Ли Смолин

Ли Смолин
Смолин в 2004 году
Рожденный	( 1955-06-06 ) 6 июня 1955 г. Нью-Йорк, США
Альма-матер	Хэмпширский колледж (бакалавр) Гарвардский университет (AM, доктор философии)
Награды	Премия Майораны (2007) Премия Мемориала Клопстега (2009) Медаль Бриллиантового юбилея королевы Елизаветы II (2013 г.)
Научная карьера
Поля	Физика Космология
Учреждения	Институт Периметр , Университет Ватерлоо
Докторантура	Сидни Коулман Стэнли Десерт

Ли Смолин ( / ˈ s m oʊ l ɪ n / ; родился 6 июня 1955) — американский физик-теоретик , преподаватель Института теоретической физики «Периметр» , адъюнкт-профессор физики Университета Ватерлоо , член из аспирантуры философского факультета Университета Торонто . 2006 года В книге Смолина «Проблемы с физикой» теория струн подверглась критике как жизнеспособная научная теория. Он внес вклад в теорию квантовой гравитации , в частности в подход, известный как петлевая квантовая гравитация . Он утверждает, что два основных подхода к квантовой гравитации — петлевая квантовая гравитация и теория струн — могут быть согласованы как разные аспекты одной и той же базовой теории. Он также защищает альтернативный взгляд на пространство и время, который он называет временным натурализмом. Его исследовательские интересы также включают космологию , теорию элементарных частиц , основы квантовой механики и теоретическую биологию .

Личная жизнь

Смолин родился в Нью-Йорке. Михаилу Смолину, инженеру-экологу и технологу, и Полине Смолиной, драматургу. Смолин сказал, что его родители были еврейскими последователями Четвертого пути , основанного Георгием Гурджиевым , армянским мистиком. Смолин называл себя евреем. Его брат, Дэвид М. Смолин , стал профессором Камберлендской юридической школы в Бирмингеме, штат Алабама.

Смолин бросил среднюю школу Уолнат-Хиллз в Цинциннати, штат Огайо. Его интерес к физике начался в то время, когда он прочитал размышления Эйнштейна о двух задачах, которые он оставил незавершенными после своей смерти: 1 — разобраться в квантовой механике и 2 — объединить это понимание квантов с гравитацией. Смолин считал своей «миссией» попытаться выполнить эти задачи. Вскоре после этого он просматривал физическую библиотеку Университета Цинциннати , где наткнулся на Луи де Бройля теорию пилотных волн на французском языке. «Я все еще могу закрыть глаза, — писал Смолин в «Неоконченной революции Эйнштейна», — и увидеть страницу книги, показывающую уравнение, связывающее длину волны с импульсом». Вскоре после этого он «пробился» в Хэмпширский колледж, нашел отличных преподавателей и ему повезло при поступлении в аспирантуру. Что касается его миссии по решению двух больших вопросов Эйнштейна, то, по мнению Смолина, он не преуспел; «К большому сожалению, ни у кого другого».

Смолин продолжал заниматься театром, став научным консультантом таких пьес, как «Прогулка в лесу» Ли Блессинга , «Вмешательство на заднем плане» Дручиллы Корнелл и «Бесконечность» Ханны Москович .

Смолин женат на Дине Грейзер, юристе и консультанте по городской политике из Торонто , Онтарио. Ранее он был женат на Фотини Маркопулу-Каламаре . Его брат — профессор права Дэвид М. Смолин .

Карьера

Он занимал постдокторские исследовательские должности в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси , Институте теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре и Чикагском университете , прежде чем стать преподавателем в Йельском , Сиракузском и Пенсильванском государственных университетах. В 1995 году он был приглашенным научным сотрудником Института перспективных исследований. и приглашенный профессор Имперского колледжа Лондона (1999–2001), прежде чем стать одним из преподавателей-основателей Института Периметра в 2001 году.

