The common lore is sometimes that scientists are not like the rest of human beings: they are always objective, never subjective, they never let anything in their personal beliefs to interefere in their research, and that they only fight relentlessly for the immaculate progress of the human knowledge. While very well suited for publicity, this view of scientists is really far from the actual reality. One of my collaborators, a recently appointed ICREA researcher at the University of Barcelona, has in his office a very funny (and realistic) quotation which I cannot reproduce exactly now, but which reads something like "Unlike what is commonly thought by journalists and mothers of scientists, not only all the scientists are not unique genious, some or them are really stupid ".
A scientist is not an espiritual creature separated from the material world, is as human as everyone else, with a set of beliefs, fears and hopes like you and me. Everyone who belongs to any university knows perfectly that many decisions are based not on objective criteria on the quality of the people but on some more subjective (and mundane) reasons. Although in the scientific world this effect is greatly mitigated with respect other areas of knowledge (my father, a law full professor, has explained me some stories which some times do not let me sleep), it is still there. I remember that when I got my first somewhat agressive referee report from a paper of mine, my Ph.D. advisor said that he should think if he had any enemy (in the academic sense of course) that could be responsible for that.
Apart from that, also the subjective judgement of the importance of some research plays a very important role in how science works in real life. Einstein never managed to get a research position (even permanent) before he published his famous papers in 1905, Yukawa got rejected the paper that would give him the Nobel prize and one of the creator of string theory has to painfully mantain himself from temporary position from temporary position while he has working in something that almost everyone then thought was completely irrelevant.
The bottom line is that scientist are human, and science is a human activity as any other. It is obvious that unlike other disciplines knownledge in science advances in a monotonic way (after all, it looks for the correspondence of our reason with reality), but it is a path with all difficulties and suffering associated to our human condition.
vendredi 31 août 2007
Física de partículas y predicción de la bolsa
Cuando empecé mi tesis doctoral, sobre una aplicación de redes neuronales artificiales a aspectos no perturbativos de la teoria de las interacciones fuertes entre particulas, la Cromodinámica Cuántica, poco podía imaginar que técnicas similares se usan para aplicaciones tan diversas como predicción del mercado bursátil o la mineria de datos. De hecho, uno de mis directores de tesis, el Dr. José Ignacio Latorre fue uno de los primeros en este tipo de spin-off.
Sin embargo, si uno piensa un poco, no est descabellado como podría parecer. Yo trabajo en intentar determinar lo que se llama las distribuciones de partones, algo así como la fracción de energía que cada uno de los componentes de los protones lleva. Estas distribuciones no se pueden calcular analíticamente (esto es, con "lápiz y boli", aunque hoy en día es mas bien con ordenador y ratón), y deben extraerse de los datos experimentales. Como no tenemos la menor idea de la forma que tienen, el mejor método es no asumir ninguna sinó utilizar estas redes neuronales, que pueden parametrizar cualquier comportamiento a partir de los datos.
En nuestro complejo mundo real pasa algo parecido. Pongamos por ejemplo la bolsa. En que cada día una acción suba o baje depende de una infinitud da factores, algunos más o menos objetivos (como podría ser una evaluación externa del valor de una empresa) y algunos absolutamente subjetivos (como lo que los inversores esperan que hagan otros inversores). Para conectar una enorme multitud de datos correlacionados de la manera más oscura, utilizar redes neuronales artificiales puede ser útil para descubrir conexiones inesperadas. Hay que notar que a diferencia del mundo físico, objetivo y estable, el mundo humano es mucho más complicado, y completamente incapaz de ser predicho (lo que no quiere decir que estadísticamente se puedan encontrar estrategias ganadoras con las técnicas matemáticas adecuadas)
Un ejemplo curioso que me explicó mi director de tesis este verano consiste en una técnica estadística llamadas las Ondas de Elliot (Elliot waves). Sin entrar en detalles, esta ley "empírica" predice el comporartamiento de cualquier mercado en términos de una serie de ondas, esto es, de subidas y bajadas periódicas. La predicción más sorprendente que hace es que una de las relaciones entre subidas y bajadas es una constante llamada el número aureo, muy utilizada por los matemáticos. Es posible que de un caótico conjunto de inversores estresados aparezca por arte de magia una de las constantes fundamentales de la matemática? Muchos tienen dudas sobre esto, pero parece ser que si a veces se verifica es porque la gente se cree a priori esta teoria. Esto es, cuando los precios bajan hasta la fracción aurea, los inversores se ponen a comprar como locos, pues la teoria predice que entonces los precios subirán, y de hecho lo hacen debido este gran volumen de compras ...
