“不過,”許韻之說:“要知道是什麽材料,怎麽融入人的皮膚,是物理融入還是化學結合,很難!我盡力吧,看看能不能破解。
2015年12月初,上百名世界上傑出的科學家、哲學家和理論物理學家們集聚一堂,在德國慕尼黑大學召開了會議,討論基礎物理學如今麵臨的科學理論界定的問題。
一年前,物理學家ge ellis和joe silk在《自然》雜誌上發表了一篇引起爭議的文章,倡議召開一個這樣的研討會(見煎蛋《無法被證實的科學理論是否應被看作是哲學?》)。
諾貝爾物理學獎得主戴維·格羅斯(david gross)在開幕演講上試圖告訴大家哲學對物理學沒有幫助。他引用理查·德費曼(richard feynman)的話說,“像是鳥兒們需要鳥類學家一樣,物理學需要哲學家。”
但現實中的基礎物理學研究正在麵臨挑戰。
戴維·格羅斯在演講。etitia vancon / quanta magazine)
在過去的幾十年裏,弦理論一直被理論物理學愛好者所熱衷討論。弦論成為了美國80年代後物理學界最有影響力的理論。無數裝幀精美的科普書籍,恢宏大度的電視節目,氣吞虹蜺的ted talks都以它為焦點。資深的理論物理學家們用簡單的語言來介紹它,讓普通民眾愛上了這個不需要通過複雜公式來理解的理論。
而此次慕尼黑會議得出的結論是,弦理論還沒成為一個科學理論。
反對弦論的人們認為,物理學家們不應該把精力放在那些現階段已經知道無法用實驗證明的研究之上。60年代以來,沒有發現任何能證明弦論的實驗(如預計未知粒子的質量),與弦論相關的多宇宙論更是超越了現實世界的範疇。
“已經很不錯了,畢竟我們地球人的技術和她們的差距不是一點點,”項紫丹說:“要不要向哥報告一下好消息?”
科學值得令人敬畏的一個很大的原因就是它對待靈感與猜想的方式。科學提出問題,並要求得到經證實的答案。這點將科學與哲學相分離:可證偽『性』與實驗法。希格斯玻『色』子早在半世紀前就被物理學家所理解,但為了在現實世界中觀察它,我們還是花了90億美元在一台機器上——直到我們相信,希格斯玻『色』子可能是真的。
物理學,尤其是宇宙學雖然有趣,但也是科學與哲學界限模糊的危險地帶。最近的《自然》刊登了一篇尖銳的文章,它的作者是物理學家 joseph silk 和 ge ellis。文章中指出,尤其像弦理論和多重宇宙這樣酷炫的理論,已經超出了可證明『性』(provability)。我們既無法觸碰到弦理論中的更高維度,也無法觀測到我們(可能的)多重宇宙。這些理論的處境就像是在人間與地獄中間地帶的“limbo”,永遠被夾在概念(notion)和事實(fact)中間。
弦理論和多重宇宙,從定義上來說就是公然叫板實驗法的。宇宙學界裏有一些聲音認為,類似弦理論和多重宇宙這樣的概念,應該從實驗論證法中被豁免,但 ellis 和 silk 則認為,如果它們被豁免,那麽科學本身的正直(integrity)也就危如累卵。
他們認為,“當科學結論——如氣候變化和進化論——受到一些政治家和原教旨主義者(並不限於某一宗教)質疑時,關於科學的核心與靈魂之爭就開始了。這種對於民眾對科學的信心以及對基礎科學本質的破壞,必須藉由科學界與哲學界的更多對話加以控製。”
“還太早吧?”許韻之笑道:“八字還沒一撇呢!……當然,要說也可以,隻是別太誇張。”
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。”
“好的,我這就去!”項紫丹起身要走,但忽然停下:“你一起去嗎,韻之姐?”
人世天劫
2015年12月初,上百名世界上傑出的科學家、哲學家和理論物理學家們集聚一堂,在德國慕尼黑大學召開了會議,討論基礎物理學如今麵臨的科學理論界定的問題。
一年前,物理學家ge ellis和joe silk在《自然》雜誌上發表了一篇引起爭議的文章,倡議召開一個這樣的研討會(見煎蛋《無法被證實的科學理論是否應被看作是哲學?》)。
諾貝爾物理學獎得主戴維·格羅斯(david gross)在開幕演講上試圖告訴大家哲學對物理學沒有幫助。他引用理查·德費曼(richard feynman)的話說,“像是鳥兒們需要鳥類學家一樣,物理學需要哲學家。”
但現實中的基礎物理學研究正在麵臨挑戰。
戴維·格羅斯在演講。etitia vancon / quanta magazine)
在過去的幾十年裏,弦理論一直被理論物理學愛好者所熱衷討論。弦論成為了美國80年代後物理學界最有影響力的理論。無數裝幀精美的科普書籍,恢宏大度的電視節目,氣吞虹蜺的ted talks都以它為焦點。資深的理論物理學家們用簡單的語言來介紹它,讓普通民眾愛上了這個不需要通過複雜公式來理解的理論。
而此次慕尼黑會議得出的結論是,弦理論還沒成為一個科學理論。
反對弦論的人們認為,物理學家們不應該把精力放在那些現階段已經知道無法用實驗證明的研究之上。60年代以來,沒有發現任何能證明弦論的實驗(如預計未知粒子的質量),與弦論相關的多宇宙論更是超越了現實世界的範疇。
“已經很不錯了,畢竟我們地球人的技術和她們的差距不是一點點,”項紫丹說:“要不要向哥報告一下好消息?”
科學值得令人敬畏的一個很大的原因就是它對待靈感與猜想的方式。科學提出問題,並要求得到經證實的答案。這點將科學與哲學相分離:可證偽『性』與實驗法。希格斯玻『色』子早在半世紀前就被物理學家所理解,但為了在現實世界中觀察它,我們還是花了90億美元在一台機器上——直到我們相信,希格斯玻『色』子可能是真的。
物理學,尤其是宇宙學雖然有趣,但也是科學與哲學界限模糊的危險地帶。最近的《自然》刊登了一篇尖銳的文章,它的作者是物理學家 joseph silk 和 ge ellis。文章中指出,尤其像弦理論和多重宇宙這樣酷炫的理論,已經超出了可證明『性』(provability)。我們既無法觸碰到弦理論中的更高維度,也無法觀測到我們(可能的)多重宇宙。這些理論的處境就像是在人間與地獄中間地帶的“limbo”,永遠被夾在概念(notion)和事實(fact)中間。
弦理論和多重宇宙,從定義上來說就是公然叫板實驗法的。宇宙學界裏有一些聲音認為,類似弦理論和多重宇宙這樣的概念,應該從實驗論證法中被豁免,但 ellis 和 silk 則認為,如果它們被豁免,那麽科學本身的正直(integrity)也就危如累卵。
他們認為,“當科學結論——如氣候變化和進化論——受到一些政治家和原教旨主義者(並不限於某一宗教)質疑時,關於科學的核心與靈魂之爭就開始了。這種對於民眾對科學的信心以及對基礎科學本質的破壞,必須藉由科學界與哲學界的更多對話加以控製。”
“還太早吧?”許韻之笑道:“八字還沒一撇呢!……當然,要說也可以,隻是別太誇張。”
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。”
“好的,我這就去!”項紫丹起身要走,但忽然停下:“你一起去嗎,韻之姐?”
人世天劫