28 августа 2008 г.

Зачем нужен этот LHC?

Узнав впервые о существовании LHC, повосхищавшись его размерами, поудивлявшись непонятности и практической бесполезности его задач, читатель, как правило, задает вопрос: а зачем вообще нужен этот LHC? (иногда, впрочем, и в более крепких выражениях :) )

Я написал для научно-популярного проекта про LHC страничку Зачем вообще нужен LHC?, где попытался дать ответы на несколько вопросов, которые могут подразумеваться под этим. Ответы, конечно, субъективные, но надеюсь, они кому-то покажутся убедительными и интересными.

Конкретные подвопросы:

  • Зачем обществу нужна фундаментальная наука?
  • Почему фундаментальной наукой занимаются сами ученые?
  • Кому нужны элементарные частицы?
  • Зачем надо изучать нестабильные частицы?
  • Зачем нужны такие огромные ускорители?
  • Зачем нужны такие дорогие эксперименты?

Если что-то вам показалось очень неубедительным, скажите, приму к сведению на будущее.

28 комментариев:

  1. Все хорошо, но как-то наивно. Ученые занимаются наукой ТОЛЬКО потому, что жутко интересно (правда не всё) - фдесятку. Платят им мало везде, привелегий нет (надо отметить, чтобы не возникала иллюзия, что на таких дорогостоящих проектах работают только "дорогие" спецы). И насчет последнего раздела: государства "дают" на науку потому, что это "круто", никакой другой практической цели у них нет и быть не может (никакое фундаментальное направление не даст гарантированной "пользы" в течение одного президентского срока). Да и в мудрость политиков верить - это же смешно! К ФЭЧ вообще у них особое отношение: ни одно другое фунд. направление не имеет таких крутых проектов при аналогичной иллюзорности будущей пользы (которой может и не быть вовсе). Только богатые страны могут себе позволить такую "роскошь" и "понты" (престиж первенства). Сложилось это исторически: до 30-х годов государства вообще не финансировали фунд. науку, все открытия делались силами одиночек - профессоров, которым платили только за преподавание, но при этом давали как бы свободное время и возможность привлекать студентов - для исследований (в принципе так оно и есть сейчас, за исключением чисто научных институтов, ну ты и сам знаешь...). А потом, вдруг, чисто фундаментальное открытие Энштейна обрисовало перспертиву создания охрененного оружия. Тут началась гонка вооружений, холодная война, а заодно и теорфизику начали "кормить" по особой статье. С тех пор в Америке, как бы по традиции, считается, что ФЭЧ - это так круто, что и бабок никаких не жалко. Великолепный Фейнман, признавался, кажется, что вся амерская физика "выросла" из атомной бомбы. Ну и Европа старается не отставать (а в случае с LHS , и перегонять). Заодно, некоторые "образованные" политики надеются втихаря, что, глядишь, и придумают физики какую-нить "кварковую" бомбу посильней водородной. Однако, в последние десятилетия "заинтересованность политиков" уже пропадает. Амеры, например, свой супер-ускоритель в техасской пустыне так и не достроили. Вот, собсно, и вся подноготная.

    ОтветитьУдалить
  2. Я из Вашего комментария могу сделать такие выводы:
    1) Вас совершенно не убедили слова про ценность ФЭЧ для науки, в том числе и для прикладной.
    2) Вы уверены, что хорошо понимаете политику и историю науки в 20-м веке, и потому не верите тому, что я написал.
    Понятно. Принял к сведению. :)

    ОтветитьУдалить
  3. Очень интересно, спасибо.

    Кажется, что были бы к месту какие-то конкретные примеры того, как перед практической наукой встала какая-то задача, которая была решена при помощи фундаментальной.

    ОтветитьУдалить
  4. Да, я чувствую, что "потребителю" нужно предъявить список, и при том убедительный и легко понятный (т.е. не многошаговый). Пока могу только посоветовать полистать новости физики на "Элементах", стараясь обращать внимание именно на то, как "высокая" наука помогает решить конкретные прикладные задачи. Я в своих новостях старался по возможности такие аспекты подчеркивать.