En fin, todo un universo esto de la economía. Si algún día me quedo en el paro como científico, me dedicaré al mundo de las finanzas, después de investigar a quarks y gluones, podría investigar a la misteriosa mano oculta tan querida por Adam Smith?
Sin embargo, si uno piensa un poco, no est descabellado como podría parecer. Yo trabajo en intentar determinar lo que se llama las distribuciones de partones, algo así como la fracción de energía que cada uno de los componentes de los protones lleva. Estas distribuciones no se pueden calcular analíticamente (esto es, con "lápiz y boli", aunque hoy en día es mas bien con ordenador y ratón), y deben extraerse de los datos experimentales. Como no tenemos la menor idea de la forma que tienen, el mejor método es no asumir ninguna sinó utilizar estas redes neuronales, que pueden parametrizar cualquier comportamiento a partir de los datos.
En nuestro complejo mundo real pasa algo parecido. Pongamos por ejemplo la bolsa. En que cada día una acción suba o baje depende de una infinitud da factores, algunos más o menos objetivos (como podría ser una evaluación externa del valor de una empresa) y algunos absolutamente subjetivos (como lo que los inversores esperan que hagan otros inversores). Para conectar una enorme multitud de datos correlacionados de la manera más oscura, utilizar redes neuronales artificiales puede ser útil para descubrir conexiones inesperadas. Hay que notar que a diferencia del mundo físico, objetivo y estable, el mundo humano es mucho más complicado, y completamente incapaz de ser predicho (lo que no quiere decir que estadísticamente se puedan encontrar estrategias ganadoras con las técnicas matemáticas adecuadas)
Un ejemplo curioso que me explicó mi director de tesis este verano consiste en una técnica estadística llamadas las Ondas de Elliot (Elliot waves). Sin entrar en detalles, esta ley "empírica" predice el comporartamiento de cualquier mercado en términos de una serie de ondas, esto es, de subidas y bajadas periódicas. La predicción más sorprendente que hace es que una de las relaciones entre subidas y bajadas es una constante llamada el número aureo, muy utilizada por los matemáticos. Es posible que de un caótico conjunto de inversores estresados aparezca por arte de magia una de las constantes fundamentales de la matemática? Muchos tienen dudas sobre esto, pero parece ser que si a veces se verifica es porque la gente se cree a priori esta teoria. Esto es, cuando los precios bajan hasta la fracción aurea, los inversores se ponen a comprar como locos, pues la teoria predice que entonces los precios subirán, y de hecho lo hacen debido este gran volumen de compras ...
En fin, todo un universo esto de la economía. Si algún día me quedo en el paro como científico, me dedicaré al mundo de las finanzas, después de investigar a quarks y gluones, podría investigar a la misteriosa mano oculta tan querida por Adam Smith?
mercredi 29 août 2007
Lee Smolin and The Trouble with Physics
These days I am reading the latest book of the theoretical physicist Lee Smolin , dubbed "The Trouble with Physics". It is a very provocative author, something that within science can be very healthy sometimes, and this might be one of the times when indeed it is welcome. The book is essentially an assesment of the current status of String Theory, in particular focusing on how well it does (based on proved results and not on conjectures and less even on expectations) in solving several of the most important problems of today theoretical physics, like unification of the forces, unification of general relativity and quantum gravity or the foundations of quantum theory.