Теории и работа

Петлевая квантовая гравитация

Смолин внес вклад в теорию петлевой квантовой гравитации (LQG) в совместной работе с Тедом Джейкобсоном , Карло Ровелли , Луисом Крейном, Абхаем Аштекаром и другими. LQG — это подход к объединению квантовой механики с общей теорией относительности, который использует переформулировку общей теории относительности на языке теорий калибровочного поля , что позволяет использовать методы физики элементарных частиц, в частности выражение полей в терминах динамики петель. . Вместе с Ровелли он открыл дискретность площадей и объёмов и нашел их естественное выражение в терминах дискретного описания квантовой геометрии в терминах спиновых сетей . В последние годы он сосредоточился на соединении LQG с феноменологией , разрабатывая выводы для экспериментальных проверок симметрии пространства-времени, а также исследуя способы, которыми элементарные частицы и их взаимодействия могут возникнуть из геометрии пространства-времени.

Независимые от фона подходы к теории струн

В период с 1999 по 2002 год Смолин сделал несколько предложений по фундаментальной формулировке теории струн, которая не зависит от приближенных описаний с использованием классических фоновых моделей пространства-времени.

Экспериментальные испытания квантовой гравитации

Смолин принадлежит к числу тех теоретиков, которые предположили, что эффекты квантовой гравитации можно экспериментально исследовать путем поиска модификаций в специальной теории относительности, обнаруженных в наблюдениях за астрофизическими явлениями высоких энергий, включая космические лучи очень высоких энергий, а также фотоны и нейтрино от гамма-всплесков. Среди вкладов Смолина - совместное изобретение двойной специальной теории относительности (совместно с Жоау Магейжу , независимо от работы Джованни Амелино-Камелии ) и относительной локальности (с Амелино-Камелией, Лораном Фрейделем и Ежи Ковальски-Гликманом).

Основы квантовой механики

Смолин работал с начала 1980-х годов над серией предложений по теориям скрытых переменных, которые представляли собой нелокальные детерминистские теории, дающие точное описание отдельных квантовых явлений. В последние годы он предложил два новых подхода к интерпретации квантовой механики, предложенные его работами о реальности времени: интерпретация реального ансамбля и принцип старшинства.

Космологический естественный отбор

Основная статья: Космологический естественный отбор

Гипотеза Смолина о космологическом естественном отборе, также называемая теорией плодородных вселенных , предполагает, что процесс, аналогичный биологическому естественному отбору, применим в самых грандиозных масштабах. Смолин опубликовал эту идею в 1992 году и обобщил ее в книге « Жизнь космоса» , предназначенной для непрофессиональной аудитории .

Черные дыры играют определенную роль в этом естественном отборе. В плодотворной теории коллапс черная дыра вызывает возникновение новой Вселенной на «другой стороне», фундаментальные постоянные параметры которой (массы элементарных частиц, постоянная Планка , элементарный заряд и так далее) могут незначительно отличаться от вселенной, в которой схлопнулась черная дыра. Каждая вселенная порождает столько же новых вселенных — своих «потомков» — сколько имеет черных дыр, что дает эволюционное преимущество вселенным, в которых распространены черные дыры, похожие на нашу собственную. Таким образом, теория объясняет, почему наша Вселенная кажется «точно настроенной» для возникновения жизни, какой мы ее знаем. Поскольку теория применяет эволюционные концепции «воспроизведения», «мутации» и «отбора» к вселенным, она формально аналогична моделям популяционной биологии .

Когда Смолин опубликовал теорию в 1992 году, он предположил в качестве предсказания своей теории, что ни одна нейтронная звезда не должна существовать с массой, превышающей массу Солнца более чем в 1,6 раза. Позже эта цифра была увеличена до двух солнечных масс после более точного моделирования недр нейтронных звезд ядерными астрофизиками. Смолин также предсказал, что инфляция, если она верна, должна быть только в ее простейшей форме, управляемой одним полем и параметром.

Вклад в философию физики

Смолин внес вклад в философию физики, написав ряд статей и книг, в которых отстаивается реляционный, или лейбницианский , взгляд на пространство и время. С 2006 года он сотрудничал с бразильским философом и профессором Гарвардской школы права Роберто Мангабейрой Унгером по вопросам реальности времени и эволюции законов; в 2014 году они опубликовали книгу, две части которой написаны отдельно.