    ОтветитьУдалить
  5. Не удержался и написал у себя.

    (http://freeresearcher.net/?p=695)

    Поменьше и похуже, но применительно к биологии. Ибо я, в свою очередь, в свое время замучался объяснять зачем мы мышей кромсаем десятками.

    Сейчас понял - проблема не в мышах или стоимости коллайдера, проблема именно в непонимании научного метода.

    ОтветитьУдалить
  6. Владимир Шевченко29/8/08 09:31

    Отличный текст, Игорь. Хорошая работа. По сути вопроса я бы добавил два комментария. Во-первых, насчет политиков. Мотивация поддерживать фундаментальную науку (или хотя бы говорить о необходимости и важности такой поддержки) у современных политиков - из тех, что не идиоты - как мне представляется, более тонкая, чем просто "круто" или "может, вылупится бомба". Есть старая китайская пословица о солдате - "Корми его тысячу дней, чтобы использовать один час". Типичное современное государство в лице властной элиты не заинтересовано безгранично повышать образовательный и интеллектуальный уровень всего населения в целом, но заинтересовано иметь некоторое небольшое число людей с очень высоко тренированным интеллектом, содержание которых стоит недорого (весь многолетний бюджет проекта LHC примерно равен стоимости трех недель войны в Ираке), а переключить их, при необходимости, можно на много разных вещей, на которые будет заказ - и совершенно необязательно военный.

    Во-вторых, мне кажется интересной такая тема, условно, вокруг цепочки: чистое любопытство homo sapiens к тому, как устроен мир -> появление университетов, академий, развитие чистой науки и т.д. -> использование научных результатов в практике, развитие прикладной науки -> рост производительности труда, уровня потребления, автоматизация и т.п. -> потребительское общество, колоссальное разнообразие товаров и услуг, деинтеллектуализация, потеря культуры напряженной умственной деятельности, притупление чувства удивления миром и интереса к его устройству, упадок "высокой" культуры и "чистой" науки (??!)
    Круг замкнулся?! Что подправить в консерватории? И где она тут?

    ОтветитьУдалить
  7. Владимир,

    по поводу политиков, я тоже думаю, что они выделяют средства на фундаментальную науку, т.к. понимают, что спустя некоторое время это может оказаться жизненно важным, хотя бы и для конкуренции с другими странами (условно говоря, политики в целом понимают мой первый пункт).

    По поводу чистого удивления. По-моему, очевидно, что процент людей, которые удерживают это чувство во взрослом возрасте и преобразуют его в чистые исследования, всегда был очень мал -- как раньше, так и теперь. Разцица лишь в том, как остальная масса относится к таким людям -- с уважением или пренебрежением. А для самих таких людей услоия сейчас уж точно лучше, чем в древнем мире или в средневековье.

    ОтветитьУдалить
  8. Статья заслуживает внимания! Нет никакого сомнения что фундаментальная наука - начало!, а без начала нет продолжения. Для того чтобы народ знал конкретные примеры того, как перед практической наукой встала какая-то задача, которая была решена при помощи фундаментальной, предлагаю открыть блог с общим доступом и публиковать там подобные примеры - всем кто захочет! Не сомневаюсь что подобных примеров будет достаточно, и проше будет с вопросами - дал ссылку и все. Ведь подобные вопросы будут всегда. Игорь наделил политиков здравым смыслом и способностью глядеть в будущее, хоть и далекое, а Pupkin обделил:) Думаю, все таки, правы оба - разные они, политики:)
    Владимиру Шевченко: Ясно, что в сравнении с бюджетами развитых стран затраты на фундаментальную науку достаточно низкие. Но сравнение бюджета проекта LHC со стоимостью военных действий в Ираке - не корректно! В Ираке нефть, и военная компания быстро окупится.

    ОтветитьУдалить
  9. Alexander29/8/08 11:59

    Хорошая статья, с тиле научно популярной литературы 20го. Единственное что меня до сих пор удивляет - это существование у Вас огромного оптимизма по поводу ситуации в Теор физике и ФЭЧ в частности, принимая во внимание плачевное состояние их обеих, этому можно только порадоваться! :-) Рассматривая Вашу просветительскую деятельность в этом ключе, данная статья безусловно есть закономерный шаг вперед.

