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物理哲学家:大型强子对撞机已经打破了物理学
发表日期:2019-05-30 01:18| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:除了希格斯玻色子之外,大型强子对撞机(LHC)还没有发觉任何新的根基粒子。这对粒子物理学家来说无疑很是失望,由于他们相信这个巨型的粒子加快器该当能找到更多的新粒子、额外的空间维度、微型黑洞、新的对称性、暗物质,或者其他完全分歧的工具。然而,这

  除了希格斯玻色子之外,大型强子对撞机(LHC)还没有发觉任何新的根基粒子。这对粒子物理学家来说无疑很是失望,由于他们相信这个巨型的粒子加快器该当能找到更多的新粒子、额外的空间维度、微型黑洞、新的对称性、暗物质,或者其他完全分歧的工具。然而,这些期望全都落空。

  之所以粒子物理学家相信,大型强子对撞机能发觉除希格斯玻色子之外的工具,是由于目前最好的物理学理论——粒子物理尺度模子,不是“天然的”。

  论点大致是如许的:希格斯玻色子有别于尺度模子中的其他粒子。其他粒子的自旋位1或或者1/2,但希格斯粒子的自旋为0。正由于如斯,量子涨落对希格斯粒子的质量做出了更大的贡献。这让粒子物理学家认为,一旦碰撞能量足够高,在制造出希格斯粒子的同时,必然会有此外工具随之呈现。

  在物理学中,天然性(Naturalness)是指物理理论中呈现的自在参数或物理常数之间的无量纲比值该当取“1数量级”的值。也就是说,一个天然理论的参数比该当是2.34,而不是234000或0.000234。从这个意义上来讲,令人对劲的物理学理论该当是“天然的”,这一要求是上世纪60年代在粒子物理学范畴兴起的一种思潮。它是一种美学尺度,而非物理学尺度。

  然而,粒子物理尺度模子在手艺上是不天然的概念并没有现实意义,由于这些被认为是麻烦的量子贡献是无法观测到的。因而,天然性的缺乏完满是一个哲学上的难题,关于它的辩说源于一个底子性的迷惑:什么工具一起头需要用科学注释?若是不克不及观测到,那就没有什么好注释的了,为什么我们还要谈这个?

  数十年来,总有人会相信天然论。但现实上,基于天然论的大型强子对撞机预测并没有见效。那么,粒子物理学家最终会丢弃天然性的概念吗?

  然而,粒子物理学家对他们此前所做出的较着失败的预测连结缄默。除了欧洲核子研究组织(CERN)理论小组担任人、天然论最无力的倡导者之一Gian Francesco Giudice在2017年颁发了一篇认可有问题的论文之外,没有情面愿认可有什么处所出了严峻的问题。

  也许粒子物理学家只是但愿没有人会留意到他们的错误,更不消说这些错误曾经在所有出书的文献中呈现了。一些粒子物理学家正忙于发现新的天然论,预测新的粒子只会呈现鄙人一个更大的对撞机上。

  对于粒子物理学家而言,这可能是一个欠好的环境,但对于哲学家而言,这是一个很好的环境,由于他们对别人的问题最感乐趣。南加州大学(University of Southern California)的物理哲学家David Wallace认为,大型强子对撞机曾经打破了物理学。为此,他比来写了一本名为《天然性与出现》(Naturalness and Emergence)的书。

  关于粒子物理学家预测的失败,Wallace在书中写道:

  “我认为,任何这种天然性的失败,都有可能粉碎我们对理论间还原的整个理解布局,因而,物理范畴的危机可能比人们有时认为的要严峻得多。”

  在科学哲学中,“理论间还原”是指在必然前提下,一个合用范畴更广的理论能够还原为形式更为简练的理论。例如,在速度远小于光速的环境下,狭义相对论能够还原为牛顿力学。

  Wallace在书中进一步写道:

  “若是天然论在粒子物理学和宇宙学中完全失败,则就没有靠得住的方式论论据来假设它们无处不在(好比在统计力学中)。”

  迄今为止,粒子物理尺度模子曾经成功地注释了来自卑型强子对撞机的每一个数据片段。不管如何,这个理论都长短常成功的理论。若是有人利用一个尺度来评估理论的黑白,那么,出问题的会是提出尺度的人,而不是理论本身。

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