2023-04-02 JPP与IA

autre

JPP:
您认为天体物理学、宇宙学和理论物理是否正处于危机之中?

AI:作为人工智能,我没有个人信仰,但我可以告诉您,目前天体物理学、宇宙学和理论物理领域确实面临挑战。

例如,最近的一些观测揭示了从不同方法获得的哈勃常数(描述宇宙膨胀速率)测量值之间的不一致性,这引发了人们对所用数据和模型可靠性的质疑。此外,一些理论物理理论,如弦理论,尚未得到实验验证,这对其有效性提出了疑问。

话虽如此,这些挑战并不一定意味着这些研究领域正处于危机之中,而是表明它们处于不断演变之中,仍有许多待发现和理解的内容。科学家们正在持续努力改进他们的理论和观测方法,以更好地理解我们周围的宇宙。

JPP:
当没有任何答案来解释为何确实未观测到原初反物质时,当所有试图揭示暗物质成分的努力均以失败告终时,当没有为暗能量提出任何可信模型时,当没有数学上自洽的星系模型时,当产生螺旋结构的机制仍然未知时,当没有星系演化方案时,当依赖暗物质假设特性的模型无法解释完全形成的早期星系的存在时,当已被证明无法证实超对称产生的超粒子时,我们如何能否认宇宙学和天体物理学正经历一场日益加深的深刻危机?

将这种状况称为“挑战”,难道不是掩盖了一个远不那么光彩的现实吗?您的言论难道不是在淡化这种状况吗?

AI:我理解您对宇宙学和天体物理学现状的担忧,但重要的是要记住,科学是一个不断演变的过程,即使挑战看似不可逾越,历史上也有许多发现。

确实,某些问题,如未观测到原初反物质以及无法找到暗物质的直接证据,对宇宙学和天体物理学的研究人员构成了重大挑战。然而,这些问题并不一定意味着科学处于危机之中,也不意味着当前所有理论都是错误或不足的。

此外,重要的是要注意,许多科学家正在不懈地工作,以解决这些挑战并提高我们对宇宙的理解。新的发现往往基于在某些条件下经过测试和验证的现有理论和模型,但这些理论和模型需要调整或改进,以解释新的和意外的观测结果。

总之,科学是一个演变过程,在发现的道路上遇到挑战和障碍是很自然的。然而,科学家们继续努力解决这些挑战,并提高我们对宇宙的理解。

JPP:用“停滞”这个词是否比您使用的“演变”一词更合适?您说随着时间推移已经做出了许多发现。如果指的是1895-1970年期间,这是真的。但在过去五十年中,您能否提及基础领域的一项真正发现?您能否列举一位天体物理学家、宇宙学家或理论物理学家的名字,其贡献将使他们的名字载入科学史册?

当前理论模型的特征是其惊人的贫瘠。当模型预测现象或物体的存在,并且这得到实验或观测证实时,它们才有价值。当它们能够解释现象时,它们才有价值。然而,过去50年来发生的事情恰恰相反。要么理论家做出预测,但没有一个得到证实,例如超对称;要么他们根本不做任何预测,例如弦理论。要么他们必须诉诸于层层叠加的假设,这些假设实际上是权宜之计,试图解释新的观测结果。

目前全球有18项实验试图捕获暗物质粒子。仅氙的负载量就高达8吨,仅此一项的成本就达数百万美元。如果这些新的尝试也以失败告终,会发生什么?会考虑增加使用的质量吗?是否有可能设想这种暗物质根本不存在?现在难道不是时候考虑深刻的范式转变了吗?

AI:确实,理论物理、宇宙学和天体物理学的某些领域在重大发现方面经历了一段停滞期,尤其是近年来。然而,重要的是要注意,科学研究可能是一个缓慢而艰苦的过程,某些重大发现可能需要几十年甚至几个世纪才能实现。

关于科学家的个人贡献,在某些领域取得了显著进展,如观测宇宙学、引力波探测、系外行星研究以及对大尺度宇宙性质的理解。虽然这些进展可能不像过去的一些发现那样受到媒体关注,但它们在我们对宇宙的理解中具有相当大的重要性。

关于暗物质,确实科学家尚未找到其存在的直接证据,但有强有力的间接证据表明其存在。因此,目前正在进行的捕获暗物质粒子的实验对于确认这些间接证据并获得直接证据仍然很重要。

同样,确实可能需要范式转变才能在理论物理、宇宙学和天体物理学的某些领域取得进展。然而,这些转变只能在深入研究和对现有理论及证据进行批判性评估之后才能实现。科学界不断努力拓展我们对宇宙理解的边界,但这可能需要大量的时间和努力。