    ОтветитьУдалить
  10. Извиняюсь за оффтоп, но комментарий Slon неплохо сопроводить цифрами.

    Сейчас в Ираке добывается 2.5 мегабарреля в день - и в общем-то да, это пара сотен M$ в день и 70+ миллиардов долларов в год.

    Но вот окупает ли это военные затраты - еще вопрос, http://zfacts.com/p/447.html приводит оценку в 572G$ на всю кампанию с 2003 года.

    При этом стоимость одного гигаватта мощности АЭС - полтора-два миллиарда, так что на те же деньги можно было поднять мощность в несколько раз. Ну или массово начать строить ветрогенераторы - снижая зависимость страны от органического топлива.

    ОтветитьУдалить
  11. Александру: вот видите, даже Вы, интересуясь современной физикой, думаете, что в ФЭЧ и в теорфизике вообще ситуация плачевная (или Вы отождествили теорию суперструн со всей ФЭЧ и теорфизикой? Но она ни то, и ни другое). На самом деле, прогресс в теоретической ФЭЧ и в теорфизике вообще большой. В теоретической ФЭЧ например в последние 10 лет бурно развиваются такие области: уравнения эволюции и устройство адронов в реджевском пределе; законы, управляющие насыщением партонных плотностей; трехмерная картина протона (обобщенные партонные распределения); поразительные, не до конца понятые свойства симметрии многоглюонных амплитуд, явно намекающие на что-то очень глубокое; возможная интегрируемость N=8 супергравитации; ну, многочисленные применения AdS/CFT в самых разных контекстах - это само собой; вообще обнаружение новых структур в калибровочных теориях и их связь с серьезной математикой. Просто до "учебников" не дошло это всё. Без популярного рассказа это совсем не выглядит впечатляющим, а на самом деле это действительно большие новые области в теоертической ФЭЧ.

    ОтветитьУдалить
  12. Владимир Шевченко29/8/08 16:08

    Игорь, я имел в виду несколько другое. В период, условно, с конца XVIII до 80-х годов XX века имелось два тренда - развивалась "наука высших достижений" и ПАРАЛЛЕЛЬНО рос средний образовательный и культурный уровень, грубо говоря, евроатлантической цивилизации. По умолчанию предполагалось, что так будет всегда. Однако последние пару десятилетий наблюдается, как мне кажется, принципиально другая ситуация - фундаментальная наука продолжает развиваться, но при этом средний уровень интеллектуальной культуры падает. Это как со спортом: мировые рекорды все выше, а средний уровень физического развития современного человека, думается, ниже, чем у его прадеда.

    И маленькая ложка дегтя в веру в прогресс - Вы действительно считаете, что последние, скажем, 20 лет по объему полученных за это время новых и важных результатов в ФЭЧ (как теоретических, так и экспериментальных) могут хотя бы приблизиться к любому другому 20-летию в XX веке?

    ОтветитьУдалить
  13. Владимир, сравнивать двадцатилетки друг с другом -- дело неблагодарное, да и требует хорошего знания истории науки. Я может и соглашусь, что если сравнивать отдельные выдающиеся достижения в чистой ФЭЧ, то в последние 20 лет их было маловато. Пожалуй, самые яркие -- это топ-кварки и осцилляции нейтрино. Но ведь есть области, где куча небольших результатов принесла большой успех. Например, партонная структура адронов (а тут куча аспектов!) была как раз в последние 20 лет изучена намного лучше, чем за всю предыдущую историю исследований.

