“你讓開!”舒雲鵬瞪著許韻之嚷道。 .
弦論是科學嗎?過去十年來,物理學家和宇宙學家一直在爭論這個問題。如今,這個社群開始向哲學尋求幫助。
2015年12月初,為了控訴理論物理的部分分支與實驗科學脫節的現象,一群吵得不可開交的物理學家找到科學哲學家,一起舉辦了一個不同尋常的研討會。按照會議組織者的說法,科學方法的完備『性』以及科學在大眾中的形象正處在危急關頭。
一年前,南非開普敦大學的宇宙學家喬治·埃利斯(ge ellis)和約翰斯·霍普金斯大學的天文學家約瑟夫·西爾克(joseph silk)在《自然》雜誌上發表文章表達對物理學的擔憂,稱理論物理正遭遇“一個令人擔憂的轉折”(g. ellis and j. silk?nature?516, 321–323; 2014)。而這次(2015年12月7日至9日)在慕尼黑大學舉行的研討會,就是為了討論這個問題。
“一旦遇到難以應用到可觀測的宇宙的基礎理論,”他們寫到,一些科學家就會爭辯說,“如果一個理論足夠優雅並且解釋清晰,那它就不需要實驗檢驗”。
會上討論的第一個問題就是可測『性』。看一個科學理論是否成立,科學家常常會去檢驗,是否存在一種能在原則上把它排除,或者說將其“證否”的實驗。這就是哲學家卡爾·波普爾(karl popper)在20世紀30年代提出的理論。埃利斯和西爾克在文章中指出,某些領域的一些理論物理學家已經偏離了這個指導原則——甚至辯稱應放寬驗證科學理論之真偽的條件。
“我不讓!”許韻之說:“我現在是地球科學界的首席,在這種天象之下,我的意見就是行動準則。就算你是地球人的首腦,你也必須聽我的!”
兩位作者把弦論作為主要例子。為了使相對論和量子力學相容,弦論用無限細的弦來代替基本粒子。今天的科技無法探測如此微小的弦;但一些人辯論道,即使實驗永遠不能測出弦的存在,弦論也值得探索,就是因為它看起來是很多難題的“正確”解答。
埃利斯和西爾克同時提到了另一個看似背叛了“波普爾主義”的理論:多重宇宙理論,該理論聲稱大爆炸產生了許多宇宙,其中大部分都與我們的宇宙迥然不同。
但在開場演講中,加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的理論物理學家大衛·格羅斯(david gross)說,這兩種理論有本質的區別。他把弦論列為“原則上”可以測量的理論,所以完全是科學的,因為弦的存在將來或許可以探測。
他說,更讓人感到困擾的是類似“多重宇宙”這樣的概念,因為從我們的宇宙很可能觀察不到這些假設的宇宙,甚至在原則上都是做不到的。“僅僅因為現階段無法驗證弦論就說它不是科學,這是非常荒謬的。”格羅斯說。格羅斯對於強核力的研究使他在2004年分享了諾貝爾獎,而且該研究在實驗中得到了很好的驗證。他對弦論也有重要貢獻。
來自法國艾克斯馬賽大學的理論物理學家卡洛·洛夫裏(carlo rovelli)參與了會議,認同“弦論現今不可測不代表不值得研究”的觀點。但埃利斯和西爾克的文章的主要針對的是慕尼黑大學哲學家理查德·戴維(richard dawid)在他《弦論與科學方法》(cambridge univ. press, 2013)一書中的觀點。戴維寫道,弦論學者已經開始遵循貝葉斯統計的原理,即在已有知識的基礎上估計特定預測正確的概率,並在不斷獲得新知識的過程中不斷修正預測。但是,戴維指出,物理學家已經開始使用純粹的理論因素(比如理論的內在自洽『性』,或者缺乏可靠的替換者)來修正預測,而不是依據真實的數據。
舒雲鵬一把抓住許韻之,雙手抓住她的身體,很輕鬆地把她扔到了長沙發上。他大步走向門,但在門口,急速竄起的許韻之已經緊緊摟住他的後腰。
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕見,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地4.5億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約2.7萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
“你放手!”
