¿Por qué cualquiera físico sabe, en algún grado, de la física experimental?

Question

He estado tratando de diseñar una lista con las razones por las que una adecuada físico teórico debe comprender los métodos y la dificultad de hacer la física experimental. Hasta ahora sólo he pensado en dos puntos:

• Saber cómo una teoría puede o no puede ser verificada;
• Ser capaz de leer documentos de la base de datos experimentales;

Pero eso es bastante más de lo que puedo pensar. No me malinterpreten, creo que la física experimental es muy difícil trabajar y no estoy tratando de disminuir con mi ridículamente corta lista. Yo realmente no puedo pensar en ninguna otra razón. Puede alguien me ayuda?

Answer 1

Como teórico, a uno le gusta inventar nuevas ideas de cómo las cosas podrían funcionar. Un componente crucial para la teoría de la construcción está en la búsqueda de la conexión con los experimentos: Una teoría es físicamente sin sentido cuando no podemos probarlo, porque entonces no puede ser falsificada. Un teórico debe ser capaz de llegar con las pruebas experimentales de sus teorías. Esto requiere una buena comprensión de lo que los experimentadores (no) capaz de hacer.

El perfecto ejemplo de Einstein (no es que él siempre?), que vino para arriba con un número de predicciones comprobables experimentalmente de su teoría de la relatividad general (los de la relatividad especial de einstein fueron muy obvio, así que él no tenía que trabajar muy duro en eso). La más famosa de estas es la predicción correcta de la deflexión de la luz, confirmado por Eddington, y unos a otros durante un eclipse solar.

Una muy mal ejemplo en este aspecto es la teoría de cuerdas. Hasta ahora resultó imposible llegar a una forma de poner a prueba la teoría de cuerdas, y esto es considerado por muchos como un problema serio (aunque es posible que no tenga que ver con los teóricos de la falta de entendimiento de la física experimental).

Answer 2

Porque de lo contrario usted es un matemático.

El punto de la Física para describir la naturaleza usando el lenguaje de las matemáticas, pero la única manera de permanecer en contacto con la naturaleza es interactuar con él a través de experimentos y observaciones.

Si usted pierde completamente la capacidad de entender cómo un proceso que se inicia y se desarrolla, cómo se puede estar influenciada por factores externos, cómo extraer datos significativos para comprender y reproducir; a continuación, usted está simplemente jugando con los números. Usted puede encontrar cosas interesantes, pero no lo hacen de la Física.

Por otra parte hoy en día muchas de las teorías de hacer la prueba con simulaciones computacionales que comparten muchas de las técnicas conocidas para las edades por los experimentalistas, especialmente en el análisis de datos. Ensuciarse las manos de vez en cuando, te hará un mejor físico, no sólo cuando se trata de diseñar un ensayo experimental para el trabajo: de hecho, esta sería una tarea fácil si se hubiera mantenido su modelo lo suficientemente cerca de la naturaleza.

Answer 3

Para mí, un experimentales, el número de la teoría inclinado a la gente que he observado aquí, que están forcejeando con los conceptos que deben ser de la filosofía y que el ombligo de la mirada sobre el colapso de función de onda, que me sorprende.

Me gustaría pedir un curso de física de partículas, esto le dará una intuición de lo que significa moverse en la mecánica cuántica dimensiones, una conexión con la realidad y las cifras. Sin un mapa claro de los números reales que hemos dominado que describen la naturaleza teórico es sólo un matemático, tan lejos como la intuición va. Es por eso que tenemos las personas que piensan que han encontrado "compositness", o una nueva forma de ver a la naturaleza: porque son ignorantes de la mayor parte de los datos duros que ha construido a lo largo de los años y que tiene que ser incorporado en cualquier orden más alto de la teoría.