В апреле 2013 года появилась книга, излагающая философские взгляды Смолина. Time Reborn утверждает, что физическая наука сделала время нереальным, хотя, как настаивает Смолин, оно является наиболее фундаментальной особенностью реальности: «Пространство может быть иллюзией, но время должно быть реальным. (с. 179). Адекватное описание, по его мнению, дало бы лейбницианскую вселенную : неразличимые не допускаются, и каждое различие должно соответствовать какому-то другому различию, как принцип достаточного основания того требует . Несколько месяцев спустя более краткий текст был опубликован в статье под названием « Временный натурализм» .

Проблема с физикой

2006 года В книге Смолина «Проблемы с физикой» исследуется роль противоречий и разногласий в развитии науки. Он утверждал, что наука прогрессирует быстрее всего, если научное сообщество поощряет максимально широкие разногласия среди обученных и аккредитованных специалистов до формирования консенсуса, вызванного экспериментальным подтверждением предсказаний фальсифицируемых теорий. Он предположил, что это означает поощрение разнообразных конкурирующих исследовательских программ и что преждевременное формирование парадигм, не обусловленное экспериментальными фактами, может замедлить прогресс науки.

В качестве тематического исследования « Проблемы с физикой» были сосредоточены на проблеме фальсифицируемости теории струн из-за предложений использовать антропный принцип для объяснения свойств нашей Вселенной в контексте струнного ландшафта. Книга подверглась критике со стороны физика Джозефа Полчински. и другие теоретики струн.

В своей более ранней книге « Три пути к квантовой гравитации » (2002) Смолин заявил, что петлевая квантовая гравитация и теория струн — это, по сути, одна и та же концепция, рассматриваемая с разных точек зрения. В этой книге он также отдавал предпочтение голографическому принципу . С другой стороны, «Проблемы с физикой» резко критиковали выдающееся положение теории струн в современной теоретической физике, что, по его мнению, подавляет исследования других многообещающих подходов. Смолин предполагает, что теория струн страдает серьезными недостатками и имеет нездоровую почти монополию в сообществе теоретиков элементарных частиц. Он призывал к разнообразию подходов к квантовой гравитации и утверждал, что больше внимания следует уделять петлевой квантовой гравитации — подходу, разработанному Смолиным. Наконец, «Проблемы с физикой» также широко посвящены роли противоречий и ценности различных подходов в этике и научном процессе.

В том же году, когда «Проблемы с физикой» были опубликованы , Питер Войт опубликовал «Not Even Wrong» , книгу для неспециалистов, вывод которой был аналогичен выводу Смолина, а именно, что теория струн является фундаментально ошибочной исследовательской программой.

Просмотры

Взгляд Смолина на природу времени:

У меня все больше и больше возникает ощущение, что квантовая теория и общая теория относительности глубоко ошибаются в отношении природы времени. Их недостаточно объединить. Есть более глубокая проблема, возможно, восходящая к истокам физики.

Смолин не верит, что квантовая механика является «окончательной теорией»:

Я убежден, что квантовая механика не является окончательной теорией. Я верю в это, потому что никогда не встречал интерпретации нынешней формулировки квантовой механики, которая имела бы для меня смысл. Я тщательно изучил большинство из них и много думал о них, и, в конце концов, я до сих пор не могу по-настоящему понять квантовую теорию в ее нынешнем виде.

В статье 2009 года Смолин сформулировал следующие философские взгляды (предложения, выделенные курсивом, являются цитатами):