I just finished the second part of the book, a rather string critique on string theory based on his lack of mathematical rigor, his absolute lack of testable predictions and the fact that it leads to the famous String Landscape, an almost infinite plethora of string theories, each of which lives on a different region of the multiverse. He complains that almost all academic positions and research funds are given to string theory and almost nothing to other approaches to quantum gravity, like loop quantum gravity.
Having studied a bit of string theory in my undergraduate years (see for example my paper on membranes ) and my more solid training on particle phenomenology, I tend to agree with the complain of the lack of predictions (a theory with so many parameters that they can be fine tuned to avoid always being falsified) but not the issue of mathematical rigor (this is physics not mathematics, I would rather believe more in the results of an experiment than on a "mathematical" proof that these actual results are not possible). My feeling is that we need to understand a lot better string theory. I would say that before we reach the stage in which we can obtain the sought-for Theory of Everything (if something like this really exists) we need much more input from reality, from experimental information. Human reason is a extremely powerful tool, but a careful observation of reality is sometimes more adequate to better understand our work. As Alexis Carrel used to say: Lots of reasoning and no observation lead to mistakes, lots of observation and few reasoning leads to the truth.
You can also read what a leading string theorist with Joe Polchinski thinks of
this issue in a recent review of this book for American Scientist ...
I just finished the second part of the book, a rather string critique on string theory based on his lack of mathematical rigor, his absolute lack of testable predictions and the fact that it leads to the famous String Landscape, an almost infinite plethora of string theories, each of which lives on a different region of the multiverse. He complains that almost all academic positions and research funds are given to string theory and almost nothing to other approaches to quantum gravity, like loop quantum gravity.
Having studied a bit of string theory in my undergraduate years (see for example my paper on membranes ) and my more solid training on particle phenomenology, I tend to agree with the complain of the lack of predictions (a theory with so many parameters that they can be fine tuned to avoid always being falsified) but not the issue of mathematical rigor (this is physics not mathematics, I would rather believe more in the results of an experiment than on a "mathematical" proof that these actual results are not possible). My feeling is that we need to understand a lot better string theory. I would say that before we reach the stage in which we can obtain the sought-for Theory of Everything (if something like this really exists) we need much more input from reality, from experimental information. Human reason is a extremely powerful tool, but a careful observation of reality is sometimes more adequate to better understand our work. As Alexis Carrel used to say: Lots of reasoning and no observation lead to mistakes, lots of observation and few reasoning leads to the truth.
You can also read what a leading string theorist with Joe Polchinski thinks of
this issue in a recent review of this book for American Scientist ...
mardi 28 août 2007
El principio antropico y el fin de la ciencia
Ultimamente se ha puesto muy de moda, por una serie de razones, el llamado Principio Antrópico. Este principio nace de la observación que algunas de las características de nuestro universo, como la relación entre las masas de los protones y los electrones o la constante cosmológica que causa su expansióo, cuyos valores no podemos derivar por ahora de primeros principios y determinaos por experimento, tienen unos valores tales que diminutas variaciones de estos llevarian immendiatamente a un universo donde la vida humana es imposible.
Delante esta serie de notables observaciones, que en resumen afirman que si variamos alguna de las constantes que rigen nuestras leyes fisicas la vida humana es imposible (por ejemplo si variamos la razón entre masas del proton y el electron no se pueden formar moléculas) pueden aparecer tres posturas. Las dos primeras parecen ser opuestas pero en el fondo coinciden profundamente
En el fondo estas dos posturas implicas que no podemos con nuestra razón ir mas alla
en el conocimiento de la realidad, esto es, implican el fin de la ciencia tal y como
la conocemos. Una tercera postura es mucho más razonable
Esta es la uínica manera de aprovechar el Principio Antrópico: intentar entender las leyes que en última instancia hacen posible nuestra existencia.