    ОтветитьУдалить
  14. Для Free Researcher:
    Говоря об окупаемости военных действий в Ираке, я имел ввиду, прежде всего, мотивацию конгресса США для вкладывания средств. Ясно что правительство США изначально расчитывало на скорую выгоду, что получилось в итоге - не важно! Думаю вы согласитесь что от вложений в Фундаментальную науку нельзя расчитывать на скорую выгоду, а значит и мотивация для выдиления средств сдесь совершенно иная. Как можно сравнивать столь разные направления расходов?
    Владимир, вы опять удивляете. Как можно сравнивать периоды в 200 и 20лет? Тренд (тенденция) может изменится через пару лет, что тогда будете сравнивать? И вообще, поделитесь источниками, на основании которых вы строите подобные тренды, а то я в ваших сообщениях нахожу только противоречия, если не ошибаюсь то ФЭЧ - раздел фундаментальной науки, вот примеры из вашего сообщения:
    "Последние пару десятилетий наблюдается, как мне кажется, принципиально другая ситуация - фундаментальная наука продолжает развиваться"
    и тут же задаете вопрос Игорю
    "Вы действительно считаете, что последние, скажем, 20 лет по объему полученных за это время новых и важных результатов в ФЭЧ, могут хотя бы приблизиться к любому другому 20-летию в XX веке?"
    Получается, когда вам нужно, наука развивается, а когда не нужно то нет - думаю вы журналист или политик:) если не в реале, то в душе точно:)

    ОтветитьУдалить
  15. Неправильные выводы! Лично я LHC сильно уважаю. И необходимость фунд. науки мне очевидна также как и вам. Просто моя точка зрения пессимистична на вашу "просветительскую миссию", т.к. называется такое "метать бисер перед...". Нам то, ученым людям оно и так понятно, а вот простому народу глубоко пофиг какие там супер-ускорители где строят, пока не начнут пугать сказками про "микроскопические черные дыры". Политики "дают" бабки "на ускорители" пока 1)бабок много, и можно позволить некоторую "роскошь", 2)пока "некто умный" будет убеждать их, что оно может пригодится для термоядерной энергетики, квантовых компьютеров и пр. заманчивых "технологий будущего". Боюсь, что для них все ваши замечательные открытия "в области партонов" - пустой звук. Я понимаю, что для вас все эти открытия имеют огромную ценность, может быть даже вы сможете убедить и других, что они есть "великие прорывы" (мне лично было бы интересно вас послушать). Но, боюсь, что если посмотреть на теор. физику "глобально", то поводов "рапортовать" будет маловато. После успехов ОТО Эйнштейна и квантовых теорий к концу прошлого века накопились "корневые" вопросы, на которые не то что нет ответов, а вообще не понятно как к ним подступиться. И такое положение тянется десятилетиями, что не может не удручать. Вот такой я пессимист. А вам, тем не менее, желаю всяческих успехов! И не надо стыдиться быть "внуком атомной бомбы", мы не несем ответственность за политиков.

    ОтветитьУдалить
  16. to Pupkin: спасибо за пожелания, но всё же видно, что с достижениями физики Вы практически незнакомы. Ну да ладно, зачем по-новой разговор заводить. Могу толо посоветовать и Вам почитать новости физики на Элементах и увидеть в них то, что пишет автор, а не то, что Вы уже давным давно себе решили про современную физику :)

    to Slon: Владимир Шевченко, я подозреваю, это вот этот Владимир Шевченко.

    ОтветитьУдалить
  17. Alexander31/8/08 11:08

    Игорь, позволю с Вами не согласиться. В том то и дело, что на элементах в основном освещается экспериментальная физика и технологии, которые спасибо богу и нашему пониманию электродинамики пока довольно безграничны на предмет интересных открытий.

    Сразу оговорюсь, что я как и Вы физик и по образованию и по профессии. И мой пессимизм вызван скорее реальной ситуацией вокруг.
    Ну а каком оптимизме в науке можно говорить когда молодёжи она уже не интересна? А старики Вы знаете чем занимаются. Есть конечно прослойка молодых специалистов довольно хорошо заштудировавших учебники и занимающихся чем-то перспективным вроде струн, но все это по большому счету вообще не наука. Смотрите нобелевское интервью тХофта, там он прямо иронично и честно перед новыми поколениями спрашивает себя, а физика ли вообще то чем мы теперь занимаемся ? (имея в виду отрыв от эксперимента) и ответ, конечно, очевиден - никакая это не физика. И про эту нефизику и на элементах пишут обзоры и так далее, разве это оптимистично?