• Существует только одна вселенная. Других нет, и нет ничего изоморфного ему . Смолин отрицает существование «вневременной» мультивселенной . Ни других вселенных, ни копий нашей вселенной – внутри или снаружи – не существует. Никакие копии не могут существовать во Вселенной, потому что ни одна подсистема не может точно моделировать более крупную систему, частью которой она является. Никакие копии не могут существовать вне вселенной, потому что вселенная по определению — это все, что существует. Этот принцип также исключает понятие математического объекта, изоморфного во всех отношениях истории всей Вселенной, понятие скорее метафизическое, чем научное.
• Все, что реально, реально в данный момент, который представляет собой последовательность моментов. Все, что истинно, верно и для настоящего момента . Не только время реально, но и все, что реально, находится во времени. Ничто не существует вне времени.
• Все, что реально в данный момент, — это процесс изменения, ведущий к следующим или будущим моментам. Все, что истинно, тогда является особенностью процесса в этом процессе, вызывающим или подразумевающим будущие моменты . Этот принцип включает в себя представление о том, что время является аспектом причинных отношений. Причина для такого утверждения заключается в том, что все, что существовало всего лишь один момент, не вызывая и не подразумевая какой-либо аспект мира в будущем моменте, исчезнет в следующий момент. О том, что сохраняется, следует думать как о процессах, ведущих к новым измененным процессам. Атом в один момент — это процесс, ведущий к другому или измененному атому в следующий момент.
• Математика выводится из опыта как обобщение наблюдаемых закономерностей, когда время и особенности удалены . Под этим заголовком Смолин дистанцируется от математического платонизма и дает свою реакцию на работу Евгения Вигнера « Необоснованная эффективность математики в естественных науках ».

Смолин рассматривает отказ от идеи творца как существенного для космологии на тех же основаниях, что и его возражения против мультивселенной. Он не исключает окончательно и не отвергает религию или мистицизм, а скорее считает, что наука должна иметь дело только с тем, что поддается наблюдению. Он также выступает против антропного принципа , который, по его словам, «не может помочь нам заниматься наукой».

Он также защищает «принципы открытого будущего», которые, по его утверждению, лежат в основе работы как здоровых научных сообществ, так и демократических обществ: «(1) Когда рациональных аргументов, основанных на публичных доказательствах, достаточно для решения вопроса, его следует считать решенным. (2) Когда рациональных аргументов, основанных на публичных доказательствах, недостаточно для решения вопроса, сообщество должно поощрять широкий спектр точек зрения и гипотез, соответствующих добросовестной попытке разработать убедительные публичные доказательства». (Time Reborn, стр. 265.)

Ли Смолин был постоянным гостем в сериале «Червоточина» .

Награды и почести

Смолин занял 21-е место в журнала Foreign Policy . списке 100 лучших публичных интеллектуалов прозвали «Новым Эйнштейном ». Он также является одним из многих физиков, которых СМИ «Проблему с физикой» назвал Журнал Newsweek номером 17 в списке 50 «Книг нашего времени» от 27 июня 2009 года. В 2007 году он был удостоен премии Майораны от Электронного журнала теоретической физики, а в 2009 году — премии Клопштега. Мемориальная премия Американской ассоциации учителей физики (AAPT) за «выдающиеся достижения в донесении интереса к физике до широкой публики». Он является членом Королевского общества Канады и Американского физического общества. В 2014 году он был удостоен премии Бухалтера по космологии за работу, опубликованную в сотрудничестве с Мариной Кортес.

Публикации

• 1997. Жизнь космоса ISBN   0195126645
• 2001. Три дороги к квантовой гравитации. ISBN   0-465-07835-4
• 2006. Проблемы с физикой: расцвет теории струн, падение науки и что будет дальше . Хоутон Миффлин. ISBN   978-0-618-55105-7
• 2013. Возрождение времени: от кризиса физики к будущему Вселенной . ISBN   978-0547511726
• 2014. Сингулярная Вселенная и реальность времени: предложение естественной философии Ли Смолина и Роберто Мангабейры Унгера , издательство Кембриджского университета, ISBN   978-1107074064
• 2019. Незавершенная революция Эйнштейна: поиск того, что лежит за пределами квантов , Penguin Press. ISBN   9781594206191

См. также

• Список людей Университета Ватерлоо

Внешние ссылки

• Неполный список опубликованных работ Смолина
• Дебаты о достоинствах теории струн между Смолиным и Брайаном Грином , Национальное общественное радио (2006).
• « Уникальная Вселенная. Архивировано 10 января 2012 г. в Wayback Machine »: Смолин объясняет свой скептицизм в отношении мультивселенной (2009).
• Ближе к истине : Серия интервью Смолина по фундаментальным вопросам физики
• «Время возрождается: новая теория времени — новый взгляд на мир» на YouTube : выступление Смолина в Королевском обществе искусств (2013)
• Ли Смолин в проекте «Математическая генеалогия»