25 марта 2007 г.

Что надо понимать физику-теоретику?

В прошлой теме меня спросили: что должен знать физик-теоретик? Мою сугубо личную точку зрения я решил вынести в отдельное сообщение.

Во-первых, я хочу всё же подкорректировать вопрос. Принципиально важным является не то, что человек знает, а что он понимает. И самое главное требование к физику-теоретику -- всегда понимать, что он делает, как бы ни банально это звучало.

Среди людей, занимающихся теоретической физикой элементарных частиц, есть заметный процент людей, которые -- на мой взгляд! -- не отдают себе отчета в том, что именно они делают. Дело в том, что в теорфизике очень мало что можно посчитать точно. Очень часто вычисление можно "протолкнуть дальше", лишь сделав некое предположение о виде взаимодействия, форме волновых функций, асимптотическом поведении чего-нибудь и т.п.

И вот здесь требуется чутье. Хорошее предположение позволяет перепрыгнуть через барьер непреодолимых вычислений и узнать что-то новое о поведении системы. За такие предположения дают Нобелеские премии. А плохое предположение приводит человека к ситуации, когда он сидит, радостно вычисляет всё, что вычисляется, но не понимает, что всё это -- лишь биография его конкретного предположения, конкретной параметризации, и не имеет отношения к исходной физике.

И таких ситуаций довольно много, когда человек думает, что он вычисляет что-то физически полезное, а на самом деле копается в тонкостях своей параметризации, которая ничего по сути не проясняет. И человек публикуется, выступает с докладами, но не видит подмены понятий.

У меня как-то тоже был период, когда я увлекся параметризациями и их уточнением. Из вычислений и сравнения с экспериментами у меня вылезали какие-то забавные выводы, которые я даже озвучивал в докладах на конференциях. А потом я понял, что при желании могу, поизгалавшись над параметризациями, извлечь почти любой вывод из имеющихся данных. Так что я бросил все эти игры, поняв, что пользы от них всё равно нет.

Второе, что надо понимать -- что образование, полученное в универе по физике и по математике, составляет лишь порядка 10% от необходимого для того, чтоб только начать нормально работать в теоретической физике. Надо понимать, что в ближайшие 20 лет наверняка придется непрерывно образовываться. Немного неожиданно то, что этот процесс непрерывного образования (который, вроде как, подразумевает перманентное состояние недообразованности :) ) вовсе не противоречит возможности самому добывать новые крупицы знания в теорфизике.

Третье. Надо, конечно, в общих чертах понимать всю физику. Но именно понимать, а не знать назубок все формулы. Разумеется, изучать всего Ландавшица необязательно. Конкретные знания в той или иной области физики можно приобрести относительно быстро, имея это понимание.

Это, кстати, большая проблема для физиков, с университета недолюбливавших квантовые разделы физики и специализировавшихся на неквантовых направлениях. С течением времени намеки на понимание выветрятся, и этот "квантовый барьер" будет казаться всё более и более неприступным.

Нужно ли разбираться в эксперименте или нет -- я не знаю. Мне кажется, желательно, но обычно хорошее знание эксперимента не ведет ни к каким преимуществам в теоретической физике. Экспериментальную физику понимат полезно скорее для общенаучного образования.

Затем, отдельным пунктом добавлю, что нужно уважать современные разделы математики и понимать, что иногда очень тривиальная математика помогает там, где вычисления в лоб или "дедовские способы" физика-теоретика не работают. И относится это не к заумным теорфизическим задачам, а к самым стандартным расчетам.

Наконец, есть бич современного образования -- попытка свалить как можно большую часть вычислений компьютеру. Я уже говорил и скажу снова: все те вычисления, которые можно сделать своими руками, должны делаться руками. Польза от этого очень большая. Даже интегралы желательно пытаться брать руками: часто это дает понимание, какие именно области доминируют, какие сигнулярности важны, видно, как изменилось бы поведение интеграла, если бы функция отличалась так-то и так-то и т.п. К сожалению, есть много людей, которые считают, что незачем тратить время, машина всё сосчитает. Это очень вредно.

[Комментарии на Элементах]

22 марта 2007 г.

Факторизация чисел с помощью ядерного магнитного резонанса

В свежем выпуске PRL появилась очень забавная статья NMR Experiment Factors Numbers with Gauss Sums (она же quant-ph/0609174).

В ней авторы поставили ядерномагнитный эксперимент: облучали образец воды последовательностью радиочастотных сигналов определенной формы, потом измеряли отклик, и с помощью этого разлагали заданное число на простые множители.

Подробно всё рассказывается на примере числа 157573=13*17*23*31 (всё хорошо работает). Для примера показали также картинку с факторизацией числа 1062885837863046188098307, там их метод тоже работает, но не столь чисто. Подробности, как водится, авторы отложили для более длинной публикации.

