沈致远先生关于:中国的“超级对撞机工程”争论

 

刚刚收到沈致远老先生发过来的他关于建造对撞机的文章,客观分析了当前中国关于建造超级对撞机工程的各方意见并提出了自己的建议。

我们也有相关意见和建议,下一篇博文发布。

附1

筹建大加速器的争议

沈致远

最近对我国是否应筹建大加速器有不同意见,中科院高能所王贻芳及数学家丘成桐主张在我国建立大加速器,杨振宁反对建立,双方各执己见进行争议。本文试图分析各种方案之利弊,并提出建议。

丘成桐意见简介

丘成桐力主在中国建立的巨型对撞机,比欧洲联合核子中心(CERN)的大型重子对撞机(LHC)能量高出五到十倍!他为此专门撰写了一本书,题为:From The Great Wall to the Great Collider ,《长城与大对撞机》。将大对撞机与长城相提并论,以强调其重要性和与中国的关系。他主张大对撞机应建在山海关附近。他在北京召开会议进行宣传时,请来诺贝尔物理学奖获得者格罗斯(D. Gross)及弦论“教主”威腾(E. Witten)以壮声势。丘成桐毫不讳言,建立巨型对撞机目的在于验证超对称理论。

杨振宁反对意见摘要

一.1989年美国开始建造世界最大的对撞机(SSC),预算预估为30亿美元,后追加到80亿美元。1992年美国国会终止此计划,已白费了约30亿美元。造大对撞机是无底洞。欧洲联合核子中心(CERN)的大型重子对撞机(LHC)总共花费100亿美元,中国建议的超大对撞机总预算不可能少于200亿美元。

二.中国仍然是一个发展中国家,人均GDP少于巴西、墨西哥、马来西亚,中国有许多急待解决的环保教育医药保健等问题。建造超大对撞机对解决这些燃眉问题不利。

三.建造超大对撞机必然将挤压其他基础科学的研究经费。

四.为什么不少高能物理学家赞成建造超大对撞机?原因为:

A.七十年来高能物理学成就辉煌,验证了“标准模型”,对三种基本力有了深入了解。但还有两项大问题没有解决:1,对第四种力(引力)的了解存在基本困难;2,未能统一力与质量。

B. 有些高能物理学家希望用超大对撞机找到超对称粒子。找超对称粒子很多年完全落空,多数物理学家包括我在内认为超对称只是一个猜想,没有任何实验根据。希望利用超大对撞机发现此猜想粒子只是猜想加猜想。

五.七十年来高能物理的大成就对人类生活没有实在好处。所建议的超大对撞机真能建成,三、五十年内对人类生活不会有实在的好处。

六.中国建立高能所已三十多年。如何评价这三十多年的成就?今天世界重要高能物理学家中,中国占有率不到百分之一、二。建造超大对撞机,其设计以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人主导。如果能得诺贝尔奖,获奖者会是中国人吗?

七.不建超大对撞机,高能物理就没有前途了吗?我认为至少有两个方向值得探索:A,寻找新加速器原理;B,寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。

 

王贻芳答辩摘要

一.杨先生反对的第一点理由是造大型加速器是无底洞。美国超导超级对撞机失败的原因很多,包括当时的政府赤字、美国两党政治斗争、德克萨斯与其他地区竞争等。预算超支绝不是SSC失败的主要原因。对美国来说SSC半途下马是极为错误的,它使美国失去了发现希格斯粒子的机会,失去了国际领导地位,到现在还没有翻身。当年美国科学界反对SSC的理由跟我们今天在中国听到的很相似。事实上SSC的终止并没有让任何科学家获得经费的增加。

我们规划的大型对撞机项目(以周长为100公里算)分两步走:第一步正负电子对撞机(CEPC)建设阶段,约在2022—2030年间,工程造价约400亿人民币。如果这第一步成功,可以走第二步,质子对撞机(SPPC)阶段,工程造价在1000亿人民币以内,时间是在2040—2050年左右,减去国际贡献约30%,中国政府出资约700亿人民币(每年70亿)。怎么会是无底洞?

二.杨先生反对的第二点理由是中国目前仍然是一个发展中国家,还有亟待解决的民生问题,超大型对撞机不是燃眉之急。民生问题当然要解决,但我们也要考虑长远发展要有领先世界的能力。高能物理研究物质的最小结构及其规律,采用的手段从加速器、探测器到低温、超导、微波、高频、真空、电源、精密机械、自动控制、计算机与网络等,很大程度上引领了这些高技术的发展并得到广泛应用。建造大型对撞机可以使我们领先国际达几十年,使一些重要技术产品实现国产化并走到世界最前沿,可以形成一个国际科技中心吸收国外智力资源,可以培养几千名能创新的顶尖人才,怎么不是燃眉之急?

