LHC, ¿TERMINATOR ataca?

Spooky señales desde el futuro nos dicen que cancelemos el LHC

lhc

by Sean / traducido de DISCOVER

Un ensayo reciente en el New York Times por Dennis Overbye ha conseguido atraer un poco de atención en torno de internet – la mayoría de ella no muy positiva. Se trata de un trabajo reciente de Holger Nielsen y Masao Ninomiya (y algunos trabajos anteriores) discutir una propuesta que suena aparentemente loca – que debería elegir al azar una tarjeta entre un millón de cartas de la baraja y, sobre la base de la carta que obtengamos , se podrá decidir si seguir adelante con el Large Hadron Collider. Las respuestas han oscilado desde los ojos mirando al cielo y suspiros profundos pasando por gritos de indignación, agarrándose los pelos hasta las sombrías advertencias de que los posmodernos finalmente han infiltrado la organización o establecimiento científico-periodística, esta podría ser la gota que colma el lomo del camello de la Ilustración, y peor .

falling_cards_naipes_cayendo_cartas

Puesto que soy citado (de una manera bastante des comprometida) en el ensayo, es mi responsabilidad profundizar en los documentos y presentar un informe. Y mi mensaje es: ¡Relájate! La civilización occidental sobrevivirá. La teoría es sin duda una locura -, pero no descabellada, que es una distinción por el valor del diseño. Y un ensayo divertido de vez en cuando acerca de la ciencia especulativa en el Times no nos va a enviar de regreso a la Edad Media, o incluso ranquearnos entre los diez mil peligros a lo largo de esas líneas.

La manera estándar de pensar Newtoniana acerca de las leyes de la física es en términos de un problema de valores iniciales. Puede especificar el estado del sistema (posiciones y velocidades) en un momento, entonces las leyes de la física nos van a decir cómo va a evolucionar en el futuro. Pero hay una alternativa completamente equivalente, la que pone en las leyes de la física en términos de un principio de acción. En esta formulación, se asignará un número – la acción – a cada posible historia del sistema en todo momento. (La elección de las acciones a asignar es simplemente la elección delas leyes de la física son operativas.). Entonces las historias permitidas, las que “obedecen las leyes de la física”, son aquellos para los que la acción es la más pequeña. Ese es el “principio de mínima acción“, y es un ejercicio de pregrado estándar para demostrar que es totalmente equivalente a la formulación de valor inicial de la dinámica.

Leastaction

La trayectoria 1 es la permitida

Crédito Wikipedia

En la mecánica cuántica, como usted pudo haber oído, las cosas cambian un poquito. En lugar de permitir sólo las historias que minimizan la acción, la mecánica cuántica (la nueva redacción de Feynman) nos dice que se suman las contribuciones de cualquier historia posible, sino que da mayor peso a los caminos con acción más pequeña. En efecto, hacemos borrosas las trayectorias permitidas en torno de una con absolutamente más pequeña acción.

minim accion cauntica

Cualquier trayectoria entre A y B contribuye a la

probabilidad de que una partícula se propague entre ambos puntos.

Crédito Wikipedia

Nielsen y Ninomiya (NN) sacan una idea absolutamente especulativa de sus sombreros: nos piden considerar qué pasaría si la acción fuese un número complejo, y no sólo un número real. Entonces no habría una parte imaginaria de la acción, además de la parte real. (Este sentido de “imaginaria” se refiere a la raíz cuadrada de-menos-uno, no al sentido de alucinación “imaginaria” provocada por el LSD) Ninguna justificación real – o si la hay, está suficientemente perdida en la niebla de un modo que no puedo discernir a partir de los documentos recientes. Eso está bien, es sólo la hipótesis tradicional a probar que ha servido a la ciencia desde hace unos cuantos siglos ahora. Proponer una idea, ver a dónde conduce, arrojar a cabo si entra en conflicto con los datos, construir sobre ella si parece prometedor. No sabemos todas las leyes de la física, así que no hay razón para mantenerse firme.

