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從歐洲最近的高能粒子實驗重新審視自然主義
送交者: 中央2套 2017年03月20日11:46:44 於 [茗香茶語] 發送悄悄話

最近一二年的歐洲高能物理實驗可以幾乎判除了宇宙自發和無目的產生這一被當代無神論科學哲學所追捧的宇宙觀的死刑。隨着標準模型中最後一個粒子希格斯粒子被前幾年的高能對撞實驗被證實,在LHC工作的歐洲科學家不斷加大對撞實驗的能量以期找多更多的稀有粒子和物質,然而那些關鍵的,被用來解釋宇宙自發產生的所謂超對稱粒子毫無蹤跡可尋。

眾所周知,直到上世紀60年代下半頁,宇宙學被無神論哲學背景下的所謂宇宙恆穩態論(steady-state)所把持。該理論認為宇宙自給自足,自有永有,既沒有開端,也沒有終結,不生也不滅,不增也不減。因此宇宙不需要解釋來源:它本來一直就在那兒,沒有創生,更無所謂終結。這一理論看上去很自然,尤其是它不需要解釋宇宙的緣起,讓很多持自然論的科學家感到很舒服。

但比利時的神父兼天文學家喬治勒梅特(George Lemaitre)在求解愛因斯坦的相對論方程時,發現宇宙有個起始點。於是他提出宇宙是在過去某個有限的時間起始點由一個質點(cosmic egg)突然炸開而形成的理論。當他把這一想法告訴愛因斯坦時,愛因斯坦覺得難以置信:宇宙居然是某個時間起始點上突然形成的,從此有了空間和時間。這簡直太不可思議了!!

當然這一理論在當時的物理學界倍受責難和譏諷。尤其是恆穩態理論的倡導者霍伊爾本人更是將這個理論諷刺為宇宙“砰的一聲炸出來的理論”(即 “big bang theory”。“大爆炸”這一名稱即由此而來)。 

然而,1967年,新州貝爾實驗室科學家無意中發現的宇宙背景輻射給大爆炸理論注入了強有力的生命力。以後隨着越來越多的證據被發現,人們不得不接受大爆炸理論為正統,而霍伊爾的恆穩態理論被徹底淘汰出局。勒梅特神父本人在臨死前看到了這一天。他在病榻上對採訪的記者說:能在有生之年看見自己的理論被證實是他最大的安慰和獎勵。

但事情並沒有就此結束。大爆炸理論讓人不得不思考這樣一個哲學問題:宇宙為什麼會在沒有時間沒有空間的某個“起始點”突然產生?這僅僅是個毫無特殊意義的,毫無目的的莫名其妙的事件嗎?

為了避開這些哲學上的考問,20世紀的無神論科學家們挖空心思尋找宇宙自然起源的理論。霍金的所謂路徑積分模型在數學上玩了個把戲,引入純虛擬的時間/空間,通過虛擬時間消除大爆炸的奇點和起點,“自然而然”地引入大爆炸。然而畢竟是虛擬的數學空間,毫無實證意義,因此該理論並未獲得重視。

另一條尋求宇宙自然起源的理論便是流行了將近40年的所謂(超)弦理論。該理論認為宇宙及其各種基本粒子和力只不過是某種弦的振動而已。這種振動可以產生五花八門各種各樣的宇宙。我們所處的宇宙只是其中一個。沒有任何特殊性和目的性,只是我們的宇宙陰錯陽差恰好存在符合生命得以生存和進化並最終出現人類的條件而已(即所謂人擇原理)。

這一理論不但因其數學上的性質更因其能將宇宙的基本粒子和力在弦振動模型中統起來被科學界廣為接受和追捧,養活了一大幫靠次此理論吃飯的理論物理學家。當然這一理論背後的宇宙自然主義起源論哲學自不待言。

然而,這一理論雖然在數學上因其漂亮性質可以成為一種包羅萬象的最終體系(即TOE, theory of everything)外,在實證上卻是個很大挑戰。尤其是超弦理論中的超對稱里粒子的存在,一直是科學家們試圖尋找和證實的東西。

過去,由於受高能物理粒子實驗手段的限制, 人們無法進行這樣的粒子實驗。然而2012年歐洲的高能例子實驗室發現並驗證了希格斯子,成了轟動一時的新聞。科學家們在此鼓舞下再接再厲,不斷加大質子對撞的能量。直到一年多前,對撞能量已經成功增加到13-TeV。如此強大的能量使科學家們堅信足以找到超對稱粒子---如果它們的確存在的話。

可惜,事實與願望相反,幾次實驗下來,除了標準模型所預測的粒子外,沒有找到任何其它粒子存在的蹤跡。這無疑與給了這些科學家一瓢冷水(即便不是當頭一棒)!!

那些一度狂熱追捧超弦理論的科學家不得不再一次重新審視他們的宇宙模型,尤其是背後的自然主義哲學。有的科學家甚至這樣說道:(長期以來)自然主義一直是探索宇宙自然產生之原理一直是如此強大的動力,一致一旦發現毫無證據可言本身便成了一個重大發現:“Naturalness is so well-motivated,that its actual absence is a major discovery.”-



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