一个大国,没有对人类文明的贡献,很难说话响亮,这影响中国在世界上获取利益。从占GDP的比例来看,大型对撞机的造价(即使包括SPPC)并没有超过1980年代的北京正负电子对撞机。下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇。首先新发现的希格斯粒子质量很低,使我们有可能提出环形正负电子对撞机这个方案来研究它,还有机会改造成质子对撞机。我们有北京正负电子对撞机的经验,我们有技术和人员队伍的积累。这个机遇窗口只有10年,失去了,下一次就不知道是什么时候。

三.杨先生反对的第三点理由是建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费。中国的基础研究经费目前占研发经费的比重大约是5%,国际上发达国家一般是15%。中国基础研究经费还有巨大的增长空间,大约每年1000亿人民币以上,CEPC不会挤压其他基础科学研究的经费。

四.杨先生反对的第四点理由是高能物理学家想寻找的“超对称粒子”和“量子引力化”都未被发现,希望用对撞机发现猜想中的粒子也是不会成功的。建造大型对撞机的目标不是那样。我们的目标简言之:粒子物理目前的标准模型只是一个在低能情形下的有效理论,需要继续发展更深层次的理论,虽然现在已有一些超出该模型的实验证据,但需要更多的实验证据指明发展方向。目前已知的标准模型中的问题大部分与希格斯粒子有关,更深层次的新物理应该会从希格斯粒子处露出蛛丝马迹。CEPC可以将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右,比LHC好10倍,这就可以确认希格斯粒子的性质,判断希格斯粒子是否与标准模型预言完全一致。无论LHC是否发现新物理,CEPC都是需要的。如果有新的希格斯粒子耦合形式,我们可以进行第二阶段,建造大型质子对撞机,寻找造成偏差的原因。这个原因当然可能是超对称粒子,也可能是其他粒子。

五.杨先生反对的第五点理由是七十年来高能物理的大成就对人类生活没有实在的好处,未来也不会有好处。七十年来,高能物理发展出的技术与生活息息相关。没有高能物理,就没有同步辐射光源、自由电子激光和散裂中子源等装置,我们现在的许多生物、地质、环境、材料、凝聚态等方面的进步就无从谈起。没有高能物理,今天医院里的很多检查与治疗就不会存在,许多人的生命会缩短,生活质量会降低。没有高能物理就没有WWW网,人类从WWW网中得到的收益,远大于对高能物理的全部投入。中国建大加速器对我们有什么实际的好处呢?第一阶段300亿人民币的投入,至少使我们可以在以下技术方面实现国产化,并领先国际:a)高性能超导高频腔,b)高效率大功率微波功率源,c)大型低温制冷机,d)高速抗辐照硅探测器、电子线路与芯片等。

六.杨先生反对的第六点理由是高能所三十年来的成就不高,超大对撞机90%的工作将由非中国人来主导,诺贝尔奖也不会是中国人。从建立北京正负电子对撞机开始。国家对高能所在高能物理研究方面的投入,主要科学设施是北京正负电子对撞机(2.4亿元,1984年),北京正负电子对撞机重大改造工程(6.4亿,2004年),和大亚湾中微子实验(1.7亿,2007年)等,一共约10亿元人民币,投资不算多。这些投入取得的成果与国内其它领域相比不少。我们的成果可以跟他们比肩,至少我们现在是国际高能物理领域四大实验室之一(CERN,Fermi,KEK,IHEP)。将来超大对撞机70%的工作将由中国人来主导。我们有信心和能力独立完成CEPC。当然从国际合作考虑,还是需要放手一些工作内容。至于质子加速器的工作,我们目前确实经验不足,但我们还有二十多年,以我们过去三十多年进步的记录来看,是可以完成的。至于中国人得诺贝尔奖,不是国家对基础科学投入的目的。我们希望中国有一个CERN这样的研究机构,至于有没有人得诺贝尔奖,并不重要。

七.杨先生反对的第七点理由是高能物理的前途在“新加速原理”和“几何理论”,不在大型加速器。“新加速原理”确实是一个加速器发展的重要方向,无论是束流品质还是能量利用效率,都还有太长的路要走。高能物理不能等待这个新技术成熟。至于“几何理论”,或是“弦理论”,不是实验物理学家现在考虑的问题。

 

综合分析

丘成桐力主建巨型对撞机用意何在?为什么弦论“教主”威腾支持?超对称理论假设现有基本粒子均有质量极大的伴随粒子(玻色子费米子)[1],LHC在14太电子伏内未发现,超对称者寄希望于巨型对撞机。超对称者人微言轻,希望弦论者参加壮大声势;弦论靠超对称才包括费米子,“教主”当然乐观其成。丘成桐证明“卡拉比(E. Calabi)—丘定理”获得菲尔兹奖。该定理有关高维空间中拓扑结构,成为超对称论及弦论的数学基础之一。如巨型对撞机能发现伴随粒子,丘成桐就对物理学也有重要贡献,这就是他力主建立巨型对撞机的动机。他主张巨型对撞机建在山海关附近,该处邻近唐山地震多发区,不是适当的建机地点。

