Warum versuchen Physiker zunehmend, grundlegendere Teile der Materie zu verstehen?

Man muss sich darüber im Klaren sein, dass die in Labors herumlaufenden Physiker nur die absolute Spitze des Eisbergs eines viel größeren Gesellschaftssystems sind. Sie verbringen nicht mehr Zeit damit, Vorhersagen auf makroskopischen Systemen zu testen, weil sie bereits eine Gruppe haben, die das tut: die Industrie. Die Stahlindustrie testet zum Beispiel Theorien über die Kristallisation in Metallen tausendfach am Tag. Bauingenieure testen Materialdehnungstheorien in jeder gebauten Struktur. Wissenschaftler müssen essen, und niemand wird sie dafür bezahlen, Wege zu finden, Dinge zu testen, wenn die Industrie sie auf eine Weise testen kann, die sich bezahlt macht.

Wissenschaftler gehen immer wieder an die Grenzen des Bekannten. Sie erhalten nicht viel Anerkennung dafür, zu demonstrieren, was bereits bekannt ist. Sie erhalten Anerkennung dafür, dass Sie die Grenzen erweitern. In der Teilchenphysik besteht ein Großteil der Bemühungen darin, immer höhere Energiesysteme zu erforschen. Wenn wir die Energie erhöhen, verhalten sie sich nicht immer auf offensichtliche Weise, also gibt es etwas zu erforschen. Tatsächlich bietet sich dies derzeit an, um grundlegende Aspekte der Materie zu untersuchen, beispielsweise subatomare Teilchen.

Weil die moderne Physik vom Atomismus dominiert wird .*

Das Energetikprogramm von Pierre Duhem **, das eine verallgemeinerte Thermodynamik propagierte, von deren Grundprinzipien sich alle Teilgebiete der Physik ableiten sollten, kritisierte die „ kartesische Methode “, metaphysische Konstrukte wie Atome unnötigerweise in physikalische Theorien einzubringen.

Siehe seine

• Ziel & Struktur der Physikalischen Theorie (z. B. die Seiten zur Atomistik ),

• zumindest das Intro des Übersetzers. zu seiner Mischung und chemischen Kombination: And Related Essays , die seinen Antiatomismus beschreibt, und

• diese übersetzten Papiere von ihm .

Zu den ersten Prinzipien der physischen Körper siehe

• Cosmology von Édouard Hugon, OP, S. 140-144, und seine
• Widerlegung des Atomismus, S. 145-155.

^{**vgl. Rankines Umrisse der Wissenschaft der Energetik}

Der Anreiz für einen einzelnen Wissenschaftler besteht darin, (1) Forschung zu betreiben, die als würdig erachtet wird und durch Institutionen oder Stipendien unterstützt wird, aber auch (2) sinnvolle Beiträge zum Wissensgebiet zu leisten. Viele Physiker arbeiten mit Systemen auf Makroebene, aber Wissenschaftler werden sich natürlich über die gesamte potenzielle Reihe von Problemen verteilen, deren Lösung professionelle Anerkennung bringen würde. Es gab eine Zeit vor etwa hundert Jahren, als Physiker keine formalen Erklärungen für subatomare Systeme hatten. Sobald diese streng beschrieben wurden, eröffnete sich ein neues Forschungsfeld, und die Pioniere, die diese Türen öffneten, gehören heute zu den angesehensten Denkern der gesamten Menschheitsgeschichte.

Um die Frage zu beantworten, alle Wissenschaftler hören irgendwann auf (wirklich, Wissenschaftler sind Menschen), entweder aufgrund von sozialem oder beruflichem Druck, sie verlieren das Interesse, gehen in den Ruhestand usw. Einige gehen vielleicht in die Industrie, andere gehen vielleicht an die High School Chemie. Einige wenige stellen weiterhin grundlegende Prinzipien in Frage, die sogar über das hinausgehen, was ihre Lehrer ihnen beigebracht haben, zu hinterfragen, und sehr, sehr selten (aber letztendlich unvermeidlich) führt diese Art des Hinterfragens zu einer völlig neuen Art, über die Welt nachzudenken.

Ein Teil davon ist ein Glücksspiel, wie viel schätzen Sie Ihre geistige Gesundheit, wie viel sind Sie bereit, beruflich zu riskieren, wie viel wollen Sie bewirken, wie viel sind Sie bereit, für keinen garantierten Erfolg zu opfern? So ist das Leben, jeder hat einen anderen Ansatz, aber wie Sie spielen, spiegelt wider, wer Sie sind.

Das Auffinden immer grundlegenderer Teile der Materie, wie mit SLAC, ALS, NIF, CERN usw., bietet Einblicke in Materie, die nur oberhalb einer bestimmten Energiedichte existiert. Eine größere Maschine wird Materie mit höherer Energiedichte offenbaren.

Die Energiedichte des Urknalls ist theoretisch unendlich hoch, sodass Physiker sicher sein können, dass eine Maschine mit höherer Energiedichte ihnen neue Dinge über die Realität sagen wird, die noch nie zuvor bekannt waren.

Es ist in der Idee des „Reduktionismus“. Eine Art Prinzip, das besagt, dass wir versuchen sollten, die physische Welt durch einfachere und grundlegendere Teile zu erklären. Der Grund, warum diese Idee für Physiker attraktiv erscheint, liegt meines Erachtens in einer Kombination aus dem Erfolg, den sie in der Vergangenheit hatte (wie auch immer Sie Erfolg in den Wissenschaften definieren wollen) und ihrer Intuition.