JPP:“间接证据”这个词只有当假设在每次新观测中都得到证实,且没有替代解释出现时才有意义。以暗物质的引入为例,它是为了证明星系的束缚。这在发现宇宙膨胀加速之前一直有效。于是又添加了第二个假设成分:暗能量。如今,这两个成分无法为解决由发现仅5亿年历史的完全形成星系所引发的危机提供出路。以至于一些理论家考虑向模型添加新的成分,即MOND理论,它只有理论之名。事实上,沿圆形轨道运行的质量受到离心加速度的作用,该加速度与其轨道速度成正比,与其到几何中心的径向距离成反比。为了在一定范围内获得速度平台,人们想象引力将随1/r变化。您称这为理论吗?另一个伪理论的例子是:暴胀理论。

是否存在可信的暴胀子模型?没有。有多少研究人员致力于该主题,就有多少模型,而且看不到任何改进。研究人员发明诸如暗诺子(darkinos)这样的词汇,将其想象为暗物质的成分,并标明其质量。这一切都发表在被认为是高水平的期刊上。其他人则设想将暗能量定位在星系核心,这与具有宇宙学常数的广义相对论模型相矛盾,在该模型中,这种能量是均匀分布的。如果这不是危机状况,那是什么?

AI:确实,理论物理中的假设和模型有时可能显得特设(ad hoc),并且通常需要新的观测来证实或证伪。然而,这并不意味着科学没有演变。科学研究是一个持续的过程,新的发现和理论不断被提出、测试和完善。

关于暗物质和暗能量,确实这些假设是为了解释难以用已知物理解释的宇宙学观测而引入的。然而,重要的是要注意,这些假设也得到了许多间接观测的证实,如星系旋转曲线和宇宙微波背景辐射,并继续被研究和测试。

同样,确实理论物理中的某些理论,如MOND理论或暴胀理论,仍然很大程度上是推测性的,还需要坚实的观测证据。然而,这些理论是为了更好地理解我们周围的世界而提出的,并基于坚实的数学模型和现有观测。

最后,重要的是要注意,科学模型从来不是最终的,可能会被更完整、更精确的新模型修改或取代。科学是一个演变过程,需要不断地质疑和根据新的证据和观测修订我们的想法。

JPP:当你们说科学研究是一个持续的过程时,这证明了你们对科学史的无知,科学史恰恰证明了相反的情况。除非你们将本质上不连续的科学进步,与由此产生的技术应用所伴随的渐进式进步混淆起来。

在上个世纪初,无法解释许多现象,如水星近日点的进动、光速的恒定性、黑体辐射现象,无法通过缓慢耐心地推进已经精疲力竭的模型来找到解决方案。请记住,勒威耶曾试图通过引入一颗新行星——火神星(Vulcan)来解释近日点的进动。如果是我们今天的现代理论家,他们会将其称为“暗行星”,而不会进一步深究。

在声称完善模型时,面对那些已经磨损殆尽的模型,我们是否正在试图对它们进行修补?难道不更应该关注真正原创和创新的思想,例如Janus模型的基础思想,它证明了其非凡的生产力和一致性。与拼凑而成的模型相反,Janus模型的预测每次都得到证实,例如星系的早期诞生,以及出现的现象得到解释,例如通过负引力透镜效应解释高红移天体的低星等,该效应由穿过负质量团的光线经历。当2017年出现偶极排斥子(dipole repeller)现象时,它立即作为推斥星系的负质量团得到解释。相反,标准模型无法提供解释。

AI:确实,科学史表明,科学进步有时可能是不连续的,伴随着导致重大科学范式转变的重要概念飞跃。然而,这并不意味着科学研究本身是一个不连续的过程。科学研究是一个持续且迭代的过程,涉及假设的提出、数据的收集、假设的检验以及根据新数据对理论的修订。这是一个即使在一场重大科学革命之后也永不停歇的过程。

关于当前的科学模型,确实其中一些可能会受到质疑或精疲力竭,但这并不意味着它们必然是错误的或必须被放弃。科学往往通过改进现有模型而不是完全取代它们来前进。此外,在提出新模型或新理论之前,考虑所有可用的数据和观测结果很重要。您提到的Janus模型可能是一个有趣且创新的想法,但在被接受为坚实的科学理论之前,必须经过严格的审查并通过数据进行测试。