20世纪是物理学高速发展的黄金时代,在相对论及量子力学成功的基础上,开始进行对基本粒子的研究,发展出量子场论,主要实验工具是加速器。随着加速器能量的提高,新的基本粒子一个又一个地被发现。当时物理学家普遍认为:只要继续提高加速器能量,基本粒子物理学就会相应发展。这就是美国提议建造SSC以及CERN建造LHC的理由。LHC建成后,在质量约为0.115太电子伏处发现希格斯粒子,如美国费米实验室的太电子伏加速器(Tevatron)未被能源部强制关闭也会发现。往后事态的发展出乎意料,从Tevatron发现的顶夸克质量为0.173太电子伏起,直到LHC最高能量14太电子伏,在如此辽阔的能量范围内,LHC迄今未发现新基本粒子。一种可能是在此能量范围内不存在新粒子,另一种可能是LHC对新粒子的分辨能力有问题。LHC利用正负质子对撞以产生高能量,两者均具有强作用,对撞后产生大量已知强子(重子及介子)及其复合态和激发态,形成检测器之背景噪音,其强度超过所要检测粒子的信号100亿倍!在如此强烈的背景噪音下搜寻新粒子,比大海寻针更难。LHC 实验物理学家利用统计方法以消除背景噪音,其有效性决定于所采用的统计参量是否正确,稍有偏差难免沧海遗珠或鱼目混珠。虽然LHC发现希格斯粒子已被主流物理学家认可,但仍有人怀疑,对希格斯粒子的实验结果有两个疑点:一,发现两个不同质量(相差约0.4%),不像基本粒子而更像复合粒子;二,自旋不能肯定为零,如自旋非零肯定不是希格斯粒子。王贻芳提出第一阶段目标为验证希格斯粒子参量是中肯的,但更应验证是否为鱼目混珠,这关系到LHC消除背景噪音统计方法是否可靠,必须彻底弄清楚。

解决背景噪音问题更有效的办法是采用轻子取代质子,轻子无强相互作用,轻子对撞机的背景噪音比质子对撞机低得多。现有的轻子对撞机采用电子,电子质量只有质子的1836分之一,很难加速到高能量而且成本过高。缪(m)子的质量比电子重207倍,建成环形对撞机可大幅度提高能量并降低成本。缪子是不稳定粒子,寿命为2.2x秒。根据狭义相对论,当粒子加速到非常接近光速时寿命可大为延长,对缪子已由实验证实。建造缪子环形对撞机在原则上不成问题。唯一实际问题是,缪子注最终衰变时产生有害健康的高密度中微子流,可建造在人迹不到处通过遥控遥测解决;中微子流还可用来建造中微子工厂用以研究中微子的性质,一举两得。建立缪子环形对撞机是换代升级,意义重大。

杨振宁以美国停建SSC为例证明建造巨型对撞机为无底洞的意见与事实不符,但他反对在目前建立超巨型对撞机以及应先研究新加速原理的建议是可取。加速器能量的提高是不断创新换代的结果。从第一代高静电加速器,第二代同步回旋加速器,第三代高能直线加速器,到第四代高能回旋对撞加速器,使加速器的能量至少提高了一百万倍。继续大幅度提高加速器能量,必须寻求新加速原理,否则竭全世界财力也无以为继。当务之急是设法大幅度提高微波加速的效率,根本解决之道在于探索新加速原理。

建立高能加速器是否由中国主导应根据所具备的条件决定。中国有三个有利条件:一,中国GDP占世界前列;二,幅员辽阔,有利加速器选址;三,高能所对建立加速器充满信心,有志者事竟成。有三个不利条件:一,中国人均GDP相当低,必须尽量节约;二,缺乏建立高能加速器经验,北京正负电子对撞机最高能量为0.005太电子伏,只有14 太电子伏LHC的两千两百分之一,建立高能加速器的经验从何而来?三,缺乏心灵手巧的能工巧匠。LHC 建在日内瓦附近有其考虑,瑞士以制造钟表著称,拥有大量心灵手巧具有高度敬业精神的能工巧匠,成为建造精密度极高的LHC重要有利条件。LHC物理学家开玩笑说:“你叫瑞士工匠造一块镇纸,他会送来一只瑞士表。”尽管如此,LHC仍发生过一次停机半年的重大事故。LHC号称“有史以来最精密的机器”并非虚言。千万不能低估建造大型高能加速器的困难。