Авторы говорят, что этот метод по сути классический, но возможно его можно будет адаптировать для квантовых вычислений.

[Комментарии на Элементах]

20 марта 2007 г.

Не требуется быть всезнайкой

В продолжение к предыдущему обсуждению, я сейчас хочу высказаться и по поводу стандартного возражения научных журналистов:

Не может же журналист быть специалистом во всём! Но писать ему (в сегодняшних условиях) приходится обо всей науке. Значит, ему придется писать и о том, в чем он не разбирается.

Это замечание часто звучит в ответ на упреки в грубых ошибках в научно-популярных новостях. На самом деле, у этого возражения есть продолжение, которое подразумевается, но редко когда озвучивается:

... а поэтому ошибки неизбежны, и вы, специалисты, не придирайтесь к нашим ошибкам -- как умеем, так и пишем.

Вот с этим выводом хочется поспорить.

Для начала скажу, что спорить имеет смысл только в том случае, если журналист действительно заинтересован в улучшении точности своих статей и качества подачи информации. То есть, он понимает, что цель журналистики -- рассказать правду, а не рассказать что-нибудь.

Кстати, это вовсе не "дежурная" оговорка. Есть журналисты с существенно иной философией: в современных условиях журналист должен быть полным универсалом, а значит, он обязан писать обо всем вообще, в том числе и о том, что он ВООБЩЕ не понимает. Следовательно, журналист не должен даже пытаться понять, про что новость -- это не его дело. С такой философией можно познакомиться поближе на примере вот этой дискуссии в ЖЖ (дискуссия длинная, но очень показательная).

Итак, моё утверждение такое: для написания сносных новостей по всем разделам науки не требуется быть всезнайкой. В многих случаях особо грубые ошибки можно легко устранить, даже не будучи специалистом. Особо подчеркну -- речь идет не про аналитическую многостраничную статью, а про краткую новость, в 1-2 кб, на которую надо затратить время не более часа-двух.

Во-первых, сразу оговорюсь, что речь идет про профпригодного научного журналиста. Я имею в виду, например, что он владеет английским языком в достаточной степени, чтоб читать иностранные сайты, что он умеет искать информацию в интернете, что у него не сильно плохо с математикой (например, он должен знать основы теории вероятностей и статистики), и что он имеет хоть какое-то базовое образование по всем наукам в целом (грубо говоря, чтоб для него не было откровением, что химические свойства веществ определяются электронными оболочками, и что белок и ДНК -- это разые вещи.)

Во-вторых, поясню, что я имею в виду под "сносной новостью". Я уже писал раньше, что наипервейшей вещью, к которой надо стремиться -- это её осмысленность. Бессмысленные новости (противоречащие сами себе, использующие бессмысленный набор слов, делающие очевидно бессмысленные выводы) не улучшить ничем и никак. А уж потом надо стараться, чтоб новость была без ошибок и доступная для читателя. Так вот, сносная новость -- это, прежде всего, новость осмысленная и хоть немного удовлетворяющая критерию точности и доступности.

Приведу теперь список вещей, которые, на мой взгляд, может контролировать каждый профпригодный научный журналист при написании короткой новости.

1. Надо понимать, в каких источниках искать какую информацию.

Грубо говоря, надо знать, что если произошло землетрясение, то подробную информацию о его времени и магнитуде можно найти на сайтах сейсмологических служб (к этим данным свободный доступ), а не обзванивать чиновников МЧС или знакомых геологов. Если идет речь о том, сколько публикаций у данного ученого, то искать эту информацию надо или на его персональной страничке, или в онлайн-службах научных публикаций. Если непонятен термин, то надо заглянуть в тематическую энциклопедию или популярный обзор. Есл нужна официальная формулировка нобелевской премии, то найти ее можно на сайте нобелевского комитета. Наконец, если непонятно, как писать термин по-русски, надо просто пробовать разные комбинации в поисковиках и листать тексты.

2. Проверить, что уже написано по этой теме. В том числе и существенно раньше -- ведь исходная работа редко когда бывает принципиально новая, обычно это лишь новое слово в какой-то теме давно изучаемой теме. Можно быстро пробежаться глазами по доступным популярным статьям, скажем, из Соросовского образовательного журнала. Это не только прояснит картину, но и даст уже готовые формулировки, избавляя журналиста от никому ненужных мук творчества. Можно составить себе список сайтов, где есть популярные введения в разные разделы науки.

3. Обязательно устранять смысловые глупости, возникающие при небрежном переводе (один такой пример был у меня в статье), и проверять все числа! Почему-то для журналиста есть разница между "12 погибших" и "1200 погибших", но нет разницы между миллисекундой и микросекундой. Понятно, конечно, почему -- потому что переход от миллисекунды к микросекунде ни о чем таком не говорит журналисту, в том время как переход от 12 жертв к 1200 всем ясен. Тем не менее, надо понимать, что будут читатели, которым эти числа что-то говорят, поэтому не надо брезговать проверкой точных чисел.