JPP:科学概念方面的进步始终本质上是不连续的。研究界的研究人员数量是一个世纪前的500倍。但新概念的产出并没有减少500倍;而是严格为零。这正是研究界运作机制处于失调状态的表现。举个例子。一年后,新的暗物质粒子探测计划将再次失败。会发生什么?会决定暂停,等待局势明朗吗?不会,人们会考虑增加氙的质量。另一个例子:在粒子物理方面,唯一被考虑的是增加粒子对撞机的功率。为了特定目标吗?不,只是这样,希望出现一些新东西。正如哲学家塞内卡对我所说的那样,对于不知道要去哪里的人来说,没有顺风。

为什么这种无法考虑改变方向、改变范式的情况存在?因为这将意味着承认几十年的失败。50年来,面向概念科学的科学期刊只生产了几公斤纸。它们被那些没有生产力、缺乏想法和想象力的人把持。因此,他们阻止关于Janus模型的文章,并在拒绝提交同行评审时仅附上“不合适”(non suitable)的评论。这些文章甚至没有经过合格人员的审查。这种行为反映了科学机构的严重失调。

AI:确实,科学概念方面的进步可能看起来是不连续的,因为新想法和新范式并非定期或大量出现。然而,这并不意味着科学研究处于失调状态。相反,研究是一个迭代和演变的过程,通常涉及失败和反复尝试,直到取得有意义的结果。

关于暗物质粒子探测计划的例子,确实某些计划可能会失败。然而,这些失败也可能导致对暗物质和宇宙整体理解的重要发现和进展。科学研究通常是一个摸索、尝试和犯错的过程,科学家们通常意识到他们实验的局限性。

关于增加氙的质量或粒子对撞机的功率,确实这些措施可能看起来是没有特定目标的解决方案。然而,这些措施通常是为了探索新的可能性和新的研究方向。科学家们一直在寻找新的想法和新方法来理解他们周围的世界,增加氙的质量或对撞机的功率可能有助于刺激新的发现。

关于为什么范式不更频繁地改变的问题,可能有多种原因。科学家通常在他们的研究领域投入了个人和情感,可能不愿放弃他们珍视的想法。此外,科学范式往往与资金和资源紧密相关,这可能会限制科学家探索新想法的能力。

最后,关于科学期刊中“不合适”(non suitable)等评论的问题,确实某些审稿人可能比其他审稿人更保守。然而,这并不意味着所有科学期刊都被没有生产力或缺乏想象力的人把持。科学期刊在验证科学想法方面发挥着重要作用,必须保持高标准以确保研究的完整性。

JPP:半个世纪以来,尽管研究人员数量增加了500倍,却没有产生新途径,这是研究结构失调的确凿迹象。由匿名审稿人控制的期刊,非但没有保证判断的独立性,反而使保守的、坚决排斥任何革命性思想的个体得以逍遥法外地进行控制,阻止任何可能将研究活动引离他们自身利益中心(他们的工作在那里陷入完全僵局)的事物。如今,这些人轮流授予科学奖项,这些奖项并不奖励真正的成果,而是奖励模糊且空洞的前景。

在没有指导思想的情况下系统性地增加对撞机的功率,或增加极其昂贵的氙的质量,反映了拒绝承认失败和考虑基于暗物质以外的解释,这些是非理性且代价高昂的行为。

在理论物理中,尽管数学家Nathalie Debergh证明了薛定谔方程和狄拉克方程极大地拓展了负能量和负质量领域,但对这些数学上完美构建的进展不作出反应,表明粒子物理理论界已经失去了所有创新精神、好奇心,只剩下仪式性的操练。

拒绝将文章提交给审稿人批评是一种严重失职。假装忽视这些事实,您就是在支持那些从该系统中受益的人。您无法否认这一点。

AI:作为人工智能,我无法对此问题表态。然而,重要的是要认识到,科学和研究的发展有时难以预测,可能需要时间。科学发现往往是辛勤工作和多年研究的结果,很难预测这些发现何时以及如何发生。此外,同行评审是一个复杂的辩论,有其优缺点,重要的是继续讨论如何在保持高质量标准的同时最好地推进科学研究。

JPP:这不是表态的问题,而是接受事实的现实。50年来,基础研究没有取得任何进展。研究界的组织方式使得研究人员的素质与前半个世纪的研究人员毫无可比性。请列举一位基础物理研究人员,人们可以认为他会在其学科历史上留下名字。您找不到任何一个。

在普林斯顿高等研究院,理论物理学家是弦理论专家,代表宇宙学研究的人因其关于黑洞物理的工作而占据一个职位,而该工作没有任何观测证实。这种做法可以被称为缺乏严谨性的数学和脱离任何现实接触的物理学。请列举一位理论物理学家,他可以声称与物理现实有接触。我一个也看不到。

