O futuro não natural da física

Os físicos não acreditam que a verdade esteja “em algum lugar lá”. Eles querem que a natureza seja natural, faça sentido, adequado ou tivesse um bom motivo para não se encaixar.

A não natura é um problema.

O pôster da não natura é a gravidade. Ela nunca jogou Lada com os outros; Ela é absurdamente fraca em comparação com outras forças de condução e cosmos – eletromagnetismo e forças nucleares. Um minúsculo ímã pode levantar uma colher grande de metal do chão contrária à atração de toda a terra. Ninguém sabe o porquê.(A gravidade até fala em outra linguagem – em geral, geometria suave – em contraste com a linguagem probabilística quântica zumbida inerente a outras forças).

Significações naturais esperadas, explicadas por razões naturais. Meu cabelo ficou branco porque sou velho. É naturalmente. Se eles se tornassem rosa brilhante de seu próprio livre arbítrio (que, na minha opinião, é muito bom para mim), seria extremamente antinatural, e eu teria que procurar o motivo (por assim dizer).

Atualmente, os físicos são forçados a encontrar seriamente o “problema da naturalidade”, porque 10 anos se passaram desde a abertura do bóson de Higgs e, apesar dos esforços globais que usam máquinas e mentes enormes, esse animal ainda resiste à naturalização. Como a gravidade, Higgs é estranhamente fraco. Ninguém sabe o porquê.

Uma cura comprovada para a não natura é encontrar um jogador oculto que explique o problema. Suponha que seu balanço se recusa a equilibrar: um lado se eleva constantemente sem motivo aparente. Então, alguns teóricos inteligentes prevêem que há uma pedra invisível que puxa um lado para baixo. Seus cálculos são tão precisos que os pesquisadores sabem onde procurar. No final, eles confirmam a existência de uma pedra.

Um suspiro coletivo de alívio. Aplausos. Prémios Nobel.

Para ser natural, para ser compreensível, uma coisa nova deve ser perfeitamente equilibrada; Não há necessidade de torcer nenhum mostrador (ou configurações finas, como os físicos chamam). Isso não é semelhante à naturalização de novos cidadãos, de modo que eles sejam assimilados com os residentes locais ou na “naturalização” das lâmpadas de flores para que elas se enraizam nas novas condições. Naturalidade na física significa a falta de intervenção. Significa precisão para o gigabilhão de sinais após o AIM, e completamente por seu próprio livre arbítrio.

Apesar da necessidade de tanta precisão, essa solução muitas vezes trabalhou na física que é difícil imaginar que não funcionaria. Encontre um dedo oculto na escala e a simetria retornará, a harmonia restaurará, as verdades desconfortáveis desaparecerão. Como bônus, a física se desenvolve, se expande, aceita coisas novas.

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A descoberta de Higgs deu origem a grandes esperanças de repetição. Mas a segunda vinda não aconteceu. Nenhum ratinho apareceu.

Para entender o que deu errado, volte i-me a um físico, que é um tanto antinatural – “desviante por padrão”, como ele se chama. E não apenas porque ele era negro em uma escola secundária no Bronx com 60 % de WEMS, ou porque ele toca em um saxofone de jazz, experimenta uma forte influência de hip-hop e colabora com pessoas como Jaron Lanya (ambas são ambas fundadoras do museu universal do hip-hop). Também é incomum que ele fala vários idiomas dentro da estrutura da própria física e pode se comunicar com representantes de campos às vezes hostis, como teoria das cordas e gravidade quântica de loop.

O Stefon de Alexander dificilmente é chamado de estranho. Ele lidera o laboratório de mesmo nome em Brown, onde seu grupo explora a origem e a estrutura do universo, a matéria escura e as razões pelas quais geralmente existe a matéria. A Fundação Simons, que se orgulha de ajudar o desenvolvimento de uma ciência “inovadora”, alocou recentemente uma concessão de um milhão de dólares para apoiar seu trabalho. Ele era o presidente da Sociedade Nacional de Física Negra e escreveu dois livros bem aceitos: medo de uma universidade negra: um guia de fora para o futuro da física e o jazz da física: o vínculo secreto entre a música e a estrutura da universidade .

Atualmente, o Stefon está muito animado com a idéia de Higgs.“Lembr o-me de como, nos anos dos meus alunos, pensei que era um certo design”, ele diz, “um truque teórico que você insere para fazer algo funcionar e depois um boom!”Recentemente, o Higgs aberto acabou sendo o mesmo que previsto. Mas também completamente inaceitável. Sua massa é antinaturalmente pequena em comparação com partículas que devem ter escala semelhante.