Наверно, еще что-то есть, сейчас в голову не приходит.

На всякий случай, подчеркну, что я даю все эти советы, зная, о чем говорю. Когда я читаю практически любую короткую новость науки по моей теме, я сразу вижу не тольок сами ошибки, но и что надо было сделать журналисту, чтобы их избежать. Когда я сам пишу новости по не-физическим темам, то я тоже придерживаюсь всех этих правил (плюс я читаю оригинальную статью, что журналисты не считают нужным делать).

В конце, еще раз повторю основную мысль. Многие ошибки в новостях науки -- невынужденные. Их можно избежать, даже не будучи специалистом и не затрачивая на это слишком много времени.

[Комментарии на Элементах]

17 марта 2007 г.

В чем вред от неправильных научно-популярных новостей

В комментариях к статье "Анатомия одной новости, ..." было высказано мнение, что искажения и ошибки в освещении научных исследований типичными СМИ никакого особого вреда не приносят. Тут я попробую пояснить, в дополнение к тому, что написано в статье, что именно я имею в виду.

Начну с общего утверждения, которое я слышал от самых разных людей:
Чем лучше знаешь предмет, про который журналист написал текст, тем четче понимаешь, насколько этот текст неграмотен.

Речь идет про журналиста "общего полету", не обладающего специальным образованием в данной теме. Сама же тема может быть почти любая -- начиная от фототехники и автомобилей и заканчивая современной математикой. Поэтому кажется разумной такая экстраполяция: если вы (равно как и журналист) не специалист в данной теме и если вы в тексте не видите ошибок, то вполне вероятно, что они там есть, но только незаметны без специального образования.

Собственно, я в статье постарался указать на такие ошибки на примере конкретной новости по физике элементарных частиц. Я хочу еще раз подчеркнуть -- можно иногда изменить одно слово или даже выбрать не тот синоним при переводе и тем самым сильно исказить смысл, причем сам журналист, не обладая нужными знаниями, этого просто не заметит.

Журналисты тут же приведут свой извечный аргумент: "Ну так не можем же мы знать всё! Значит, в любом случае придется писать на темы, в которые ни зуб ногой." Так вот, про сам этот аргумент я поговорю в другой раз, а сейчас я хочу сказать следующее. Да, сейчас ситуация в российской журналистике именно такая, что часто журналисту приходится писать по темам, в которых он ничего не понимает. Однако не надо закрывать на это глаза, не надо считать, что этой проблемы нет! Надо признать, что действительно в таких случаях стандартная новость типичного "журналиста-универсала" вполне может содержать по несколько ошибок на килобайт текста. Даже если и сам журналист, и редактор их не замечает.

Теперь поговорим про вред от ошибочного освещения научных исследований.

Первый и самый прямой вред касается неправильного освещения биомедицинских исследований. Наверно, всем очевиден вред от неприкрытой рекламы какого-нибудь медицинского прибора, действующего на основе физических законов, которые не признаются "официальной наукой". (Доверчивые люди не только отдают свои деньги за пустышку, но и теряют время, не обращаясь к врачам.)

Однако вред не всегда бывает столь прямолинеен. Иногда ошибка заключается в неправильном подборе слов, но и она может принести вред. В Рекомендациях по освещению науки и медицины в прессе, составленной британскими медиками, журналистами и учеными (частичный перевод см. тут), говорится, что ни журналисты, ни сами ученые не должны искажать истинную суть выводов, полученных в ходе исследования. В особенности, если это касается здоровья, опасности для жизни и тому подобных вещей.

Скажем, нельзя озаглавливать заметку "Возможно, совершен прорыв в лечении рака легких", если на самом деле изучался лишь какой-то мелкий процесс, который только в отдаленном будущем и при условии дальнейшего прогресса может привести к лучшему пониманию заболевания. Такой заголовок может привести к совершенно необоснованным надеждам, на основании которых человек может принимать решения, касающиеся своего здоровья. Ровно так же было бы ошибкой, приносящей вред, если бы журналист написал "Минздрав не возражает против использования этого прибора в медицине", -- что звучит очень позитивно! -- тогда как на самом деле Минздрав просто считает этот прибор безвредным, не говоря ничего про его пользу или бесполезность. Небольшая переформулировка существенно меняет отношение читателей к излагаемой информации и может повлиять на их решение относительно их собственного здоровья.

Примерно такой же уровень вреда может быть и от неправильных новостей технологии. Безграмотная статья про выбор компьютера (вот свежий пример) может привести к выбрасыванию денег на ветер, а затем и купленной продукции -- на свалку.
В общем, человек может принимать решения, руководствуясь этой информацией, что может привести к материальным потерям.

