物理学已陷入绝境!
2007年6月22日 -
2008年3月6日更新:彼得·沃伊特(Peter Woit)所著《甚至不是错误》一书
2007年9月22日新增:
2007年9月21日,法国文化电台(France Culture)举办了一场“辩论”,参与者包括:
- 西鲍·达穆尔(Thibaud Damour),法国科学院院士,位于布雷苏伊韦特的高等研究院成员;
- 文森佐·韦内齐亚诺(Veneziano),法兰西学院教授;
- 科斯塔·巴查斯(Costa Bachas),巴黎高等师范学院物理系研究员。
这篇文章曾预告将有一场“辩论”。我听完了这场冗长而乏味的节目。值得注意的是,三位“主角”全都是同一种理论的参与者!我简直难以置信……
斯莫林(Smolin)的观点被严重歪曲,尤其是达穆尔,他将斯莫林与罗韦利(Rovelli)提出的“圈量子引力”理论与弦理论的项目对立起来,声称“圈量子引力理论从未提出可与观测相对照的要素”。他完全忽略了斯莫林著作的核心观点:
- 我们需要全新的、截然不同的思想。为此,研究人员必须能够探索其他路径。
令人震惊的是,弦理论在过去三十年里垄断了资金、经费、职位,同时打压任何试图跳出这一框架的研究尝试。
弦理论这一“唯一全球性物理理论”的荒谬骗局,终于被揭露了。
胡说八道……
理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)最近出版了一本名为《物理学已陷入绝境!》的书,由邓楼出版社(Dunod)出版。
李·斯莫林
李·斯莫林的简历与科学出版物
一本长达485页的巨著。但我强烈推荐大家阅读。我认为这本书将在科学史上留下重要印记。
2007年7月20日:
稍显专业:
里昂IREM(数学教育研究所)主任、数学家米歇尔·米佐尼(Michel Mizony)的观点
我不知道是否有过类似的先例。斯莫林正处于其职业生涯的巅峰,他正在加拿大佩里莫特研究所(Institut Perimeter)完成这一阶段。这本书回顾了他三十年来的研究经历:他参与了成千上万名研究人员为给理论物理学注入新活力而进行的狂热探索。例如,他指出,过去三十年间,成千上万的研究者发表了大约十万篇关于弦理论的文章,却始终未能取得任何实质性成果。他自己也发表了十八篇相关论文。
在评论这本书之前,我建议大家观看李·斯莫林与西鲍·达穆尔在科学城(Cité des Sciences)进行的对话。该活动由邓楼出版社与《天空与空间》(Ciel et Espace)杂志联合主办,由该杂志记者大卫·福塞(David Fosset)主持。观看视频的地址如下:
根据一位读者反馈,该视频可用Real Player播放。
他建议安装一个“轻量版”(light version),无广告,且不会自动成为默认版本。
点击左侧的蓝色摄像机图标
没有读过斯莫林这本书的人,很难理解这场辩论中那些精彩的回应。我只想简单提几点看法。在某个时刻,斯莫林说,当科学取得进展时,事物会变得更加简化、清晰、和谐。而达穆尔则举了一个反例,以说明情况并非如此:他提到从开普勒模型到牛顿模型的太阳系观念转变。
开普勒模型本质上是现象学的。它基于丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)极其精确的观测数据。根据这些数据,人们无法再用哥白尼的日心模型来解释行星轨道为圆形。大家可能还记得开普勒的定律:
- 行星轨道是椭圆,太阳位于其中一个焦点;
- 行星公转周期的平方与轨道长轴的立方成正比。
开普勒发现了这些规律,但并未“解释”它们,他没有理论模型来说明为何如此。正是牛顿通过假设行星和太阳都是“质点”,并遵循他命名的万有引力定律(即两物体间引力与质量成正比,与距离平方成反比),才在数学上构建了这些轨道。因此,这实际上是一种简化。开普勒的观察结果可以转化为:
- 行星轨道遵循牛顿力学规律:两个物体相互吸引,引力与质量成正比,与距离平方成反比。
于是,数学家可以证明这些轨道是平面的,更具体地说是圆锥曲线(圆形、椭圆、抛物线或双曲线,适用于小行星或彗星)。
因此,这显然支持了斯莫林的观点。但开普勒还试图解释为何行星会停留在某些轨道上,而非其他轨道。这种经验性探索引出了“提图斯-波得定律”(Titus-Bode Law),但至今仍未有理论解释。
开普勒曾试图用“几何结构”来描述行星轨道,认为它们对应于“多面体的嵌套”(参见我免费下载的漫画《Cosmi Story》,网址:http://www.savoir-sans-frontieres.com,具体链接见:[此处链接])。结果证明,开普勒的模型与观测数据完全不符。
在牛顿的视角中,行星可以存在于任何轨道上,唯一的限制是其运动必须遵循力学定律。达穆尔利用这一点指出,牛顿的行星模型是“自由参数模型”,这些参数即轨道半径。他并未关注提图斯-波得定律,因为他看不到其本体论根源。开普勒的尝试,在他看来,是试图确定轨道值或至少确定它们之间的比例关系。这一论述让人联想到理论物理学至今尚未成功尝试的探索:试图理解那些“暂时自由的参数”——即基本粒子的质量及其相互关系。
正如斯莫林在书中所揭示的,当代理论物理学中,这类自由参数的数量已变得荒谬地庞大,常常达到数百个。我们此前一直向公众隐瞒的事实是:在弦理论最前沿的研究中,其支持者承认,他们必须在10⁵⁰⁰种可能的理论中进行选择(……),每一种理论都对应一组特定的参数和物理定律。当然,有人会说,只需从这个“理论景观”中选出正确的定律,就能解释基于粒子物理学坚实成果的观测数据。但不幸的是,弦理论的支持者坦言,他们根本不知道该如何操作。
但让我们回到这个话题:从一个伪模型——开普勒关于轨道排列的模型——到回归最大自由度,轨道变为自由参数……