A preferência do natural na física está associada à fé na unificação – a idéia de que as coisas físicas fundamentais devem fazer parte de uma imagem grande.”O elétron deve se comunicar com a gravidade, então por que é uma lacuna tão grande?”Diz Stefon.”Essas coisas devem saber umas sobre as outras. Eles devem ter uma origem comum”. Essa abordagem já foi desencadeada antes: a eletricidade e o magnetismo agora são entendidos como a faceta do eletromagnetismo. A matéria é energia concentrada. E = MC 2.

Higgs (até agora) é único. Este é um fragmento mensurável de não existência – um “fragmento de vácuo”, como o seu laureado do Prêmio Nobel, o físico Frank Wilchek, descreveu. O campo de Higgsa (que, com ajuste suficiente, se materializa na forma de uma partícula de Higgs) é um espaço não fundamental que penetra em algo que permanece após a remoção de todo o resto. É tão vazio quanto nosso vazio pode estar vazio. Mas por “nada” faz muito.

Por um lado, dá uma massa às partículas e algumas mais que outras. Partículas de luz (por exemplo, fótons de luz) deslizam através dela sem experimentar as menores flutuações. Partículas mais pesadas ficam presas; Para eles, Higgs se comporta como uma sala cheia de fãs que não sentirão sua falta sem uma selfie. Mais resistência – mais inércia – mais massa.

Essa estrutura invisível, de acordo com as teorias modernas, congelou logo após o universo recé m-nascido sair de um estado frenético e superaquecido e depois naturalmente passou para um estado com menor energia. Esse processo destruiu o ideal igual de nada quente e derretido, assim como o congelamento coloca a estrutura na água. Higgs era FONDENS (oficialmente esse “condensado”) do primeiro sem forma, como o ar úmido se condensa em uma janela fresca.

E como é inerente à última coisa, Higgs é potencialmente um portal que conecta uma bola de outros segredos não resolvidos: qual é a natureza da matéria escura? Por que a matéria existe? O que acontece com a expansão acelerada do universo? Eles fazem parte de um quebr a-cabeça de um espaço?

Higgs prometeu o caminho a seguir. Até agora, a maioria deles leva a lugar nenhum.

A física fica presa, Stephon acredita quando esquece – ou ignora suas raízes. Os heróis da física moderna eram mestres de improvisação; Eles usaram fantasias selvagens como uma ferramenta. Foi necessário.“Toda vez que entramos no Mash”, escreveu Richard Feynman, “isso ocorre porque os métodos que usamos são semelhantes aos que usamos antes … é extremamente difícil encontrar uma nova ideia. Requer um fantástico imaginação” . Eles encontraram inspiração em sonhos, arte, filosofia. Eles pensaram sobre o papel da consciência, a estética respeitada, bem como a lógica. Eles estavam procurando significado fora da matemática.

As batalhas foram grandiosas: Einstein disse que, se ele tivesse que abandonar idéias clássicas sobre a causa e a investigação, ele prefere se tornar sapateiro ou até trabalhar em um cassino de jogo do que ser físico. Niels Bor chamou Einstein de uma posição aterrorizante e o acusou de traição. Erwin Schrödinger Famous reclamou: “Se você precisar aderir a esses malditos saltos quânticos, lamento que geralmente me envolva nesse assunto”.”Que interessante”, diz Stefon agora, “que essas perguntas foram excluídas da educação formal quando eu estudei. Foi o próprio suco que levou à mecânica quântica”.

Como saxofonista, um Stefon vê uma conexão natural entre física e jazz, que também floresce devido a improvisações, riffs, conversas musicais às vezes selvagens. John Coltrain era um grande fã das teorias de Einstein; Um de seus últimos álbuns, Interestellar Space, foi inspirado e permeado com as idéias da teoria geral da relatividade. Talvez ainda mais surpreendente é que Stefon acredita que crescer em Mecca Hip-Hop o ajudou a se tornar um físico.”Hi p-hop me explicou por que trabalho enquanto trabalho”, diz ele.”Na cultura do hip-hop, existem elementos que são realmente importantes para a ciência”.

A sifra era o elemento mais importante: o círculo se forma e os rappers rimas, por sua vez, improvisando poemas para o ritmo geral.”Foi exatamente assim que o rap surgiu”, diz Stefon.”Na juventude dele, isso teve um enorme impacto em mim. Todo mundo foi ouvido. O assunto não está em você. Você serve isso mais do que você. Isso é civil. Isso dá origem a qualquer criatividade. A física pode aprender algo.”

