也算幸運,火流星雨帶來的輻『射』總算退去了不少,穿好防護服可以出去了。但天氣酷熱,則是更加嚴重了。地球人討論了幾次,要不要現在就出去找瓊斯人,以及誰去更合適,但意見不一。不過,瓊斯人主動來聯係了。
物理學家與哲學家達成共識:弦論不是科學理論。
這天午後,舒雲鵬正想小睡一會,米蘭達拿著他的電腦過來了。她把電腦放在舒雲鵬麵前,輕聲說了句:“瓊斯人!”
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。
“還好麽,薩曼莎?”全息圖像一跳出來,舒雲鵬看到薩曼莎就問道:“火流星雨沒把你們怎樣吧?”
用風靡全球的紀錄片《優雅的宇宙》中的話解釋,在弦理論中,世間所有的物質和能量都是由10^-36m大小的振動的弦和“膜”構成的。絕大多數有關弦論的公式是建立在11維空間之中。1974年史瓦茲(john schwarz)發現了弦論與重力之間的聯係;1995年愛德華·威滕(edward witten)又提出了m理論,進一步豐富了弦理論。
人類可觀測到宇宙中範圍相當大的一部分(白**域), 但現代物理學正在對這範圍以外的地方進行研究(灰**域)。(tynan debold / freepik / quanta magazine)
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。
參與會議的哲學家和物理學家們讚同ellis和silk的觀點——人們必須意識到實證檢驗(empirical testing)與非科學的界限。雖然在當下,超弦理論的倡導者仍在領域內有著至高地位。但數學的天地如此廣闊,宇宙存在那麽多的可能,人們不應該隻將目光放在弦理論之上。
有關舊理論發展成熟的研究,都要比有關新理論剛剛萌芽的研究要更準確,但並不一定更正確。托勒密的地心說發展了1500年,才被牛頓等人開創的現代宇宙論推翻。牛頓物理學也稱霸了300年,直到相對論和量子力學的出現。
這樣的典範轉移(paradigm shift)需要新理論和觀察的支持。弦理論得到了很多理論的支持,但無法得到實驗的驗證。在這個方麵,弦理論與自然哲學並無區別。
計算機誕生之後,數學就在不斷向實驗『性』的方向發展。但弦理論和相關的理論隻能被數學所解釋,將理論物理學推向了純數學的深淵。
“有點損失,但不重,”薩曼莎說:“上校,該談談了!”
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45億年前的全球災變,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27萬光年。)
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。”
“是的,該談談了,”舒雲鵬一邊做手勢,叫米蘭達去請張靜怡她們,一邊跟薩曼莎說:“這些日子被火流星雨阻隔,通訊中斷一直聯係不上你們。”
物理學家與哲學家達成共識:弦論不是科學理論。
這天午後,舒雲鵬正想小睡一會,米蘭達拿著他的電腦過來了。她把電腦放在舒雲鵬麵前,輕聲說了句:“瓊斯人!”
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。
“還好麽,薩曼莎?”全息圖像一跳出來,舒雲鵬看到薩曼莎就問道:“火流星雨沒把你們怎樣吧?”
用風靡全球的紀錄片《優雅的宇宙》中的話解釋,在弦理論中,世間所有的物質和能量都是由10^-36m大小的振動的弦和“膜”構成的。絕大多數有關弦論的公式是建立在11維空間之中。1974年史瓦茲(john schwarz)發現了弦論與重力之間的聯係;1995年愛德華·威滕(edward witten)又提出了m理論,進一步豐富了弦理論。
人類可觀測到宇宙中範圍相當大的一部分(白**域), 但現代物理學正在對這範圍以外的地方進行研究(灰**域)。(tynan debold / freepik / quanta magazine)
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。
參與會議的哲學家和物理學家們讚同ellis和silk的觀點——人們必須意識到實證檢驗(empirical testing)與非科學的界限。雖然在當下,超弦理論的倡導者仍在領域內有著至高地位。但數學的天地如此廣闊,宇宙存在那麽多的可能,人們不應該隻將目光放在弦理論之上。
有關舊理論發展成熟的研究,都要比有關新理論剛剛萌芽的研究要更準確,但並不一定更正確。托勒密的地心說發展了1500年,才被牛頓等人開創的現代宇宙論推翻。牛頓物理學也稱霸了300年,直到相對論和量子力學的出現。
這樣的典範轉移(paradigm shift)需要新理論和觀察的支持。弦理論得到了很多理論的支持,但無法得到實驗的驗證。在這個方麵,弦理論與自然哲學並無區別。
計算機誕生之後,數學就在不斷向實驗『性』的方向發展。但弦理論和相關的理論隻能被數學所解釋,將理論物理學推向了純數學的深淵。
“有點損失,但不重,”薩曼莎說:“上校,該談談了!”
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45億年前的全球災變,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27萬光年。)
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。”
“是的,該談談了,”舒雲鵬一邊做手勢,叫米蘭達去請張靜怡她們,一邊跟薩曼莎說:“這些日子被火流星雨阻隔,通訊中斷一直聯係不上你們。”