f118

autre
18

当代天体物理学和宇宙学中悬而未决的问题。

……这两门学科简直被大量未解决的问题压得喘不过气来。从历史上看,对宇宙的研究经历了几个阶段。我们在此不追溯天文学史。光谱学使人们获得了关于天体组成和温度的重要数据,而多普勒效应的测量使人们获得了速度场,并确定了恒星的质量,其距离超出太阳系直径许多个数量级。距离标准(造父变星)的发现使这些距离测量得以扩展到宇宙学尺度(5000万光年)。

……将微分几何工具应用于宇宙学(场方程)使人们得以以另一种眼光看待某些现象(宇宙膨胀、局部相对论现象)。

……核物理的发现使人们得以构建恒星模型。但上文已经看到,人类自以为对恒星运作所拥有的掌控突然被彻底质疑。

……同样的核物理使人们得以追溯到更久远的过去,并例如解释氦的丰度。

但是:

  • 没有任何星系的理论模型。在这一领域,人们尚未超越经验主义的阶段。

  • 人们既不知道这些天体如何形成,为什么它们具有这样的质量而非别的质量,也不知道它们如何演化。星系旋转曲线的形状呈现出很高的外围速度,这仍然是一个谜。

  • 螺旋结构的理论仅基于数值模拟,仍然极具争议。

  • 质量测量与测得的速度场之间存在相当大的不一致(缺失质量现象)。

  • 关于星系团也存在同样的不协调。

  • 存在许多非常不规则的星系,关于它们,英国天文学家詹姆斯·金斯爵士曾说过:“当人们看到这样的形状时,就无法抗拒这样的想法:这是由于宇宙中起作用的巨大力量所致,而我们对其性质一无所知”

  • 在宇宙学层面,根据我们星系中最古老的恒星估算的宇宙年龄与根据膨胀测量(哈勃定律、哈勃常数)得出的年龄之间存在某种不一致。

  • 人们无法解释宇宙的大尺度、多孔结构,星系分布在巨大的空洞周围。

  • 人们已经发现许多违反哈勃定律的星系对(较近的那个比位于背景中的第二个具有更高的红移)。

  • 人们发现了红移极高的源,其大小不超过太阳系,却发射出与整个星系相当的能量(类星体)。能量来源未知。一些天文学家认为这些源是“活动星系”(赛弗特星系)的核。但当人们要求他们给出“活动星系”的定义时——其核似乎处于爆炸状态——他们回答说“其中心容纳着一个类星体”。

  • 平均每天一次,天文学家记录到伽马射线暴。机制、距离和发射体性质:未知。

  • 与星系和星系团相关的引力透镜效应与上述天体的质量不符。

  • 理论预言了大质量恒星残骸——中子星——的存在。一般来说,当一个天体被一位有远见的理论家预言(如1931年美国人弗里茨·兹威基预言超新星),人们很快就发现了几个,然后是几百个:中子星(快速旋转时,就形成所谓的脉冲星)。这些脉冲星经常与另一颗恒星相伴,后者通过向其输送质量,必然时不时地使其超过“临界质量”,估计为2.5个太阳质量。在这种情况下,构成它们的中子相互挤压,再也无法抵消引力,天体便自身坍缩。人们无法描述这种坍缩。黑洞模型作为场方程的解被搬来救急,却有一个令人不安的缺陷。它是以下方程的解:

S = 0

即一个T = 0 的方程,描述的是能量-物质密度为零的空间区域。此外,不利于这一模型的是,三十年来黑洞候选者寥寥无几,尽管人们把这些天体到处套用,用来“解释”任何东西和其他一切。

  • 回到宇宙学,标准模型,即所谓的“大爆炸”,无法解释2.7°K辐射背景——这一原始宇宙的化石痕迹——的显著均匀性。根据这一模型,在宇宙的极早期,两个相邻粒子以超过c的速度相互远离。因此它们无法相互作用。原始宇宙因此是非碰撞的。那么,它为什么如此均匀?

  • 从某个阶段往上追溯,时间就无法定义。无论如何,对宇宙在其超密超热状态的描述,受到当前高能物理学危机的拖累。

  • 标准模型基于爱因斯坦方程的一个解,无法考虑电磁现象。更一般地说,粒子物理学与宇宙大尺度行为之间的联系尚未建立。尽管存在一本名为《经典与量子引力》的期刊,量子化方法却未能扩展到引力。人们无法定义可能的引力子。

五十年的非物理学。

……科学危机实际上是全面的,并不限于天体物理学和宇宙学。量子力学的预测成功造成了假象。理论的许多部分仍属于半经验领域。例如,人们没有任何方法将粒子的质量和电荷联系起来。人们无法预测粒子的质量。夸克模型令人不快地类似于托勒密的本轮。量子力学无力解释太阳中微子缺失。

……尽管大多数理论物理学家目前转向超弦世界(因为拿不出不同的想法),这一“新学科”三十年来已被证明无法说明任何观测,也无法提出任何实验。据数学家让-马里·苏里奥(他有一套自己的理论物理学定义:数学减去严谨。物理学减去经验)说,我们刚刚经历了“五十年的非物理学”。他认为,自费曼五十年代的工作以来,没有出现过任何名副其实的理论物理学发现。

……几年前,他向我展示了一次关于超弦的国际研讨会的会议记录,并给我读了该研讨会负责人开场发言中的一段:

  • 尽管超弦理论迄今没有预言任何现象,也没有使人们得以解释任何实验或观测,但鉴于目前发表的论文数量,人们会注意到这一新学科的极端活力。

研究界。

……全世界正在工作的研究人员比科学史上任何时候都多。预算和技术手段都很可观。然而,人们很难指出一位确信会在科学史上留名的物理学家。从1895年(贝克勒尔发现放射性)到1932年(查德威克发现中子)过去了三十七个短年。无需回顾震撼这一时期的对我们世界观的深刻颠覆,以及把名字与那个时代联系在一起的众多杰出科学家。相反,自1961年以来,在科学舞台上发生了什么——除了技术进步(征服月球、通信卫星、信息技术、光盘等)之外?

我们全部的科学似乎正经历着范式上的封闭。

……据苏里奥说,战后普遍化的审稿制度——本应保证“审稿人”(相关学科的专家)在审查工作时的独立性——产生了灾难性的反作用。匿名造就了最彻底的免责,便于阻挠总是令人不安的新思想。

点击订购含网站副本的光盘 -58 MB)和19部LANTURLU漫画

文章目录 科学目录 主页

上一页 下一页

返回科学指南 自2004年7月1日以来本页访问次数: