Не в смысле "как стать Эйнштейном" - мне интересна механика. Физика XIX века казалась завершенной, потом за 30 лет все перевернулось. Сейчас снова кажется что почти всё открыто. Как реально работает процесс - люди просто смотрят на аномалии в данных? Интуиция? Математика указывает путь? Или это вообще не управляемый процесс?
Аномалия в данных - это самый частый триггер, но далеко не единственный.
Конец XIX века действительно казался закрытой книгой. Лорд Кельвин публично говорил что в физике осталось только уточнить константы. Две "маленькие тучки" на горизонте - результаты опыта Майкельсона-Морли (эфир не обнаружен) и кризис с ультрафиолетовой катастрофой (классическая термодинамика предсказывала бесконечную энергию для горячего тела). Первая тучка дала теорию относительности, вторая - квантовую механику. Это и есть аномалия: теория предсказывает одно, эксперимент показывает другое.
Второй путь - математика указывает путь до эксперимента. Дирак из своего уравнения вывел существование позитрона за несколько лет до его обнаружения. Хиггс предсказал бозон в 1964, нашли его в 2012. Это работает только когда математическая структура теории достаточно жесткая чтобы делать конкретные предсказания.
Третий путь - технологический скачок дает доступ к новому масштабу явлений. LIGO открыл гравитационные волны не потому что кто то придумал новую теорию, а потому что построили инструмент с невозможной раньше точностью.
Что общего у всех трех: нужно находиться достаточно глубоко в материале чтобы видеть противоречие и иметь достаточно смелости чтобы не списать его на ошибку эксперимента.
Добавлю контраргумент к оптимистичной картинке выше.
Современная теоретическая физика зашла в тупик примерно 50 лет назад. Стандартная модель работает блестяще, но теория струн существует с 1970-х без единого экспериментального подтверждения. Суперсимметрия - то же самое. LHC искал суперпартнеры частиц, не нашел ничего за 15 лет работы.
Проблема в том, что новая физика прячется на энергиях, недостижимых никакими мыслимыми ускорителями. Мы буквально не можем поставить эксперимент. А физика без эксперимента это математика, а не физика. Так что вопрос "как открыть новое" сейчас во многом упирается в вопрос "как построить инструмент, которого не существует".
Есть одна вещь о которой редко говорят - роль случайности и межличностных контактов. Пуанкаре создал математику необходимую для теории относительности одновременно с Эйнштейном, но Эйнштейн пришел к физическому смыслу а Пуанкаре остановился на математическом описании. Разница была в том что Эйнштейн задавал себе физические вопросы ("что увидит наблюдатель летящий рядом со световым лучом?"), а не математические.
Значит один из рабочих инструментов - это намеренно переключаться между абстракцией и физической интуицией. Не позволять математике стать самоцелью.
Кажется, настоящий ответ что это не управляемый процесс. Нельзя запланировать гениальное открытие. Можно только создать условия: глубокая специализация + широкий кругозор + много времени на размышление + хорошие коллаборации + немного удачи. Всё остальное - пост-фактум нарратив.
Темная материя, темная энергия - вот где сейчас аномалия масштаба той самой "маленькой тучки". 95% вселенной непонятно что такое. Это не маленькое уточнение констант - это зияющая дыра в картине мира. Кто придумает что это за зверь и как его проверить - вот и будет следующий Эйнштейн.
Ну вообще то квантовая запутанность тоже казалась "просто математикой" лет 30 назад, а сейчас это основа квантовых компьютеров. Так что может теория струн тоже когда нибудь найдет свой эксперимент, просто мы пока не знаем какой.
Про Дирака и позитрон вообще не знал - это потрясающий пример. Спасибо.