NN argumentan que el efecto de la acción imaginaria es suprimir altamente las probabilidades asociadas a ciertas trayectorias, incluso si esas trayectorias de minimizan la acción real. Pero lo hace de una manera que parece no-local (nonlocal) en el espacio-tiempo – es realmente toda la trayectoria a través del tiempo que parece importar, no sólo lo que está sucediendo en nuestro vecindario local. Esa es una diferencia crucial entre su versión de la mecánica cuántica y la formulación convencional. Pero no es completamente extraño o sin precedentes. Un montón de pistas que tenemos sobre la gravedad cuántica indican lo que realmente es no-local. Más prosaicamente, en la vida cotidiana de la mecánica estadística no asignamos el mismo peso a cada trayectoria posible, consistente con nuestro conocimiento actual del universo, por hipótesis, sólo permitimos aquellos trayectos que tienen una baja entropía en el pasado. (Como los lectores de este blog, deberían ya saber, y si no, tengo un libro que definitivamente deben leer.)

terminator

Para avanzar con esta idea, usted tiene que hacer una elección de lo que la parte imaginaria de la acción se supone que es. Aquí, en los ojos de este no tan expertos, NN parecen engañar un poco. Básicamente, quieren que la acción imaginaria parezca muy similar a la acción real, pero resulta que esta decisión es descartada con ingenuidad. Así que la evitan a través de unos saltos hasta conseguir una opción más apetecible del modelo, con propiedad es básicamente impotente, excepto cuando se trata del bosón de Higgs. (El bosón de Higgs, como escalar fundamental, interactúa de manera diferente con otras partículas, así que esto no es completamente ad hoc – solo un poco.) Debido a que en realidad no son chiflados, incluso admiten lo que están haciendo – en sus propias palabras “Nuestro modelo de una parte imaginaria de la acción comienza con una serie no totalmente convincente, pero sugerente, de supuestos”.

Después de haber invocado el hada de los dientes rechinantes dos veces – contemplando una parte imaginaria de la acción y entonces eligiendo su forma de modo que sólo sea relevante cuando se trata de el bosón de Higgs – considera las consecuencias. Recuerde que el efecto de la acción imaginaria es no-local en el tiempo – que depende de lo que ocurre en toda la historia del universo, no sólo aquí y ahora. En particular, habida cuenta de sus supuestos, nos proporciona una gran supresión de cualquier historia en la que se produzcan gran número de bosones de Higgs, aunque no se producirá hasta pasado algún tiempo en el futuro.

Así que este modelo hace una predicción fuerte: no vamos a producir ningún bosón de Higgs. No porque las ecuaciones dinámicas de la física ordinaria van evitar que (por ejemplo, porque el bosón de Higgs es demasiado grande), sino porque la trayectoria específica en la que el universo se encuentra es una en que no se producen Higgses.

Eso, por supuesto, se encuentra con el problema que tenemos toda la intención de producir los bosones de Higgs, por ejemplo en el LHC. Ajá, dice NN, ¡pero note que no los tenemos todavía! El Supercollider Superconductor, que podría haber encontrado el bosón de Higgs hace mucho tiempo, fue cancelado por el Congreso. Y en su paper de diciembre 2007 (December 2007 paper) – antes de que el LHC tratara de ponerse en marcha – de forma muy explícita dijo que un accidente “natural” va a llegar y romper el LHC si tratamos de encenderlo. Bueno, ya sabemos cómo terminó eso..

Pero NN tienen una propuesta ingeniosa para salvarnos de accidentes en el futuro en el LHC – que, según advierten, podría poner en peligro la vida. Ellos proponen un juego de naipes con más de un millón de cartas, casi todas las cuales dicen “adelante, no hay problema.” Pero una carta dice “no encienda el LHC” En su modelo, el efecto no-local de la parte imaginaria de la acción es garantizar que la historia se dio cuenta de que el universo es uno en el que nunca se enciende el LHC, pero no importa por qué no se enciende. Si se elige al azar una de un millón de cartas, con la honesta promesa de dar seguimiento a las instrucciones de la tarjeta que elijamos, y que al recoger la carta que dice que no se encienda, y por lo tanto no lo hacen – que es una la historia del universo que está completamente suprimidas por su mecanismo. Y si se elige una tarjeta que dice “Adelante”, habremos falseado su teoría. (A menos que tratemos de seguir adelante y seamos continuamente frustrados por una serie de desafortunados accidentes.) Lo mejor de todo, jugar el juego de cartas no cuesta casi nada. Pero para que funcione, tenemos que ser muy sinceros en que no se enciende el LHC, si eso es lo que dice la carta. Es sólo un millón a uno la oportunidad, después de todo.