克服困难最重要的是实行国际合作。科学无国界,这是原则问题,。1915年爱因斯坦发表广义相对论,英国爱丁顿(A. Eddington)爵士大为赞赏,为之进行广泛国际宣传;他亲自率队于1919年5月去东非,在日全食时摄影证实星光为太阳引力所弯曲,证明了广义相对论之预言。当时凡尔赛和约尚未签订,英、德两国仍处于战争状态。英国人并未责怪爱丁顿,而对他的科学贡献大为赞扬。倒是德国纳粹分子称相对论为“犹太科学”,对爱因斯坦进行迫害。二战期间美国收留了许多流亡科学家,也是基于科学无国界精神。科学研究目的是追求真理而不是争名夺誉,这不仅用适用于个人,也适用于国家。LHC由许多国家共同出资建成,各国按出资比例选派研究人员,彼此通力合作,出成果后也未见各国争名夺誉,充分体现出科学无国界精神。中国筹建大加速器应发扬科学无国界精神,认真实行国际合作。有人提出:建大加速器是“为国争光”、“争取世界第一”,这种提法违反科学无国界精神,不利国际合作。最近曾在费米实验室长期工作的实验物理学家吴为民发表文章[2],支持中国在以美国为主国际合作条件下建立CEPC。吴为民在中美两国高能物理学界工作多年,具有丰富的实际经验与亲身体会,他的意见值得有关方面重视。

 

具体建议

一.高能加速器是检验基本粒子物理学唯一可控制的实验装置,应根据实际需要继续建立高能加速器。

二.建立高能加速器应实行广泛国际合作,建立类似CERN的机构进行管理。如中国出资最多,加以有幅员辽阔便于选址的有利条件,可建在中国。

三.建立高能加速器应分三阶段进行。第一阶段为准备阶段,第二阶段建立繆子加速器,第三阶段建立高能加速器。

四.第一阶段主要任务是研究各项关键技术,探索新的加速原理等等。重点为研究繆子加速器的关键技术,为第二阶段奠定基础。

五.第二阶段应建立繆子回旋对撞机以节约经费,验证LHC发现的希格斯粒子以及LHC所采用的统计方法是否可靠。

六.第三阶段的具体任务决定于第二阶段实验结果。目前只能提原则性意见:1,在LHC未关闭前,不应重复建造类似的对撞机;2,只有在加速效率大幅度提高前提下,才能考虑建造能量比LHC更高的巨型对撞机,3,在建立巨型对撞机前,应先比较改建LHC以提高其能量是否比建造新机更划算。

 

参考文献

[1] 沈致远,坚守科学底线,物理教学 2016年第5期,2—3页。

[2] Weimin Wu, I Support China to Build the CEPC on the Promise that the US Would Actively Participate in CEPE, International Journal of Modern Physics, Vol. 31, No.30 (2016)

(作者电子邮件:zyshen@comcast.net

英文题目 

Arguments about How China to Build the Large Accelerator

小辞典

加速器为将带电粒子注加速的装置,用来研究基本粒子性质及其相互作用。按粒子注运动路径,分为直线加速器及回旋加速器两种,后者使粒子注多次绕圈以提高能量。对撞机利用正负粒子注对头撞击以提高有效能量。

电子伏(eV为物理学常用能量单位。1 电子伏等于电子通过1伏加速电压所获得的能量。 兆电子伏:1MeV=10^6 eV; 吉电子伏:1GeV=10 ^ 9 eV,太电子伏1TeV=10 ^ 12 eV。根据爱因斯坦质能相当原理:E=mc^2,电子伏也用来作为粒子质量的单位。

辐射损耗 带电粒子在转圈时,因运动方向改变产生电磁辐射,从而损失能量称为辐射损耗。粒子质量越轻、转圈半径越小,所产生的辐射损耗越多。电子回旋加速器之辐射损耗过大,不利于产生高能量粒子。

美国田纳西大学物理教授 王令隽 批判主流物理

美国田纳西大学查塔努加分校终身物理学教授王令隽先生,身在美国,但非常关心国内物理学界的发展。多次发文批判主流理论物理的错误,这是一位有良知的学者的肺腑之言。
下面转载王令隽先生的三篇文章:
附1  对反对建大型对撞机的感言

作者:王令隽

万振文先生给我送来一篇何祚庥院士反对建大型加速器的意见,是登在《新语丝》上的文章。我读后有些激动。我的第一感觉是,中国理论物理学界的局面不像我担心的那样悲观,不是万马齐喑,而是有思想者,有明白人,有敢于执言的担当者。这真是中国学术界的希望和福音。

作为中国层子模型的发明者之一,中国高能物理学的理论前辈,何祚庥院士明确地表示反对在中国建造大型对撞机,对理论和实验高能物理学界的影响非同凡响。此事和前不久杨振宁先生明确反对在中国建造大型对撞机的报道相隔不久,互相呼应,必将引起中国粒子物理学界的轩然大波和不可避免的激烈争论。

相比起来,杨振宁先生的资历和国际知名度都比何祚庥先生要高,应该是何祚庥先生的前辈。但是何祚庥先生的明确表态,其重要性决不在杨振宁先生的表态之下。因为其一,何祚庥先生的文章陈述了一些杨振宁先生没有提到的为什么不要建大型对撞机的理由;其二,何祚庥先生是中国高能物理学界的前辈和导师,许多高能物理学界的理论和实验方面的中坚,或者曾经是研究层子模型时的同事,或者是他的学生;何先生的意见将牵动整个中国理论物理学界;其三,何祚庥先生举出了一个实验高能物理学界的权威丁肇中先生来支持他的反对意见。

