumenty na podstawie dowodów publicznych nie wystarczają do rozstrzygnięcia kwestii, społeczność musi wspierać różnorodny zakres punktów widzenia i hipotez zgodnych z próbą opracowania w dobrej wierze przekonujących dowodów publicznych”. (Odrodzenie czasu, s. 265.)

Lee Smolin był stałym gościem w Through the Wormhole .

Nagrody i wyróżnienia

Smolin znalazł się na 21. miejscu listy 100 najlepszych intelektualistów publicznych magazynu Foreign Policy Magazine . Jest także jednym z wielu fizyków nazywanych przez media „Nowym Einsteinem ”. The Trouble with Physics został wymieniony przez magazyn Newsweek na 17 miejscu na liście 50 "Ksiąg dla naszych czasów", 27 czerwca 2009. W 2007 otrzymał Nagrodę Majorany od Electronic Journal of Theoretical Physics, a w 2009 Klopsteg Nagroda Memorial Award przyznana przez Amerykańskie Stowarzyszenie Nauczycieli Fizyki (AAPT) za „nadzwyczajne osiągnięcia w przekazywaniu szerokiej publiczności emocji związanych z fizyką”. Jest członkiem Królewskiego Towarzystwa Kanadyjskiego i Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. W 2014 roku otrzymał Nagrodę Kosmologiczną Buchaltera za pracę opublikowaną we współpracy z Mariną Cortês.

Życie osobiste

Smolin urodził się w Nowym Jorku. Jego ojcem był Michael Smolin, inżynier środowiska i procesu, a matką dramaturg Pauline Smolin. Lee Smolin pozostał zaangażowany teatr staje się konsultantem naukowym dla takich spektakli jak: A Walk in the Woods przez Lee Blessing , zakłócenia tła przez Drucilla Cornell i nieskończoności przez Hannah Moscovitch .

Smolin jest żonaty z Diną Graser, prawniczką i konsultantką ds. polityki miejskiej w Toronto w Ontario. Był wcześniej żonaty z Fotini Markopoulou-Kalamara . Jego bratem jest profesor prawa David M. Smolin .

Publikacje

  • 1997. Życie kosmosu ISBN  0195126645
  • 2001. Trzy drogi do grawitacji kwantowej ISBN  0-465-07835-4
  • 2006. Kłopoty z fizyką: powstanie teorii strun, upadek nauki i co dalej . Houghtona Mifflina. ISBN  978-0-618-55105-7
  • 2013. Odrodzenie czasu: od kryzysu w fizyce do przyszłości wszechświata . ISBN  978-0547511726
  • 2014. Singular Universe and Reality of Time: Propozycja w filozofii naturalnej Lee Smolin i Roberto Mangabeira Unger , Cambridge University Press, ISBN  978-1107074064
  • 2019. Niedokończona rewolucja Einsteina: poszukiwanie tego, co leży poza kwantem , Penguin Press. ISBN  9781594206191

Bibliografia

Linki zewnętrzne