En este sentido, el fuerte apoyo de la cadena de teorías por una gran cantidad de físicos viene porque tiene el grupo y de la ecuación de la estructura de incrustar todo el esfuerzo que ganó las mediciones de las últimas décadas en un marco coherente. Por otro lado tal vez esto es lo que ha hecho el teórico de pensar en la que se puede cogitate y crear teorías físicas, debido a que la teoría de cuerdas es una teoría validada por las teorías que han sido validados por los datos. Esperemos que las más de las predicciones de la supersimetría, aunque, si lo encuentra, va a ser bastante grande, y grande dimensión extra modelos serán ofrecidos para la prueba en la próxima generación de mediciones en el LHC y, posiblemente, la CIT.

Answer 4

Algunos casos con ejemplos de mi campo (sólo porque sé que es mejor), pero son aplicables a los demás:

• Ser consciente de las características observables. Ellos proporcionan puntos de inicio y finalización de una teoría.
  • Un ejemplo, si usted está modelado en 3D de la estructura de las proteínas, usted puede estar interesado en la generación de mapas de contacto (básicamente, todos los pares de átomos de los que están cerca uno del otro) porque no hay evidencia experimental para ellos; o utilizarlos como entrada. Usted necesita saber las limitaciones de estos datos para ver si las diferencias entre la teoría y el experimento son significativos. Usted también debe ser consciente de las diferencias entre, por ejemplo, las plantas y los seres humanos en un nivel de proteína, lo que funciona bien en uno no lo puede hacer por el otro.
• Algunas partes de su teoría puede ser muy difícil de describir analíticamente. Pero uno puede, por ejemplo, trata de tan sólo aplicar la Máquina de Aprendizaje a los datos y sólo lo utilizan. Esto significa que usted necesita estar consciente de sus limitaciones, así como qué aspectos se puede mejorar en un posible intervalo de tiempo (ligeras mejoras tecnológicas, diferentes configuraciones, etc).
  • Un flujo de electrones golpear una proteína tienden a fragmentar, y algunas manchas son más débiles que otros. Esto puede ser solucionable, en teoría, por algunas simulaciones de Monte Carlo y la teoría de la perturbación, pero en la práctica se puede deshacer (o, al menos, ha sido hasta ahora). Pero hay miles de máquinas que están generando literalmente gigabytes de datos cada hora. Sólo pudo reunir el número suficiente de esto para obtener un buen modelo. Y no una sola función de onda que se necesitaba.
  • En el anterior aparato, uno puede obtener menos ruido y una mejor resolución sólo por el aumento del tiempo de integración. Esto significa que tendremos menos muestras, pero van a ser más precisos. Si su aplicación en particular se beneficiarán más exactitud, usted sabe que usted puede obtener un par de pliegues con las máquinas de hoy. Por otro lado, otras fuentes de ruido no puede ser fácilmente mejorado, y uno tiene que encontrar la manera de lidiar con ellos.

Quiero añadir que en el segundo caso, en función de los ML algoritmo utilizado, uno puede realmente hacer una interpretación física de los parámetros. Algo similar a la gota de líquido modelo de la central nuclear de masas: es sólo un ajuste de varios parámetros, pero, curiosamente, para algunos de ellos que puede ser (al menos parcialmente) modelado teóricamente, los valores están en el mismo rango.

Answer 5

He aquí una razón por la que no ha sido tocado aún (pero es aludido por tu pregunta): ser capaz de formar nuevas teorías.

Muchos de los más interesantes teorías en la física viene de alguien leyendo acerca de un experimento y tratando de explicar los resultados. No tendríamos la relatividad si Einstein no leer sobre el experimento de Michelson–Morley y se va "hmm.. vamos a suponer que no hay ningún error, algo raro está pasando aquí".

Todavía hay un montón de experimentos publicados con resultados inesperados con incompletos o no tan convincentes explicaciones. Sí, muchos de ellos están en menos glamoroso campos tales como fluido-mecánica o acústica o en la multitud-dinámica. Pero de vez en cuando tenemos interesantes teorías fuera de ellos y de vez en cuando dos campos aparentemente no relacionados rendimiento de una única teoría de la unificación.