王贻芳和邱成桐以实验高能物理的权威自居,蔑视并嘲笑反对者为不懂高能物理的外行。丁肇中是王贻芳的老师,应该不是外行吧?丁肇中先生在实验高能物理方面的道行应该不在王贻芳和邱成桐之下吧?幸好丁肇中先生也反对建造大型对撞机。如果他不反对呢?或者在反对者里面找不到一个有点名望的实验高能物理学家,是不是王贻芳和邱成桐就很雄辩呢?是不是就可以听凭高能所的小圈子决定建造大型对撞机是否上马呢?绝对不可以!

理由之一当然是因为这种大项目耗资至巨,势必挤压其他项目,所以必须经过各方认真论证。还有一个重要理由是:从弱电统一以后所有验证粒子物理标准模型的大型实验项目,都是严格按照理论物理学家的指导来进行的。这种指导包括:1)决定实验目标,即寻找什么粒子?2)在哪个能量区域内寻找?3)用什么粒子束和什么靶?4)碰撞过程中有哪些可能的反映过程?5)所选择的反映过程必须遵守哪些选择定则(据此设计符合电路)?6)所寻找的粒子的理论能量(质量)是什么?7)对实验结果的最后认定及其对理论发展的意义的评估。

在这些重大的关键问题上,都是理论家说了算。实验高能物理学家只是在加速器设计,检测设备的设计安装调试,数据记录及统计处理等方面设法实现理论家的设想,当然也包括各方奔走搞钱。不太准确甚至不太礼貌地说,至迟在1980年代以后的高能物理实验中,实验物理学家只是为理论物理学家们打工,完全不可能脱离理论家独立地进行实验,不可能领着理论走。实验高能物理学家只是跟着理论家的指挥棒转。如果实验物理学家的结果和理论预言不符,就将被宣布为失败。

比如欧洲核子研究中心花了大约十年寻找上帝粒子而没有找到,美国费米实验室也花了大约十年时间寻找上帝粒子,也没有找到。他们的实验都被理论家们宣布为失败的结果。前年 LHC 宣布找到了疑似上帝粒子(实验组自己并没有绝对把握),立即被认定为成功,宣布找到了上帝粒子,授予诺贝尔奖。由此可见理论物理学家们在高能物理实验的命运中的决定作用。所以,王贻芳和邱成桐把理论物理学家们排除在大型对撞机的论证之外毫无道理。

在王贻芳和邱成桐摆资格排斥物理学界的意见时,何祚庥搬出了丁肇中和杨振宁,但是并没有拿自己在高能物理方面的资格和学问和他们相比,是学者本能的谦虚。其实何祚庥院士自己就是高能物理方面的前辈,导师和学术带头人,资历比王贻芳高出两代。何祚庥先生对中国科学院高能物理研究所和理论物理研究所的创建作出了积极贡献。他早在1956年就在中国科学院原子能研究所从事核物理研究,后来参与氢弹的理论研究,在氢弹材料及相应的爆炸机理、平衡和不平衡状态下氢弹应满足的流体力学方程等方面作出了重要贡献;在1960年代参与“层子模型”的研究,1982年曾获国家自然科学奖二等奖及多种奖励,此时王贻芳还在南京大学物理系念本科。何祚庥先生曾任北京大学科学与社会研究中心兼职教授、科学技术哲学专业博士生导师,中国科学院理论物理研究所研究员、理论物理专业博士研究生导师。1979年我进高能所和理论物理研究所读研究生时,何先生是理论物理研究所的副所长。因为他不是我的导师,所以我一直没见着他。直到1979年底理论物理所派我出国留学时,何所长才找我谈了一次话,慰诲勤勤,叮嘱我不要忘记祖国。

何先生给我的印象是一个严肃的长者,学者。我一直把他当作自己的老师。出国以后,我一直没有和何先生通讯联系。2014年3月24日,我通过email 给何先生写了一封信:何祚庥老师您好!好多年没有给您写信请安,于情于义都不可原谅。我最近一直在思考理论物理的前途和中国在新世纪的科学发展战略的问题,有些体会,也有些建议,觉得现在是中国赶超西方的百年难逢的历史机遇,想请老师指教。因为信比较长,所以我做成一个word文件附上。望老师拨冗教正。祝老师身体康健,百事如意。学生 王令隽 叩

不久我收到李静(大概是何先生的秘书或助手)的回信,说是已转何先生。可是一直没有收到何先生的回信。我想原因大概是我的观点太极端太彻底,完全否定整个20世纪的理论物理,无法接受。后来,我把给何先生的信在人称上稍作修改,作为《致中国物理学界建议书》在我的博客上发表,被多家网站转载。何先生是否部分地接受我的建议,也不得而知。最近读到何先生反对建造大型对撞机的文章,让我喜出望外。他和杨振宁先生的意见将被证明对中国的粒子物理学界具有里程碑性的作用。何祚庥先生的文章里还谈到了一些值得人们重视的其他相关问题:

