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物理學界的末日:記兩位物理學家的一個賭局(一)
送交者: 對對眼 2017年07月11日12:02:23 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

1994年夏西西里島上一個夜晚,兩位物理學家在當地一家飯館談起當時物理學界灸手可熱的超弦理論。其中一位是時任普林斯頓教授並曾摘取諾獎桂冠的高能物理學家和超弦理論學家大衛·格羅思。另一個也是在高能物理領域頗有建樹和名望的波士頓大學物理教授肯尼斯· 雷恩。兩位科學家對超弦理論的看法很不相同。前者對這個理論充滿激情和期待,認為這是自70年代標準模型成型後,物理學界唯一可望能進一步發展並形成最終大一統理論(TOE,從而最終揭示和解釋宇宙起源之迷的科學理論。他認為理論物理不搞超弦就沒有前途。而另一位則持相反意見,認為它僅僅是一套更象是數學理論的體系,還遠談不上科學,甚至很可能是套根本謬誤的理論。他認為象哈佛、麻省和普林斯頓大學等著名大學的物理系把90%以上的資源用在超弦理論的研究上是完全錯誤的決定。

酒足飯飽之後,聊興正濃的兩位科學家對超弦理論中的一個重要環節即所謂超對稱性(SUSY)的實驗前景打了個賭:將來有朝一日建造起足夠強大的高能對撞機  LHC後,如果發現了SUSY所預言的超對稱粒子,那麼反方雷恩教授就在瑞士一家最有名的餐館Girardet請對方吃飯。如果找不到超對稱粒子, 那么正方格羅思在同樣這家餐館宴請雷恩。

為了避免正方以對撞能量不夠高,如果繼續加大能量就會發現證據為藉口,始終不願認輸,雙方各自在餐巾紙上寫下了裁定賭局勝負的規則:用高能物理界衡量給定粒子束截面的粒子撞擊事件數目的逆飛靶來裁定,以50逆飛靶為限。亦即在50逆飛靶內如果找到超對稱粒子存在的證據,則當然反方願賭服輸宴請正方。否則,50逆飛靶內找不到任何超對稱粒子的蹤跡,則反方贏,正方輸。

兩位物理學家打賭的那一年,正值歐洲的核物理研究中心CERN開始擬定建造一台具有超高能量的粒子對撞機LHC的計劃。20089LHC初步建成並投入試驗和檢測。2012年初戰告捷傳來來捷報:希格斯粒子被LHC首次驗證。大眾媒體也異常興奮,大量報導了這一發現。其實物理學界都心知肚明。當初建造LHC的真正目的不是驗證希格斯子。因為標準模型的內容早已有無數實驗驗證。希格斯子的發現是水到渠成的事,誰都不會覺得十分驚奇和興奮。而當時媒體的渲染誇張只不過是CERN借媒體對外炒作的公關手段而已。科學界真正期待的是用LHC來驗證超對稱粒子的存在。一旦發現,將無疑是給超弦理論這個理論上完美無缺而又幾乎無法通過實驗來驗證的近乎玄學的理論的一個最有力的支持!從此上帝將被徹底踢出去,因為人類已經有了能夠解釋宇宙起源和一切奧秘的萬能的大一統理論。人類從此可以自豪地宣稱:我就是上帝!這一天是多摸的令人興奮,令人期待啊!紐約城市大學(CUNY)的日裔物理學家和大眾科普家加來道雄有一次面對採訪記者得意洋洋地說,有了這套理論,人類可以把用來解釋宇宙一切奧秘的理論濃縮在兩寸見方的公式里。

然而畢竟有相當多的物理學家對此並不十分樂觀。他們小心翼翼地提醒道:萬一對撞實驗始終找不到超對稱粒子怎麼辦?這無疑將給超弦理論乃至整個理論物理學界一個沉重打擊。他們把這種結局稱為物理學界的末日(doomsday scenario)。因為,正象前面提到的格羅思教授所認為的那樣:自標準模型完善成型後,理論物理學界不搞超弦理論就沒有任何前途。人們對物理世界的認識也許永遠就停留在標準模型的水平,而沒有任何實質性的進展了。


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