Tenga en cuenta que todo esto “no-local en el tiempo”, “recibiendo señales enviadas desde el futuro” es un poco una pista falsa, por lo menos en el nivel clásico. A menudo pensamos que el pasado es inamovible, mientras que el futuro está todavía por determinarse. Pero así no es como operan las leyes de la física. Si conociéramos el estado exacto del universo, y las leyes exactas de la física, el futuro sería tan absolutamente determinado como el presente (Demonio de Laplace, Laplace’s Demon). Sólo pensamos de otra manera porque nuestro conocimiento de la situación actual es muy imperfecto, ya que consiste en unas pocas piezas de información sobre el estado del grano grueso. (No sabemos la posición y velocidad de cada partícula en el universo, o para el caso en cualquier objeto macroscópico.) Así que no hay necesidad de pensar en la acción imaginaria de NN para hacer referencia a lo que suceda en el futuro – todos los datos necesarios están en el estado actual. Lo que parece extraño a nosotros es que el mecanismo de NN hace un uso crucial de información detallada y no macroscópico sobre el estado actual, información a la que no tenemos acceso. (Tales como, “evoluciona este subconjunto universo en el Large Hadron Collider?”) Así no es como la física que conocemos y amamos realmente funciona, pero la configuración en realidad no se basa en la propagación de señales hacia atrás en el tiempo.

Al final del día: esta teoría es una locura. No hay ninguna razón para creer en un componente imaginario de la acción con espectaculares efectos aparentemente no-locales, e incluso si lo hubiera, la elección específica de la acción prevista por NN parece bastante artificial. Pero estoy feliz de argumentar que es el buen tipo de locura. Los autores parten con una idea definida especulativa, pero buena, y la llevan hasta su conclusión lógica. Eso es lo que los científicos tienen que hacer. Creo que la probabilidad a priori Bayesiano en su modelo siendo menos de uno en un millón es correcta , así que no voy a tomar muy en serio sus predicciones. Sin embargo, el proceso por el que trabajan esas predicciones a cabo ha sido perfectamente científica.

Hay otra pregunta razonable, que es en si un ensayo (no una nueva historia, note UD) como este es en un mercado importante los medios de comunicación contribuye a la erosión de la confianza en los científicos por parte del público en general. Me encantaría ver los datos reales de un modo u otro, que iba más allá “Notablemente, la opinión del hombre común se alinea exactamente con mi propia visión.” Mis propias observaciones anecdóticas son bastante ambiguas – que el público ama mucho las especulaciones como esta, y se las traga felizmente . (Ver la cita burlona anterior, ahora se aplica a mí.) Siempre es importante distinguir lo más claramente posible entre lo que suena loco, pero bien establecido como verdadero – la mecánica cuántica, la relatividad, la selección natural – y lo que es una locura que suena y es especulativa, incluso si es la especulación respetable – la inflación, la teoría de cuerdas, la exobiología. Pero si se hace esa distinción, siempre he encontrado muy paternalista y condescendiente los que nos dicen que debemos proteger al público de la ciencia especulativa hasta que se haya establecido de una manera u otra. El público son los adultos, y debemos asumir el mejor de ellos en vez de lo peor. No hay nada de malo en dejarlos entrar que en los debates sobre las ideas que suenan locas que nosotros los científicos profesionales, disfrutamos como nuestras acciones en la bolsa..

Lo decepcionante acerca de las respuestas al artículo es cuan no intelectual han sido. No he escuchado “el argumento de NN de las contribuciones a la acción imaginaria que son homogéneos en los tipos de campo es engañosa,” o incluso “no veo razón alguna para contemplar acciones imaginarias, así que voy a pasar por alto este” (que puede ser una postura perfectamente defendible). Ha sido más como “¡esto es totalmente contrario a mi experiencia diaria, por lo que debe ser chiflado!” Eso no es una actitud muy sciencey. Sin duda hubiera sido incompatible con todo tipo de avances importantes en la física a través de los años. El escenario De Nielsen / Ninomiya no va a ser uno de esos avances, me siento muy seguro de ello. Pero es lo suficientemente sensible para que merezca el desacuerdo sobre la base de argumentos racionales, no sólo de movimientos de ojos.

Traducido de discover, algunos link y las figuras son de la traducción:

Spooky Signals from the Future Telling Us to Cancel the LHC!

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