1)     大沙漠理论问题。

何祚庥先生说:“为什么美国国会质询了多位专家的意见,并在国会大辩论后最后否决了SSC项目?在学术上还有一个重要的理由是:在粒子物理理论中有一个重要的理论,即粒子物理再向超高能物理发展,不会再有新的发现,这被称为高能物理的‘大沙漠’ 理论。‘大沙漠’理论认为,至少要将能量提高到普朗克尺度,亦即相当于10^16 TeV的能量(王按:可能是因为网络出版的问题,原文错讹成1016 TeV),高能物理才有可能有新的发现。后来,一些高能物理学者认为这一理论并不完全正确,应有所修正。修正的办法就是引入‘超对称’的概念,并认为有了这些超对称粒子后,其能标将降低很多量级,但仍较SPPC所提出的量级高出很多很多!后来,在美国和欧洲等若干加速器均尝试发现这些超对称粒子,结果却一无所获。这也从侧面说明了‘大沙漠’理论的合理性。”

大沙漠理论问题的严重性远远超过一般人的想像。它不仅仅关系到中国是否需要建大型加速器的问题,更是关系到整个粒子物理学(理论和实验)的前途出路的问题。为什么呢?因为将能量提高到普朗克尺度要求比太阳系还要大的加速器,这是绝对不可能的。而在这以下的能量范围又是理论上的“大沙漠”,不会再有新的发现。这就意味着从此以后高能物理实际上没有什么东西可做了。实验上没有新的发现,理论研究也就基本上停滞了。标准模型的理论架构非常刚性,也很难进行修正或者改善,除非将整个标准模型推倒。这倒也可能是一条路。

当然罗,仅仅推翻夸克模型是不够的,必须退到量子电动力学以前,必须退到重整化以前。大沙漠理论还告诉人们一件事,就是所谓的大统一理论根本就是一个不可能实现的幻想,遑论什么最终的万能理论。现在的弱电统一模型都需要上帝粒子来拯救,强相互作用理论更是焦头烂额,还侈谈什么大统一理论和最终的万能理论呢?既然面临着不可逾越的大沙漠,高能物理学界其实可以做一些实事,那就是把已经收获的标准模型应用到其他科学领域中去,特别是粒子物理的近亲核物理和凝聚态物理,展示一下基础科学的威力。

如果粒子物理学界真能够将理论物理应用到这些学科,推动其发展,比什么议会的院外活动都更有说服力,也更能得到社会的支持。可是有些理论家,比如史迪夫温伯格,就坚决不承认这是粒子物理学家的责任。他说这是应用物理学家的事情。温伯格的这种态度,暴露了标准模型理论家的心虚:他们的理论其实是百无一用的。

 

附2   评说李政道先生和主流物理

一)李政道先生的开明

李政道教授在《场与粒子》一书中对粒子物理理论有一段比较开明的评论:“单是统一规范理论的标准模型就需要大约20个参数:e、G、θw、三代轻子及夸克的各种各样的质量以及四个弱衰变角θ1、θ2、θ3及δ。…… 因此,一方面,我们可能已经得到对于直到大约100GeV的物理过程的有效描述。另一方面,把我们已有的理论看成实质上是唯象理论更为合适。毕竟,谁曾听说过,一个基本的理论要求20个左右的参数呢?(李政道《场与粒子》,463页,山东科技出版社)
谁曾听说过?李政道教授自己当然听说过。粒子物理专业的研究生应该都听说过。基本粒子标准模型要求20个左右的自由参数,在理论物理界早就是众所周知的事实。李政道先生却说“谁曾听说过”,并不是他装着不知道,而是一种语言修辞,意思是“此前从来都没有听说过的事情” ,“不可置信”。为什么一个需要20个自由参数的理论不可置信呢?请听听李政道的老师物理学先驱费米的说法:“如果给我四个自由参数, 我可以把任何实验数据拟合成一头大象。如果给我第五个自由参数,我可以让大象的鼻子来回摆动。”
五个自由参数就可以使大象的鼻子来回摆动,那20个自由参数可以有什么更神奇的法力呢?它们不仅可以拟合所有的实验数据,可以使大象的鼻子来回摆动,还可以使大象变种,变成鸟或鱼(粒子物理里面的行话叫做中微子震荡,夸克震荡或者混合,Cabibbo or CKM Mixing);它们可以精确地计算变种以后的大象有多少百分比已经变成了鸟或者鱼,将其表示成各种角度θw、θ1、θ2、θ3及δ的正弦函数;它们还可以让一只1盎司的蚂蚱生出一头5吨重的大象(质量为0.5 MeV的电子会衰变出质量为85 GeV的负W粒子和中微子),它们可以在“夸克禁闭”的名义下将各种无穷大抵消;它们可以禁止除上帝粒子以外的所有粒子具有质量,而必须通过上帝粒子获得质量。它们还可以从真空中无中生有地创造出各种各样的暗物质暗能量。……总而言之,凡是20世纪理论物理里面的所有的天方夜谭和聊斋志异神话故事和超神话故事,都可以通过20个自由参数打扮成好像是高深严谨的数学物理理论。
凡是有一点数理统计和数学模型方面的知识和经验的科学工作者,都应该知道,一个需要20个自由拟合参数的理论毫无意义,毫无价值。所以李政道先生才说“谁曾听说过”这样的理论呢?确实的,在粒子物理标准模型之前,没有人听说过一个正经的科学理论需要20个自由拟合参数。李政道教授对粒子物理标准模型的这一批评,是非常致命的。因为,你不须要知道标准模型的理论细节,也不须要懂量子场论和粒子物理,你甚至根本就不须要知道物理,仅凭数理统计学的常识,就可以明白一个需要20个自由拟合参数的理论最多不过是一个数学游戏。李政道教授作为一个粒子物理学的权威泰斗,他的功名就是建立在对粒子物理的贡献上面。李教授对粒子物理标准模型能有如此深刻的批评,说明他的开明和诚实,令人肃然起敬。