Всё это хорошо, но какой тогда может быть вред от неправильного освещения фундаментальных научных исследований? Казалось бы, кому какая разница: "одиночное рождение кварка" или "получен свободный кварк".

Действительно, ошибка в этом конкретном факте прямого вреда человеку не принесет. Вред возникает от совокупного действия многочисленных ошибок, постоянного искажения смысла, смещения акцентов и т.д. И касается этот вред не материальных благ человека, а понимания того, что его окружает, что в мире происходит, какова роль фундаментальной науки в повседневной жизни. А это в свою очередь может сказаться, например, на том, какое образование получат его дети, как они будут смотреть на мир.

Представьте себе, к примеру, такую антиутопию. Пусть все хорошие научно-популярные издания и писатели исчезли, а остались только авторы, ни в малейшей степени не понимающие науку и даже не пытающиеся избежать ошибок при описании исследований. Добавьте к этому полный запрет ученым как-либо комментировать и поправлять сообщения в СМИ. Зато -- полную свободу слова представителям "нетрадиционной науки". И наконец, предположим, что читатели действительно верят, что сообщения СМИ достаточно близко отражают реальное положение дел в науке.

Некоторые последствия легко предсказать. Во-первых, даже если бы читатель захотел вдуматься в новости, проследить логику развития в той или иной области науки, ему бы это не удалось. Сообщения СМИ противоречили бы сами себе: сначала "свободных кварков не существует", через год -- "физики открыли свободный кварк", еще через год -- "кварки, возможно, не существуют". Или например так: "квантовая механика полна парадоксов, но работает", "Физики подтвердили парадоксы квантовой механики", "Квантовая механика не работает", "Квантовая механика позволяет шифровать банковские данные". А не понимая логики развития, читатель не будет понимать и настоящую суть конкретных гипотез, фактов и достижений.

Во-вторых, любой статье можно дать такой заголовок, который превратит реальное исследование в бессмыслицу, вызывающую у читателя неподдельное возмущение: "Какого лешего эти ученые занимаются такой чушью!" Речь может идти, например, про то, что физики собираются создать черные дыры, разрушающие пространство, или что они изучают вычислительную мощность компьютера размером со вселенную, или что они потратили сотни миллионов долларов, чтобы синтезировать божественную частицу, которая объясняет такое понятие как масса.

Иными словами, фундаментальная наука, отраженная журналистами, станет для массового читателя символом бессмыслицы.

А вот как я представляю себе противоположную ситуацию, к которой, я надеюсь, и стремятся хорошие популяризаторы науки. Каждая новость о научных исследованиях прежде всего осмысленна. Затем -- она верна и понятна. Она вписывается в общую последовательность предыдущих материалов по этой теме; на основании неё читатель может понять, что ждать дальше. Она содержит ссылки как на подборку более ранних новостей, так и на обзорные статьи разного уровня, а также и на оригинальные научные публикации. Наконец, она рассказывает, зачем ученые этим занимаются и какое отношения эти исследования имеют к повседнвной жизни.

В результате читатель понимает, к примеру, что цифровые фотокамеры и рентгеновские установки со сверхмалой дозой зародились не сами по себе, а как побочные продукты исследований в астрофизике и физике элементарных частиц. Что удобные путешествия на современных реактивных самолетах стали возможны благодаря созданию чрезвычайно жаропрочных сплавов, состав которых вряд ли было можно угадать без теоретических вычислений свойств веществ, основанных на квантовой механике. Что понимание возникновения и динамики магнитных бурь было бы невозможно без теоретической физики плазмы. Что эффективная разработка нефтянных месторождений в трещинноватых пористых породах стала возможна после детального изучения математиками некоторых уравнений математической физики нестандартного типа. Что сейчас разрабатываются медицинские технологии на основе некоторых идей, которые 30 лет назад обсуждались в журналах по теоретической и математической физике. Что для создания ароматных веществ с заранее заданным запахом потребуется, скорее всего, хорошее понимание колебательных энергетических уровней молекул и резонансное туннелирование электронов в рецепторах. И многое, многое другое.

В общем, читатель понимает, что комфортная жизнь, к которой он так привык, это результат не изобретательства, не спонтанного конструирования, не поиска решений наудачу, а побочный продукт науки.

Ну и если теперь вернуться к реальности, то становится ясно, что "как бы научно-популярные" сообщения многих СМИ со всей своей смесью ошибочных и правильных утверждений не дают никакой пользы читателю. Они являются шумом, который отвлекает внимание, на понимание которого читатель затрачивает усилия, и за которым он порой послушно следует. Не понимая, а что собственно, происходит, и для чего.

[Комментарии на Элементах]