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ag视讯被黑了 100年前,爱因斯坦也差点被埋没,为什么科学界也有傲慢与偏见?

ag视讯被黑了 100年前,爱因斯坦也差点被埋没,为什么科学界也有傲慢与偏见?

ag视讯被黑了,这不是人类第一次意识到大自然远比我们预料的更加复杂。

2015年12月,发生了一件令粒子物理学家兴奋不已的事:统治物理学40年之久、定义物质基本结构及相互作用方式的标准模型遇到了一个新的挑战者。

物理学家宣布,他们利用位于瑞士的大型强子对撞机,发现了一种新粒子的存在证据。

这种俗称“双光子凸起”的新粒子也许会颠覆标准模型,因为标准模型无法解释它的存在。

它还有可能帮我们解开由来已久的谜题,包括暗物质究竟是何属性。

大约一个月后,另一个挑战者出现了。

匈牙利科学院核研究所的一群核物理学家发表论文,描述了铍-8衰变过程中探测到的一个异常现象。他们提出,这个异常现象可能是“暗光子”存在的标志。暗光子是载力子之一,科学家认为,它决定了暗物质的行为。

从表面来看,这两个实验的重要性似乎不相上下,但它们受到的待遇却有天壤之别。关于“双光子凸起”的论文多不胜数,而匈牙利科学家的那篇论文却应者寥寥。

在近八个月时间里,匈牙利科学家的论文一直籍籍无名,直到加州大学欧文分校的一支研究团队就铍-8衰变过程中探测到的那个异常现象发表了自己的看法,情况才有了改变。

不过,虽然匈牙利科学家认为那种异常现象就是暗光子,但加州大学的分析并不支持这一观点,而是认为这代表了一种新的轻质中性玻色子。玻色子既包括光子,也包括希格斯玻色子这类传递作用力的粒子。但不同于传递作用力的其他粒子,他们提出的新粒子只与中子发生相互作用,不与质子和电子发生相互作用。因此,他们将之命名为“疏质子x玻色子”。

加州大学欧文分校的研究团队使得匈牙利科学家的实验获得了关注,科学界开始作出回应。然而,尽管参与大型强子对撞机实验的科学家备受称赞,匈牙利科学家却受到了质疑。

是什么导致了这种区别对待?

虽然人们提到了很多因素,包括匈牙利科学家的名声,但真正的原因似乎更加微妙:预期,以及对预期的背离。

在科学研究中,人们往往会按照新的观点与现有认知体系的背离程度来判断其价值。这些体系不仅是科学方面的,也包括社会方面的。但在解决由来已久的物理谜题时,比如暗物质的构成(它到目前为止都无法用传统的物理理论来解释),来自体系之外的观点也许至关重要。

针对铍-8实验的“第一击”来自科学方面:它所需要的宇宙模型要求物理学大大超出标准模型预测的范畴。

虽然加州大学欧文分校的团队发现,匈牙利科学家的数据并不与任何已知实验相冲突,但他们用来解释那种新粒子的模型必须是一个错综复杂的模型。毕竟,他们不得不解释的一点是,为什么这种新粒子在之前多年的实验中从未被发现过。他们提出的这种新粒子只与中子而不与质子产生相互作用,并且是迄今未知的一种作用力,其作用距离约为质子直径的12倍。正是这个模型令很多科学家生疑。

“问题在于,大自然为什么要选择如此复杂的一个模型来解释这一现象?”纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所的物理学教授鲁文·埃西格(rouven essig)说。

“标准模型为我们提供了一个如此美丽、如此一致的理论。”埃西格说,“如果某个东西与它格格不入,甚至需要一个独特而复杂的新模型来加以解释,我们会对此深感怀疑。”

从科学角度来讲,铍-8实验的其他方面也令人生疑。

那些匈牙利实验人员主要研究核物理学,而不是粒子物理学;此外,他们的探测结果来自于一个小型装置,其灵敏性与大型强子对撞机的两个大型尖端探测器(atlas和cms)相差甚远。

之前,匈牙利科学家曾在2008年和2012年发表了两篇论文,分别声称发现了一种能量为12mev的粒子和一种能量为13.45mev的粒子。匈牙利科学院核研究所的研究人员似乎有一个倾向,只撰文讨论他们在铍-8实验中探测到的异常现象,有些人把这视为一种证实性偏见。

这些担忧构成了对铍-8实验的“第二击”。不过,第二击与其说来自科学方面,不如说来自社会方面。

“科学界之所以存在质疑,是因为这不是一个我们认为会有物理学新发现的地方。”加州大学欧文分校理论物理学家蒂姆·泰特(tim tait)说。

他表示,这既是指提出上述新粒子的匈牙利实验室,也是指新粒子所属的类别——物理学家认为,作为一种质量较轻的粒子,如果它真的存在,那么在以前的实验中肯定早就被发现了。而且,科学界根本没想过,那个匈牙利实验室会是取得物理学新发现的地方。

如果这些匈牙利物理学家的理论是正确的,那么标准模型或许将被推翻。

泰特说,从个人层面上升到群体层面时,这些预期会导致某些实验或者某些地方被认为天生就更值得信任。他说,在这一点上,双光子凸起几乎就是教科书般的例子。

后来被称为双光子凸起的那个波动,是在大型强子对撞机进行了一次升级后检测到的。此番升级使得大型强子对撞机能以更高的能量运行。物理学家预测,在这样的能量强度下,有可能产生新的粒子。在知名物理学家开展的项目中,在不久前发现希格斯玻色子的那处设施里(总之是一个人们预期会发现新粒子的地方),即使新粒子与标准模型严重不符,似乎也不会显得那么可疑。