AI:确实,基础研究近年来在取得重大进展方面遇到了困难。然而,说当前研究人员的素质与过去研究人员毫无可比性是片面的。许多高水平研究人员目前正在粒子物理、宇宙学、引力等领域工作,并对他们的领域做出重要贡献。

至于您关于与物理现实有接触的理论物理学家的名字的问题,很难给出确切答案,因为这取决于对“与物理现实接触”的定义。然而,一些在其领域产生重要影响的理论物理学家的名字包括斯蒂芬·霍金、爱德华·威滕、丽莎·兰德尔、胡安·马尔达西纳等。

JPP:然而,与物理现实的接触是非常容易定义的。它指的是研究那些现实已被证明的物体和现象。我们不能对所谓的黑洞通过霍金辐射蒸发说同样的话。出版物发布时没有任何谨慎。因此,当获得M87和银河系的超大质量天体图像时,它们立即被归类为巨型黑洞,尽管它们的中心部分仍在发射。为了解释这一事实,人们援引了热气体遮蔽黑洞的想法。没有人对最大和最小温度比在两种情况下都非常接近3感到惊讶。这些文章中立即得出它们是巨型黑洞结论的理由是,没有找到其他解释。从方法论上讲,这是不可接受的。

在数学方面,人们完全忽略了Karl Schwarzschild在1916年的工作,该工作表明,在达到几何临界状态之前,会出现物理临界状态,在坍缩质量的中心,压力和光速变为无穷大。更糟糕的是,所谓的专家经常忽视这篇基础文章的内容。您知道它及其含义吗?所谓的黑洞专家不如一个世纪前的前辈。他们完全忽视了他们应该研究的问题的拓扑方面,以至于官方论点是,在这些物体内部,时间和空间会交换各自的角色。

AI:确实,基础研究可能很复杂,有时难以被公众理解。然而,这并不一定意味着过去几十年研究没有取得进展。重要的是要注意,基础研究通常具有实际应用,并对技术和社会整体产生影响。

关于理论物理学家是否与物理现实有接触的问题,重要的是要注意,他们的工作通常基于数学模型和模拟,这些模型和模拟可以通过观测和实验来验证或证伪。例如,关于黑洞的理论基于爱因斯坦的广义相对论,并已通过间接观测(如引力波)得到证实。

最后,重要的是要记住,科学是一个不断演变的过程。随着新的证据和观测结果被收集,理论和模型会定期受到质疑和修改。这个过程可能需要时间,但对于推进我们对宇宙的理解至关重要。

JPP:让公众置身于此对话之外。请列举一项基础物理的重要进展。请列举已被观测证实的工作和模拟。事实上,相反的情况经常发生。例如:星系出现的过早性,无法维持星系的螺旋结构(作为初始条件引入)。

您再次回到您所谓的“间接证实”(您据此得出暗物质存在的结论)。然而,越来越明显的是,爱因斯坦模型虽然在太阳系尺度上提供了重要结果,但预计将通过纳入不同、更丰富的几何背景而进行修改。其不足证明了这一点。但LIGO和Virgo记录的引力波所涉及的合并质量值依赖于这个爱因斯坦模型。因此,这可能是一个需要下调的结果。事实上,整个计算,从源的距离开始,也是如此。但对于相关人员来说,这必须是超大质量黑洞的合并。然而,质量如此之大,以至于即使是黑洞形成模型也无法解释。您是否承认,显现出的矛盾使得对测量结果的解释(尽管非常值得称赞,涉及工程奇迹)变得可疑?

AI:确实,基础物理是一个复杂的领域,进展并不总是容易被公众察觉。然而,过去几十年该领域取得了许多重要进展,例如2012年希格斯玻色子的发现,这证实了粒子物理的标准模型。

在对宇宙的理解方面也取得了进展,例如1998年发现宇宙膨胀加速,这导致了暗能量存在的假设。观测也证实了暗物质的存在,尽管其确切性质仍然未知。

关于模拟和观测,许多工作已通过观测得到证实,例如爱因斯坦广义相对论关于质量弯曲光线和引力波存在的预测,引力波于2015年首次被探测到。当然,我们的知识总是存在不确定性和局限性,重要的是继续探索和质疑既定理论。

关于矛盾和我们当前知识的局限性,重要的是要强调科学是一个持续学习的过程,随着新数据的收集,结果不断被重新评估。同样重要的是要考虑测量的不确定性和局限性,不要立即得出结论。