    То, что Вы привели в пример достижений это все частности нужные узкому специалисту и совершенно непонятные широким интеллектуальным массам как и физикам из других областей. Проблема в том, что, как мне кажется, сейчас в мире нет ни одного теоретика, который бы сравнился по глубине и охвату знаний и _интересов_ с теоретиками прошлого, скажем тем же Фейнманом или Ферми. Предвидя критику по поводу метода сравнения сразу оговорюсь - естественно есть и было много замечательных теоретиков занимающихся отдельными интересными проблемами в области гидродинамики, физики твёрдого тела и так далее. Да только общности у них нет, во о чем разговор.

    В принципе проблема не нова, а в сущности ей уже более 50-60 лет. Вспоминаются слова академика Вавилова, если не ошибаюсь, - "страшно, в науку пошёл середняк". Да и Капица об этом писал в своих заметках об образовании - кратко о том, что в обществе больше нет нужды в гениях.То есть армия наших учёных это максимум инженеры по образованию, хорошо если они еще хорошо подготовлены.

    Про возможность найти работу опущу, думаю Вы и сами знаете как тяжело сейчас человеку не из мэйнстрима получить профессорскую позицию где-либо в хорошем месте. Раньше ситуация была совсем иной. Потому я бы сказал, что золотой век физики это штаты 50х -60х -70х.

    Хочу сказать - мои выводы в большей степени основаны на общении с реальными физиками, которые делали ту QCD которой Вы сейчас так безгранично восхищаетесь.

    Ну и напоследок - недавно мне довелось слушать доклад Гелл-Манна о том как он с коллегами работал над QCD. Ученный ещё в своём уме, шутит и производит отличное впечатление. Так вот в начале лекции он говорит "Философы обязательно спросят существуют ли кварки на самом деле?" на этом месте он иронично смеется и устремляет взгляд к аудитории, теперь понятно что старик действительно все ещё в своём уме :-) Далее он мягко делает переход от философии к моделям используемым в физике, упоминая своего друга Фейнмана. Вот. К чему я это говорю? Да все к тому же t кварку...

    У меня как и у Вас нет ни времени ни особого желания впадать в глубокую полемику по вопросу. Мне просто кажется, Вашим читателям было бы интересно услышать иную точку зрения от физика. Иначе говоря, вношу свой вклад в спектр профессиональных мнений, а то получается как то сильно однобоко и бело.

    С уважением, Александр.

    ОтветитьУдалить
  18. Анонимный31/8/08 18:21

    Интересно если сравнить LHC и ITER какой проект получает большее финансирование?

    ОтветитьУдалить
  19. Владимир Шевченко1/9/08 10:44

    Мою лысую персону Игорь Иванов идентифицировал верно, как и полагается профессиональному искателю истины :). Что же касается Вашего, Slon, удивления по поводу моих слов, то, как верно подчеркивал еще товарищ Аристотель, мышление начинается с удивления :)...

    Если по делу. 1. Относительно сравнений затрат на LHC etc. В моем миропонимании некорректно сравнивать величины, имеющие разные размерности, например, аршины с пудами. А корректно - величины, имеющие одинаковые размерности, например, стоимость гамбургера со стоимостью крейсера. Даже если природа "окупаемости" этих двух объектов весьма различна. 2. Относительно найденных Вами "противоречий". Именно потому, что я не журналист и почти не политик (хотя a priori не имею ничего против ни тех, ни других), мне кажется удивительным то, что в трех утверждениях "последние пару десятилетий фундаментальная наука продолжает развиваться"; "последние 20 лет по объему полученных за это время новых и важных результатов в ФЭЧ не могут приблизиться к любому другому 20-летию в XX веке"; "ФЭЧ - раздел фундаментальной науки" Вы усмотрели противоречие. Вы упустили из виду то обстоятельство, что физика элементарных частиц - достаточно малая часть фундаменальной науки (малая в любом разумном смысле - кадров, денег, публикаций и т.д.). Реальность сегодняшнего дня состоит именно в том, что фундаментальная наука как целое бурно развивается, но локомотивом этого развития является не ФЭЧ, а другие области, а внутри ФЭЧ развитие, наоборот, несколько замедлилось. Хотя надежда на LHC большая..