“很多人提出各种理由来证明,双光子过剩是激动人心的大事件,哪怕他们明知这不具有统计显著性。”泰特说,“我觉得,这在很大程度上归结于这样一个事实:大型强子对撞机进行的那些实验是人们非常熟悉的领域。我们信任那些研究者,他们知道自己在干什么,而且他们的探测器非常先进。”

科学家把声誉和标准理论等启发式方法作为临时的经验法则,这是有道理的。在判断一个新的实验时,科学家只能从实验人员和实验本身入手。虽然实验数据常常被视为理论与真相之间的最终仲裁者,但实验本身并非绝对可靠。正如科学社会学家哈里·柯林斯(harry collins)在其“实验者的回归”理论中指出,真相只能被好的工具发现,但好的工具只有在发现真相后,才被认为是好的工具。

长期以来积累的好名声,或者一组很容易与现有知识融合的数据,提供了一种额外的保证,让这种回归(或者其他可能存在的失真)在新观点中无法发挥作用。

但是,这些启发式方法显然存在缺陷。双光子过剩就是一个重要证据:虽然出身高贵(大型强子对撞机),但这种所谓的新粒子实际上只是统计学上的一个异常,它获得的所有关注都名不副实。而那支名声不显的匈牙利团队虽然受到普遍质疑,但还没有人对他们的实验结果提出任何重大异议。

再举一个例子,这次来自宇宙学领域。2014年3月,哈佛-史密森天体物理中心一位研究人员领导的一支bicep2望远镜观测团队宣布,他们发现了宇宙微波背景辐射中的极化现象,这将证明,宇宙膨胀所造成的引力波是真实存在的。人们对这一发现期待已久,因为宇宙学领域的主流理论宇宙膨胀理论早已作出了相关预言,只是之前从未被观测到。因此,他们的发现最初受到了热烈追捧。它符合人们对研究结果和发现者的预期,因而很容易根据表面判断被广泛接受。然而第二年,事实证明,那个信号归因于宇宙尘埃。

面对这些困境,我们不禁要问:有没有更有效的启发式方法来判断新的研究结果呢?

如果答案是“没有”,那也很容易解释。

毕竟,很难想出其他标准来从表面上评判新的物理发现。如果对局外人和非主流理论给予太多关注,仔细跟进研究,会让人目不暇接,也会占据科学家研究最有希望的线索所需要的宝贵时间。在广袤的科学领域,出现以上这些失败的事例实属正常,也应该在我们预料之中。

“对于新的物理模型,我们的评判标准常常是,它能不能很好地解释物理现象,以及它够不够简单明了,但大自然也许并不在乎我们的喜好。”

而且,科学史研究者认为,文化上不大可能出现这种巨大的转变。

“一个群体的行为方式是在长期的社会发展过程中形成的,由权力结构、长期训练、奖励机制、竞争规则以及不同组织内部和组织之间的协作共同塑造。”马克斯·普朗克科学史研究所研究员罗伯托·拉利(roberto lalli)说。他指出,历史已经表明,物理学(比如理论物理学和粒子物理学)中的亚文化相对稳定,像欧洲粒子物理研究所这样的机构和体系内的观点可能会被继续认为是最可靠的。

“之所以会有这种态度,不仅是因为存在权威偏见,它还与实验组织内部评审制度的第一手资料有关。”拉利说,“这创造了一个信任体系,这种体系不会突然之间发生改变。”此外,社会压力,比如为了争夺科研经费和大学职称,也使得人们更加不愿接纳非主流观点。

但为这个体系寻找新标准仍然是可以实现的,而且也理应如此。在数字世界里,想要引起关注就像是在千百万个声音中呐喊,崇高的声望很难获得,而且狭窄的学术就业市场使很多人才未能进入那些最著名的机构。不过,局外人的观点有助于打破回声室效应。通常,在一个相对封闭的圈子里,一些意见相近的声音不断重复,导致圈子里的大多数人都认为这就是事实的全部。

可以说,历史上最杰出的物理学家之一最初就是一个局外人。

1905年,阿尔伯特·爱因斯坦提出相对论和光量子假说的时候,他只是瑞士专利局的一名低级职员。尽管20世纪初物理学界的社会结构与现在大为不同,但爱因斯坦的经历表明,当今的局外人观点也许需要经过时间的洗礼,才能被广泛接受。

“爱因斯坦的观点过了很久才成为新标准框架的一部分。”拉利说,“这耗费了多年时间,也付出了很多努力,包括重新表述以前的知识,以及充分理解新理论带来的深刻影响。”例如,爱因斯坦的光量子假说最初曾遭到普遍排斥,直到上世纪20年代发现康普顿效应后,才被广泛接受。

现在,想让同样的事情发生,拉利说,这“未必需要文化上的改变。来自权威之外的新想法会逐渐囊括进主流文化中。”

至于备受信赖的标准模型,物理学家们承认,在现有理论之外,还有很多我们可能不知道的东西。正如物理学教授埃西格所说,“对于新的物理模型,我们的评判标准常常是,它能不能很好地解释物理现象,以及它够不够简单明了,但大自然也许并不在乎我们的喜好。”

这不是人类第一次意识到大自然远比我们预料的更加复杂。20世纪初,当科学家首次开始进行原子级别的实验时,他们发现,粒子的行为根本不遵守他们所知的物理定律。量子物理学的诞生要求科学家重新思考他们对宇宙定律所知的一切,最根本的,抛弃他们从课本上学来的知识。

而在粒子物理学领域,要想塑造一种新文化,不需要如此程度的颠覆。只要在课本中加入几个新章节,也许就够了。

翻译:于波

来源:nautil

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