Es war insofern erfolgreich, als wir uns seit Newton dazu bewegt haben, komplexere Systeme wie Gase und die Dynamik von Energie (Thermodynamik) zu erklären, und diejenigen Physiker, die in der Lage waren, die am besten vorhersehbaren Theorien zu entwickeln, waren diejenigen, die dies in Betracht gezogen haben System als Summe einiger kleinerer Bestandteile. Die erste ihrer Art war wahrscheinlich die kinetische Theorie. Es hat einfach funktioniert. Wir konnten das Verhalten auf makroskopischer Ebene als Summe kleinerer Teile erklären, die wir später durch die Erfindung leistungsfähigerer Kameras eindeutig erkennen konnten, da wir zuvor nur die Existenz dieser Objekte beurteilen konnten durch die Macht ihrer Fähigkeit vorherzusagen, was in Gassystemen und ähnlichen Dingen passieren würde. Und die Wissenschaft beschäftigt sich wirklich damit, darauf abzuzielenDinge über die Natur anhand von Modellen erklären , die für diesen Zweck hilfreich sind. Das vielleicht am schwierigsten zu verstehende Phänomen in Bezug auf die Summe einiger kleinerer Teile ist heute das Bewusstsein, aber einige Wissenschaftler argumentieren, dass es auf die gleiche Weise entsteht wie andere sehr komplexe Phänomene. Es ist einfach so komplex, dass wir es noch nicht wirklich verstehen können.

Seitdem haben wir uns dem viel (extrem) erfolgreicheren Unternehmen der Quanten- und Teilchenphysik zugewandt, seit Einstein das makroskopische Verhalten der "Brownschen Bewegung" (die zufällige Bewegung von Pollen im Wasser) und den "photoelektrischen Effekt" ( wie Elektronen von der Oberfläche einer Metallplatte emittiert würden, wenn Licht darauf scheint) in Form von Wasseratomen und Lichtphotonen. Auch wie das Rutherford-Experiment das makroskopische Verhalten von Materialien erklären konnte, indem es postulierte, dass die Atome in diesen Materialien eine bestimmte Struktur hatten, während Physiker dachten, dass Atome eher wie „harte Kugeln“ seien. Das heißt, unteilbare harte Bälle, die einfach existieren und einer „harten Ball“-Wechselwirkung unterliegen. Das bedeutet nur, dass sie aneinander abprallen und ohne Energieverlust durch Verformung Energie/Impuls aufeinander übertragen. Es ist eine gute Annäherung an das, was wir jetzt denkenpassiert tatsächlich . Stellen Sie sich Atome wie Billardkugeln vor. Das ist normalerweise die Analogie, die verwendet wird.

Ich sage auch, dass es intuitiv ist, weil wir seit dem antiken Griechenland „Atomisten“ hatten. Philosophen, die einige der grundlegendsten Bausteine ​​der Natur postulierten, die alles erklären könnten. Es ist intuitiv, weil es einfach ist. Und weil wir im Leben im Allgemeinen vielleicht eine Affinität dazu haben, die Teile von etwas zu studieren, um sein Ganzes zu verstehen.

Sie können diese Idee online finden, dass der Reduktionismus dem Emergenzismus völlig entgegengesetzt ist. Sie sind nicht völlig unähnlich. Sean Carroll (lesen Sie seine Bücher, sie sind sehr gut) diskutiert gerne darüber, wie „höhere Ebenen“ und komplexere Phänomene auf nicht offensichtliche Weise aus kleineren Teilen hervorgehen können. D. h. wie Atome aus fundamentalen Teilchen entstehen, wie Zellen aus Atomen entstehen, wie Organismen aus Zellen entstehen, wie Intelligenz aus Organismen entsteht, wie Gemeinschaften aus Intelligenz entstehen usw. Ockhams Rasiermesser ist eine mächtige Sache.

Edit: Ach ja, vergessen zu erwähnen. Der Versuch, Systeme zu verstehen, die im großen Maßstab sehr komplex sind (das Gegenteil einer reduktionistischen Methode), wird aufgrund der Praktikabilität der Berechnung schwierig. Dh was berechnet man und wie. Es werden massive Annäherungen vorgenommen, um ein Modell zu erhalten, das dem Komplex im Großen und Ganzen ähnlich sieht und unser Verständnis viel weniger spezifisch und allgemeiner macht.

Vielleicht ist es intuitiver zu verstehen, wie einer der grundlegendsten Teile für sich und in Gegenwart anderer grundlegender Teile funktioniert, und dann nach außen zu extrapolieren, um ein möglichst detailliertes Verständnis zu erhalten.

Wie ich schon sagte, ist die Wissenschaft damit beschäftigt, theoretische Rahmen zu schaffen, die Dinge erklären . Das Beschreiben eines komplexen Ganzen ist nützlich, aber ich bin mir nicht sicher, wie Sie es als erklärend betrachten könnten. Damit etwas erklärend ist, muss es anscheinend auf neues Wissen extrapolieren. In den meisten Fällen ist das Wissen über etwas, das Sie nicht sehen können, weil es so klein ist.

Ich verweise Sie hierher für weitere Informationen:

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2011/04/21/avignon-day-3-reductionism/

Dies ist Sean Carrolls Blog und es gibt hier viele weitere Artikel über die Debatte zwischen Reduktionismus und Antireduktionismus.