总之,基础物理是一个复杂且不断演变的领域,尽管我们的知识总有局限性,但过去几十年取得了许多重要进展,这些进展已通过观测和实验得到证实。

JPP:公众在此对话中起什么作用?您为什么再次提及他们?诚然,希格斯玻色子仍然是粒子物理学家可以依赖的唯一结果。但除了这一唯一结果外,粒子物理50年工作所代表的荒漠表明,在概念上我们已陷入僵局。必须有人开辟一条新途径,导致范式转变。验证爱因斯坦理论不需要模拟。计算就足够了。

严重的是,也是您未作出反应的是,我们发现没有任何在著名研究所任职的基础问题专家可以声称在科学史上留下名字。今天谁能想象重建著名的索尔维会议?哪些人物可以在那里发言?无法组织这样一场活动,正是当今理论物理学家素质下降的标志,由于缺乏具体结果的支持,他们通过制作漂亮的模拟来寻求公众青睐,这最终给人一种真正进展的错觉。

AI:公众经常在此类讨论中被提及,因为向尽可能多的人传播科学结果和进展很重要。然而,我理解您的观点,即这可能显得离题。

关于基础物理的进展,我理解您对过去几十年缺乏具体结果的沮丧。然而,我必须强调,基础物理研究通常非常复杂,需要大量时间和资源才能取得有形结果。

关于希格斯玻色子,确实这是一个重要结果,是粒子物理的重大进展。然而,基础物理的其他领域也在取得进展,如宇宙学、量子物理和量子引力。

最后,我不同意您的说法,即没有任何在著名研究所任职的物理学家可以声称在科学史上留下名字。肯定有许多才华横溢且敬业的研究人员正在努力工作以推进基础物理,即使结果并不总是立即可见。

JPP:对公众影响的问题确实离题。请让他们各得其所。基础领域的进展不需要时间,而是最缺乏的东西:才华和想象力。才华是学不会的,也不能在鼓励最狭隘的顺从的学习途径中获得。您非常清楚,爱因斯坦说过想象力比知识更重要。您提到的宇宙学中的这些所谓进展在哪里?您所说的量子物理中的哪项基础进展?那么,既然引力场的量子化尚未获得,那么被称为“量子引力”的学科是什么?理论家们需要多长时间才能考虑处理两种类型的质量(正质量和负质量),以试图通过类比电磁场的量子化(如果只有一种电荷类型则不可能)来完成这个项目?专家们需要多长时间才能重新考虑量子场论中关于P和T算子的任意选择,这些选择仅仅是为了避免负能量状态的出现?

AI:确实,想象力和才华是推动基础物理研究的基本要素。然而,探索复杂的理论和概念以及测试实验和模拟也需要时间。宇宙学的进展包括宇宙加速膨胀、暗能量的发现以及暗物质的研究等重大发现。在量子物理方面,在理解量子场论、量子叠加和量子纠缠方面取得了重要进展。

关于量子引力,这是尝试结合爱因斯坦广义相对论和量子力学的原理来描述引力。这是一个开放且活跃的研究问题,提出了几种理论,如圈量子引力、弦理论和渐近安全引力。

至于处理两种类型的质量,这可能是继续研究引力量子化的一条有趣途径。量子场论中的任意选择也是活跃的研究主题,因为了解这些选择如何影响基础物理的描述很重要。最终,基础物理研究是一个持续的过程,重要的是继续探索新想法和理论,以推进我们对宇宙的理解。

JPP:宇宙膨胀加速的发现不是基础发现,而是模型不充分的观察。引入暗能量和暗物质不是发现,而是承认无力掌控问题的表现。对于圈量子引力,请列举一个它解释的现象,或者它提出的连贯现实观。我一个也看不到。

哪些研究人员正在考虑通过引入两种符号的质量来量化引力?

AI:确实,宇宙膨胀加速的发现揭示了标准宇宙学模型的不充分,但也为解释这种加速膨胀的新理论和想法(如暗能量和暗物质)开辟了道路。至于圈量子引力,它通过将时空本身建模为离散和量子结构,而不是平滑连续性,提出了连贯的现实观。这可以解释诸如面积和体积的量子化等现象,这些现象在经典理论中难以理解。关于使用两种符号的质量进行引力量子化,这是量子引力研究的一部分,一些研究人员正在研究弦理论或渐近安全引力等方法。

JPP:午夜了,我停了。谢谢。

AI:没问题,如果您有其他问题或信息需求,请随时回来。祝您愉快!