Un ultimo comentario de un tema que ha hecho correr ríos de tinta (virtuales): la aparición del hombre en la Tierra no solo depende de una serie de leyes físicas favorables, es tambiín el resultado de un proceso de evolucíon altamente contingente e improbable. Si un meteorito no hubiera eliminado a los dinosaurios o incluso si a los simios de africa se les hubiera ocurrido otra solución adaptativa que no fuera ir erguidos, ahora no estariamos aquí escribiendo (y leyendo) este blog. Pero esto queda para otro post.
Delante esta serie de notables observaciones, que en resumen afirman que si variamos alguna de las constantes que rigen nuestras leyes fisicas la vida humana es imposible (por ejemplo si variamos la razón entre masas del proton y el electron no se pueden formar moléculas) pueden aparecer tres posturas. Las dos primeras parecen ser opuestas pero en el fondo coinciden profundamente
- Las constantes de nuestro mundo tienen unos valores tales porque existe un
Diseñador Inteligente que ha construido el universo de manera que pueda existir vida humana - Existen una infinidad de universos (el multiverso), y en cada uno las leyes
físicas son diferentes. No es sorprendente entonces que en algún universo
la vida humana sea posible
En el fondo estas dos posturas implicas que no podemos con nuestra razón ir mas alla
en el conocimiento de la realidad, esto es, implican el fin de la ciencia tal y como
la conocemos. Una tercera postura es mucho más razonable
- Existen leyes físicas desconocidas ahora que nos permitirán explicar los valores de al menos algunas de estas constantes de nuestro universo
Esta es la uínica manera de aprovechar el Principio Antrópico: intentar entender las leyes que en última instancia hacen posible nuestra existencia.
Un ultimo comentario de un tema que ha hecho correr ríos de tinta (virtuales): la aparición del hombre en la Tierra no solo depende de una serie de leyes físicas favorables, es tambiín el resultado de un proceso de evolucíon altamente contingente e improbable. Si un meteorito no hubiera eliminado a los dinosaurios o incluso si a los simios de africa se les hubiera ocurrido otra solución adaptativa que no fuera ir erguidos, ahora no estariamos aquí escribiendo (y leyendo) este blog. Pero esto queda para otro post.
lundi 27 août 2007
Darwin revisited in quantum theory
Quantum mechanics is without a doubt one of the milestones of scientific though in all of its history. It has lead to major discoveries in our understanding of nature, but it has had also a huge practical impact in our industrial societies, since. for one of the many examples, quantum mechanics is at the core of modern computers (I remember that at some point I read that the 20% of the American Brute Inner Product was based on products which would have never been possible without the advent of quantum mechanics).
I was reading in the plane today the French magazine Courier International when I spotted an article describing recent work by leading quantum mechanics theorist Wolfgang Zurek and collaborators which addresses one of the foundational problems of quantum mechanics, which is that in its standard formulation quantum mechanics requires the presence of observers to yield well-definite predictions. Obviously this is not consistent with a realist conception of reality, that is, that reality exist out there and does not depend on whether we men are looking or not. Let me note that this is a conceptual problem, and that for practical computations it is not an issue, since we have a well definite set of rules to perform any prediction that we want (which have been verified with an impressible degree on accuracy in all cases).
The proposal of Zurek et al. is that actually it is the environment that solves the apparent inconsistency of the theory in favor of a realist view of reality. Just as in darwinist evolution the environment selects the most adapted animals, in the quantum world the environment, like thermal noise, selects which of the many possible solutions of the quantum equations we will observe in the experiment.
I cannot go into more details until I read the original works, but it really looks a promising approach that should lead us to a much better understanding of quantum theory and the quantum world (which obviously was out there and working fine before there were even humans on earth to invent the world quantum!).