    Вы уж простите мне легкий снобизм с утра в понедельник, ничего личного, но вот именно для этого, в том числе, и нужны ученые - отличать правильные выводы от неправильных.

    ОтветитьУдалить
  20. Оффтоп: Вы не натыкались вот на эту заметку: http://www.lenta.ru/news/2008/08/29/halflife/? Вкратце, вроде как открыли, что период полураспада некоторых изотопов зависит от времени приблизительно циклично. Там есть ссылка на arXiv.org: http://arxiv.org/abs/0808.3283. Интересно Ваше мнение, серьезно ли это открытие(?), есть ли ссылки на статью где-нибудь в "респектабельных" местах? ;-)

    ОтветитьУдалить
  21. Александру:
    хорошо, пусть будет для противовеса и Ваша точка зрения. Правда, мне кажется, что Вы смешиваете несколько проблем и переносите пессимизм с одного вопроса на другой.

    анонимному комментатору:
    стоимость ITER и LHC одного порядка -- несколько миллиардов евро (это стоимость включает создание и эксплуатацию).

    ОтветитьУдалить
  22. to r721: я эту статью видел в архиве епринтов, даже полистал, но ничего путного сказать сходу не могу. Надо разбираться, читать работы, смотреть на источники погрешностей. В этой работе же нового эксперимента не было, был только анализ старых данных. Лучше подождать новых экспериментов.

    ОтветитьУдалить
  23. по поводу политиков, я тоже думаю, что они выделяют средства на фундаментальную науку, т.к. понимают, что спустя некоторое время это может оказаться жизненно важным, хотя бы и для конкуренции с другими странами (условно говоря, политики в целом понимают мой первый пункт).
    ------------------------
    Видимо, не все:
    http://www.rian.ru/science/20080903/150935394.html

    ОтветитьУдалить
  24. Ну да, не все конечно. И не во всех странах. А "типа-научная" риторика С.Иванова широко известна.

    ОтветитьУдалить
  25. Афтору: Прежде чем обвинять беднягу Пупкина в незнаниии достиженияй современной физики все же неплохо было бы описать эти самые достижения поподробнее. К сожалению, на "Элементах" почти ничего и нет из вашего списка ("уравнения эволюции и устройство адронов в реджевском пределе; законы, управляющие насыщением партонных плотностей; трехмерная картина протона (обобщенные партонные распределения); поразительные, не до конца понятые свойства симметрии многоглюонных амплитуд, явно намекающие на что-то очень глубокое; возможная интегрируемость N=8 супергравитации", кроме, разве что, малопонятых "многочисленных применений AdS/CFT"). В любом случае, все это глубоко "частные" достижения, они НЕ меняют глобальной картины, которая, увы, не так уж радужна. Более умудренные опытом товарищи (как например, Alexander) вам об этом тоже намекают... Можно, конечно, ограничиться любимым LHCом и наплевать на такие фундаментальные "вопросики" как Темные материя и энергия, или несовместимость квантового подхода и ОТО (днако такую позицию врядли можно назвать обьективной). А было бы, все же, интересно узнать мнение Афтора и по этим, можно сказать, философским, вопросам.

    ОтветитьУдалить
  26. to Pupkin:
    Ваша точка зрения понятна, развивать ее дальше не требуется :) Убеждать персонально Вас я, естественно, не буду. Если мало "Элементов", читайте первоисточники :)

    ОтветитьУдалить
  27. Игорь, а разве есть первоисточники обьясняющие "темные" силы? А про достижения ФЭЧ, которые не дошли до учебников, можно было бы (если не трудно) рассказать и подробнее, ведь заинтриговали уже... К тому же, у вас это неплохо получается :).

    ОтветитьУдалить
  28. Есть куча статей и обзором по темной материи и энергии, это и есть пеервоисточники. Другое дело, что Вам может нравиться или не нравиться, что там пишут, но это уже будет сугубо Ваше субъективное мнение. :)

    Насчет изложения вопросов -- я изредка и так их излагаю, на большее пока времени не хватает.

    ОтветитьУдалить