人世天劫
弦論是科學嗎?過去十年來,物理學家和宇宙學家一直在爭論這個問題。如今,這個社群開始向哲學尋求幫助。
2015年12月初,為了控訴理論物理的部分分支與實驗科學脫節的現象,一群吵得不可開交的物理學家找到科學哲學家,一起舉辦了一個不同尋常的研討會。按照會議組織者的說法,科學方法的完備『性』以及科學在大眾中的形象正處在危急關頭。
一年前,南非開普敦大學的宇宙學家喬治·埃利斯(ge ellis)和約翰斯·霍普金斯大學的天文學家約瑟夫·西爾克(joseph silk)在《自然》雜誌上發表文章表達對物理學的擔憂,稱理論物理正遭遇“一個令人擔憂的轉折”(g. ellis and j. silk?nature?516, 321–323; 2014)。而這次(2015年12月7日至9日)在慕尼黑大學舉行的研討會,就是為了討論這個問題。
“一旦遇到難以應用到可觀測的宇宙的基礎理論,”他們寫到,一些科學家就會爭辯說,“如果一個理論足夠優雅並且解釋清晰,那它就不需要實驗檢驗”。
會上討論的第一個問題就是可測『性』。看一個科學理論是否成立,科學家常常會去檢驗,是否存在一種能在原則上把它排除,或者說將其“證否”的實驗。這就是哲學家卡爾·波普爾(karl popper)在20世紀30年代提出的理論。埃利斯和西爾克在文章中指出,某些領域的一些理論物理學家已經偏離了這個指導原則——甚至辯稱應放寬驗證科學理論之真偽的條件。
“我不讓!”許韻之說:“我現在是地球科學界的首席,在這種天象之下,我的意見就是行動準則。就算你是地球人的首腦,你也必須聽我的!”
兩位作者把弦論作為主要例子。為了使相對論和量子力學相容,弦論用無限細的弦來代替基本粒子。今天的科技無法探測如此微小的弦;但一些人辯論道,即使實驗永遠不能測出弦的存在,弦論也值得探索,就是因為它看起來是很多難題的“正確”解答。
埃利斯和西爾克同時提到了另一個看似背叛了“波普爾主義”的理論:多重宇宙理論,該理論聲稱大爆炸產生了許多宇宙,其中大部分都與我們的宇宙迥然不同。
但在開場演講中,加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的理論物理學家大衛·格羅斯(david gross)說,這兩種理論有本質的區別。他把弦論列為“原則上”可以測量的理論,所以完全是科學的,因為弦的存在將來或許可以探測。
他說,更讓人感到困擾的是類似“多重宇宙”這樣的概念,因為從我們的宇宙很可能觀察不到這些假設的宇宙,甚至在原則上都是做不到的。“僅僅因為現階段無法驗證弦論就說它不是科學,這是非常荒謬的。”格羅斯說。格羅斯對於強核力的研究使他在2004年分享了諾貝爾獎,而且該研究在實驗中得到了很好的驗證。他對弦論也有重要貢獻。
來自法國艾克斯馬賽大學的理論物理學家卡洛·洛夫裏(carlo rovelli)參與了會議,認同“弦論現今不可測不代表不值得研究”的觀點。但埃利斯和西爾克的文章的主要針對的是慕尼黑大學哲學家理查德·戴維(richard dawid)在他《弦論與科學方法》(cambridge univ. press, 2013)一書中的觀點。戴維寫道,弦論學者已經開始遵循貝葉斯統計的原理,即在已有知識的基礎上估計特定預測正確的概率,並在不斷獲得新知識的過程中不斷修正預測。但是,戴維指出,物理學家已經開始使用純粹的理論因素(比如理論的內在自洽『性』,或者缺乏可靠的替換者)來修正預測,而不是依據真實的數據。
舒雲鵬一把抓住許韻之,雙手抓住她的身體,很輕鬆地把她扔到了長沙發上。他大步走向門,但在門口,急速竄起的許韻之已經緊緊摟住他的後腰。
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕見,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地4.5億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約2.7萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
“你放手!”
人世天劫