二)李政道先生的谨慎

但是,李政道先生的开明是谨慎的,不彻底的。他只是指出了标准模型自由参数太多这一个致命问题,并没有深究与这些参数有关的假设和结论的荒唐和逻辑背理。比如e、G、θw、三代轻子及夸克的各种各样的质量以及四个弱衰变角θ1、θ2、θ3及δ等等决不仅仅是几个参数的问题,而是能够使大象变种,能够让1盎司的蚂蚱生出5吨重的大象,能够使夸克禁闭将各种无穷大抵消等等的非同寻常的假设和结论。李政道先生没有追究这些深层的根本问题的背理,只是轻描淡写地把全部问题归结为过多的自由参数(当然也是致命的问题),反映了李政道教授的谨慎:他现在还不愿意和标准模型决裂,还愿意跟着国际主流体制走下去。
我在“致中国物理学界建议书”中揭示了标准模型的一系列理论和逻辑上的根本问题:
1) 无穷大发散问题。 这包括二次量子化中零点能的无穷大发散,重整化问题和夸克禁闭等不同的表现形式。
2) 夸克禁闭和电荷量子化问题。
夸克必须带有分数电荷;根据夸克模型发展出来的量子色动力学(QCD)预言质子会衰变,可是预言的衰变寿命与实际观测的差好多个数量级。
3) 自发对称破缺机制。 规范对称性不允许任何粒子带有质量,这本身就说明规范协变性违背铁的物理事实。如果所有基本粒子的质量都需要通过上帝粒子来获得,那上帝粒子自己的质量从何而来呢?这岂不是数学化的创世纪?
4) 共振态问题。 将共振态认定为粒子,是一个基本错误,根本错误。粒子物理几十年的折腾,就是把这些根本就不是粒子的共振态当作粒子,为它们编排河图洛书,这才逼出了夸克模型。
5) 同位旋假定。 自核同位旋把质子和中子看成是同位旋空间的两个状态的概念开始,演变出了Cabibbo or CKM Mixing 等等玄学假定。这些玄学假定被一些自由拟合参数e、G、θw以及四个弱衰变角θ1、θ2、θ3等等包装成“数学”。
6) 太多的自由参数。 这就是李政道教授所说的谁都没有听说过的问题。
7) 弱电统一问题。 弱电统一标准模型只能处理电磁相互作用和弱相互作用同时存在的情形,可是却无法处理这两种相互作用单独存在的情形。这个理论还假定质量等于零的光子是由两个有质量的玻色子的组合,完全违背部分小于整体的科学逻辑,违背质量守恒定律。
8) 强相互作用理论预言与实验不符。量子色动力学 (QCD)预言的mu介子衰变和质子衰变的半衰期,和实验结果相差好多个数量级。
9)虚光子问题。 费曼图中的虚光子概念从量子电动力学一直推广到弱电统一标准模型,完全违背能量守恒定律。
所以,粒子物理理论的问题不仅仅是自由拟合参数太多的问题,更是因为与这些参数相关的大量基本假定和荒唐结论违反基本的科学逻辑和物理定律,也违背实验结果。所以,粒子物理理论的问题不仅仅是自由参数太多,更是假设太多,荒唐结果太多。可以说,粒子物理标准模型需要差不多20个基本假定(包括经典量子力学的几个基本假定,狭义相对论的几个基本假定,质能等价假定,二次量子化的几个假定,同位旋假定,重整化假定,将共振态认定为粒子的假定,规范协变性假定,夸克模型的几个假定,弱电统一理论中的假定,Crossing, Mixing,自动对称破缺假定,上帝粒子假定等等)来支撑的一座海市蜃楼。谁曾听说过,一个基本的理论需要建立在20个没有物理事实证明甚至直接违反物理事实或科学逻辑的基本假定之上呢?李政道教授,您听说过吗?
如果李政道教授不仅承认标准模型需要20个自由参数这样致命的问题,而且也承认标准模型的诸多假定和结论之荒唐,那他就实际上面临和粒子物理标准模型和主流的彻底决裂。可是李政道教授的开明是谨慎的。他不愿意和主流决裂,和既定路线决裂。这也是理论物理学界许多学术巨子的基本态度。
因此,李政道教授给粒子物理标准模型的定性既不是“基本的物理理论”,也不是我所定性的“玄学理论”,而是比较模糊的“唯象理论”。