I was reading in the plane today the French magazine Courier International when I spotted an article describing recent work by leading quantum mechanics theorist Wolfgang Zurek and collaborators which addresses one of the foundational problems of quantum mechanics, which is that in its standard formulation quantum mechanics requires the presence of observers to yield well-definite predictions. Obviously this is not consistent with a realist conception of reality, that is, that reality exist out there and does not depend on whether we men are looking or not. Let me note that this is a conceptual problem, and that for practical computations it is not an issue, since we have a well definite set of rules to perform any prediction that we want (which have been verified with an impressible degree on accuracy in all cases).
The proposal of Zurek et al. is that actually it is the environment that solves the apparent inconsistency of the theory in favor of a realist view of reality. Just as in darwinist evolution the environment selects the most adapted animals, in the quantum world the environment, like thermal noise, selects which of the many possible solutions of the quantum equations we will observe in the experiment.
I cannot go into more details until I read the original works, but it really looks a promising approach that should lead us to a much better understanding of quantum theory and the quantum world (which obviously was out there and working fine before there were even humans on earth to invent the world quantum!).
Stephen Jay Gould el divulgador
Este verano he tenido la suerte de descubrir, gracias a la nueva reedición de sus libros en bolsillo, parte de la obra de divulgación del famoso biólogo Stephen Jay Gould. He de admitir que siendo yo un físico, los libros de divulgación que mas había leido eran los de física y matemática, y Gould era mi primera incursión en el apasionante mundo de la biología. Creo que Gould es uno de los mejores divulgadores que he leído nunca, hace que admires realmente de la maravilla que es el mundo natural y su historia, la riqueza de procesos evolutivos que lo hacen tan dinámico, la inagotable fuente de sorpresas que espera al observador atento.
Otros dos factores hacen la obra de Gould especialmente interesante: primero, su vasta cultura, con la que conecta temas clásicos de biología evolutiva con obras de Bach o con la vida de Goethe, y segundo, que es un auténtico científico, desprovisto de intenciones ideológicas, cuyo objetivo es simplemente mostrar la belleza de la realidad en su faceta de mundo natural. Por ejemplo, en varios ensayos critica justamente el creacionismo, pero con la misma intensidad que critica aquellos supuestos cientificos que se dedican a inventar inexistentes conflictos entre ciencia y religión.
Animo de todo el mundo a adentrarse en el apasionante mundo de Gould, le cambia a uno la mirada sobre la el maravilloso mundo natural.
Otros dos factores hacen la obra de Gould especialmente interesante: primero, su vasta cultura, con la que conecta temas clásicos de biología evolutiva con obras de Bach o con la vida de Goethe, y segundo, que es un auténtico científico, desprovisto de intenciones ideológicas, cuyo objetivo es simplemente mostrar la belleza de la realidad en su faceta de mundo natural. Por ejemplo, en varios ensayos critica justamente el creacionismo, pero con la misma intensidad que critica aquellos supuestos cientificos que se dedican a inventar inexistentes conflictos entre ciencia y religión.
Animo de todo el mundo a adentrarse en el apasionante mundo de Gould, le cambia a uno la mirada sobre la el maravilloso mundo natural.
Foundational thoughts on ConScience
ConScience should be a blog on science and scientific thought,
and their interplay with the different aspects reality, that is, with all the different
efforts man has made to understand himself and the world he lives in,
from philosophy to religion, from economy to history and politics and
so forth. Being my first experience in blogging I still don't know what
will be its final outcome, I only expect to have a great time describing
(and of course sharing) my ideas on science and everything else.
There will be entries both in English and Spanish, please
feel free to send me any suggestions you might have.
Enjoy ConScience!
and their interplay with the different aspects reality, that is, with all the different
efforts man has made to understand himself and the world he lives in,
from philosophy to religion, from economy to history and politics and
so forth. Being my first experience in blogging I still don't know what
will be its final outcome, I only expect to have a great time describing
(and of course sharing) my ideas on science and everything else.
There will be entries both in English and Spanish, please
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