Ele estava fazendo pós-doutorado em departamentos de física que recriavam algo que parecia um código. A diferença era que apenas pessoas consideradas “do clube” podiam participar. Apesar das boas intenções, na prática os físicos que parecem “não naturais” – por exemplo, negros ou mulheres – são frequentemente excluídos. As suposições sobre o que é natural são profundas, muitas vezes inconscientemente. Certa vez, quando eu estava falando sobre uma das melhores físicas do mundo – uma mulher – a editora da publicação de moda para a qual eu escrevia ficava mudando suas citações e maneira de falar.“Os físicos não dizem isso”, disse o editor. O fato de ela ser física e se apresentar de maneira um pouco diferente da média dos modelos masculinos não parecia importar. Stephon parece um nativo do Bronx.

Até certo ponto eu o entendo. Conheci Stephon em um encontro exclusivo de físicos em Aspen e fiquei impressionado com a presença não apenas de cientistas negros, mas também de mulheres. A face pública da física é branca e masculina; a mídia científica raramente apresenta contra-exemplos. Então sim, fiquei surpreso.

Isso me lembrou de estar no trampolim da piscina do clube de tênis.“Adultos não são permitidos lá”, disse-me um jovem. No começo eu não entendi. Então ela olhou em volta. Outras mulheres da minha idade sentavam-se às mesas vestidas de branco e bebiam gim-tônica. Eu era “antinatural”. Freqüentemente, “não natural” é traduzido como “não permitido”, mesmo que ninguém diga isso em voz alta.

Na medida em que abraçar a ciência significa acolher vozes “não naturais” e perspectivas diversas, Stephon é totalmente a favor.“Mas existem regras”, diz ele. As alegações de que a física é de alguma forma supremacista branca o enfurecem porque sugerem que “não é para nós”.“Isto é muito pessoal e poderoso para mim. Não preciso que as pessoas me falem sobre a desigualdade”. As alegações de superioridade científica branca são “perigosamente mal informadas”.

O universo naturalmente é o que é.“A equação de Schrödinger é a mesma para todos”, diz Stephon.”Seria o mesmo para um alienígena.”Sua escola secundária no Bronx, com 6 mil alunos, não ensinava a matemática exigida pela física. Mas junto com vários outros estudantes, ele teve a oportunidade de estudar cálculo no City College de Nova York.“Se eu não tivesse essa oportunidade, não teria sucesso.”

A influência do hip-hop estendeu-se além dos siphers. Embora a face pública do hip-hop seja frequentemente associada a “gângsteres e hooligans”, Stephon diz: “Esse não era o meu hip-hop”. A cultura hip-hop inclui muitos elementos diferentes, incluindo DJing, breakdance, graffiti e rap.(E também o gangsterismo.) “Mas há um quinto elemento, que se chama conhecimento. Eu vim de um lugar onde o hip-hop estava ligado à ciência. Tínhamos um ditado: Deixe o conhecimento nascer!”

Mesmo que Stefon não pareça mais um perdedor, Higgs ainda se destaca. Sua massa é 100 milhões de bilhões de vezes menor do que deveria ser.“Não gostamos de números ridículos”, diz Stephon. Assim, Stephon, como outros físicos, questiona-se se toda esta naturalidade faz algum sentido.“Uma das coisas interessantes sobre o Higgs é que você não está fazendo uma pergunta sobre simetria ou matemática, mas sobre física”, diz ele.”O Higgs é uma coisa física; ele participa da massa. É necessário. Mas a questão é: o que é o Higgs?”

Pode ser um composto de diversas partículas “naturais”; ele pode ser membro de uma família muito maior. Pode até ser engraçado.“Imagine se a naturalidade nunca existisse!?”diz Estêvão.”Você cria um problema e percebe que não existia nenhum. Eu gostaria que o problema da naturalidade nunca existisse. Essa é a minha fantasia.”

O universo já provou o seu absurdo nas suas formas mais extremas: nos nossos cérebros, a espuma quântica está a destruir o espaço e o tempo, bem como o interior dos buracos negros – um vácuo tão sobressaturado de energia que parece estar a separar as galáxias. E, no entanto, este habitat extremamente estranho proporciona atividade vital não apenas para nós, mas também para aranhas pescadoras, sapos peludos e tubarões-duendes. Por que pensaríamos que esse feixe de neurônios de três quilos que carregamos em nosso crânio é capaz de compreender tudo isso?

O fato de fazermos isso é, pode-se dizer, antinatural em si. Talvez o truque seja deixar a natureza cuidar do que é natural e permitir que os cientistas sejam tão antinaturais quanto necessário para descobrir isso.