當史蒂夫·霍金說希格斯玻色子的發現會讓物理學變得無聊時,他的意思是什么?
讓我總結一下史蒂夫·霍金所說的關于希格斯玻色子讓物理學變得無聊的事情,這也讓我們想起了霍金很久以前寫過的一些東西(摘自《時間簡史》(1988),重點是后加的)
我對黑洞做了很多研究,如果黑洞不存在,那一切都是浪費時間。但如果是這樣的話,我將贏得《私家偵探》雜志 4 年的訂閱權。如果黑洞存在,基普將在頂級公寓里住一年。當我們在 1975 年做出這個賭注時,我們 80% 確定 X-1 是一個黑洞。現在,我有 95% 的把握,但還不確定。
黑洞尚未被歸類為“已發現”。我們希望在 2016 年或 2017 年從事件視界望遠鏡獲得第一張照片,目標是我們銀河系的黑洞,人馬座 A*。如果事件視界望遠鏡能給我們第一張黑洞照片,我們就不會感到無聊——那真是太棒了。如果事件視界望遠鏡向我們表明我們的星系中不存在黑洞——但今天所有的證據都表明黑洞確實存在——我們可能不會對此感到高興。我們會失望的。我們會非常失望,而事件視界望遠鏡團隊的人們最好將四年的私家偵探送給今天活著的每一位物理學家。
史蒂芬·霍金可以輕松地說,希格斯玻色子的發現會讓物理學變得無聊。所以首先讓他談談黑洞——他正在研究什么——然后我們再回到這個話題。
希格斯玻色子是粒子物理學(在某些方面),黑洞是天體物理學。當然,天體物理學并不相信一切都起源于黑洞——只有愛因斯坦和他的黑洞電子。但這些預測黑洞的理論對于天體物理學來說非常關鍵。即使黑洞不存在,也不會有新的天體物理學發現,甚至天體物理學。至少一百年內不會有新的發現,因為該領域將被分割成幾十個不同的模型,每個模型都很好地解釋了數據的某些部分,而其余部分卻很糟糕。與此同時,希格斯玻色子與標準模型的其余部分非常吻合,如果沒有它,研究現場就會發生嚴重的爆炸。
你可能會問,希格斯玻色子的出現不是意味著我們已經解決了粒子物理理論嗎?
看來你被科學還原論誤導了哪些物理學家是射手,在科學還原論中,你通過將某物分解成更小的部分來解釋它是如何工作的,這些部分又由更小的部分組成,依此類推 - 一旦你深入到底部,你就可以解釋一切準確。我們找到了希格斯粒子!當我們看到希格斯粒子與其他基本粒子相互作用時,我們得到質子、中子和電子,我們可以理解化學,當我們理解化學時,我們可以解釋生物學,等等。現在,撇開這個理論是否正確不談(這是一個我不想討論的復雜的哲學和沖突問題),它并不完全正確。唯一研究希格斯玻色子的物理學家是粒子物理學家。
每個人都有自己做物理研究的方式,甚至他們研究的物理物質理論上也是由希格斯玻色子組成的——宏觀現象是如此的不變,希格斯玻色子的存在(或不存在)對宏觀現象沒有影響。我可以使用假設聚合物分子不存在的彈性理論,或者假設彈性和聚合都不存在的理論等來分析大紅色大理石,它們都會得出相同的結論,即頂部彈性現象本身來自于希格斯玻色子還是比格斯玻色子。
我將在文章后面給出這些例子貝語網校,基于一些具體而有趣的問題,來證明粒子物理學是否就是這一切的終結。無論希格斯玻色子是否被發現,科學家仍有很多東西需要研究。
您最終可能會問,學習新東西是否需要反復試驗?這是陳述問題的好方法。
關鍵是,作為一名科學家,你總是希望相對錯誤。正如艾薩克·阿西莫夫所說:
當人們認為它確實是平坦的時,他們就錯了。當人們認為地球是球形時哪些物理學家是射手,他們也是錯誤的。但當你仔細想想,認為地球是球形的與認為地球是平的一樣都是錯誤的,你的觀點是兩者結合起來都是錯誤的。
如果希格斯玻色子不存在,那將不是一個好錯誤——錯誤在于球形地球理論發現地球實際上有點平,這就是為什么當時人們對地球實際上是平的感到驚訝。一個雞蛋。形狀。對于粒子物理實驗來說,這個錯誤就是尋找希格斯玻色子。你如何了解后來被認為不存在的東西?
因為如果粒子物理學沒有發現希格斯玻色子,那就是錯誤中的錯誤。這就像在世紀之交醒來時發現地球是球形的理論,然后,經過一些反常的超自然活動,實際的地球形狀像煎餅一樣。我們如何繼續研究這個問題?當一切都出錯的時候,就會讓我們只想放棄,等待宇宙扔給我們下一個行星星系來研究。
所以,希格斯玻色子并不會讓物理學變得無聊。相反,它使粒子物理學變得可行。