三)粒子物理标准模型是唯象理论还是玄学理论?

“唯象理论”又叫“现象逻辑学”,译自“Phenomenology”。对“唯象理论”的理解和定义很难精确界定。中文维基百科对唯象理论的定义是:
唯象理论是物理学中解释物理现象时,不用其内在原因,而是用概括试验事实而得到的物理规律。唯象理论是试验现象的概括和提炼,但仍无法用已有的科学理论体系作出解释。即“知其然不知其所以然”。唯象理论对物理现象有描述与预言功能,但没有解释功能。
让我们就用维基百科的这一定义考察一下粒子物理标准模型,看看它够不够得上“唯象理论”的标准。
首先,粒子物理标准模型是“概括试验事实而得到的物理规律吗?”二次量子化将波函数认定为算符,有没有任何事实根据?重整化将无穷大认定为零,有没有事实根据?假定物理学上所有的动力学方程和拉格朗日函数都必须服从协变性,有没有事实根据?将散射截面能谱曲线上的共振峰认定为基本粒子,有没有试验根据?将违背能量守恒定律的虚粒子当作粒子相互作用中介,认定为普遍规律,有没有试验证据?将质子分成由带三分之一三分之二电荷的夸克所组成,有没有试验根据?假定质量等于零的光子是由两个有质量的玻色子的组合,有没有试验根据?为了保证规范协变性而假定所有的粒子都不能带有质量,有没有试验根据?假定真空中存在无处不在无时不有的希格斯场,有没有试验根据?
有的朋友可能会说,几十年的高能物理试验,积累了那么多的试验数据,都是由粒子物理理论模型来解释的,这难道不能说粒子物理理论是“概括试验事实而得到的物理规律吗?”
不妨看看事实。在所有的衰变反应中,只要有强子的参与,理论就不能解释实验数据。于是理论家们就将核力分为强相互作用和弱相互作用,将理论无法解释的那些试验结果剔除。即使经过如此筛选之后,弱电统一理论还是只能解释只有电磁相互作用和弱相互作用同时存在的一些散射数据,而不能处理任何一种作用单独存在时候的情形。这能说是“概括试验事实而得到的物理规律吗?”这种选择性的处理原则在上帝粒子的探测中已经变得非常荒唐。自上世纪80年代以来,全世界不知花了多少亿美元探测上帝粒子,目的就是为了拯救标准模型。欧洲核子研究中心的正负电子对撞机(LEP)在1990年至2000年花了十年时间寻找上帝粒子,未能找到。美国费米实验室的 Tevatron 于 1995 年至2011年花了六年时间寻找上帝粒子,也没有找到。按道理,这些结果至少应该和LHC 2013年的结果具有同等的统计权重。可是粒子物理学界的规矩是,凡是否定的结果都被认为是失败,只有肯定的结果才被认为是成功,才有可能获诺贝尔奖。如果这次LHC寻找上帝粒子的结果是否定的, 同样会被认为是失败,直到得到肯定的或近似肯定的结果才肯罢休。这能说是“概括试验事实而得到的物理规律吗?”你们为什么不把欧洲核子研究中心1990年至2000在正负电子对撞机上寻找上帝粒子的试验结果,和美国费米实验室的 Tevatron 于 1995 年至2011年寻找上帝粒子的试验结果“概括”到粒子物理理论中去呢?
再来看粒子物理理论的预言功能。量子色动力学(QCD)预言mu介子衰变和质子衰变的半衰期,和实验结果相差好多个数量级。事实上,弱电统一模型不能处理弱相互作用或者电磁相互作用单独存在的情形,更说明了即使在没有强相互作用参与的情况下,其事后诸葛亮式的马后炮“预言”能力也是非常可怜的。
为什么粒子物理标准模型的预言能力如此之差呢?其根本原因就是因为它不是真正“概括试验事实得到的物理规律”,而是从一大堆毫无试验事实根据的假定出发编织出来的玄学理论。用这个玄学理论去解释一些散射截面实验数据。把和实验数据基本相符的一部分算作成绩,把不相符的部分说成是另有机制(比如宇称不守恒,将核力分为弱相互作用和强相互作用),或者发明新的机制(比如Cabibbo and CKM mixing),或者引入新的内部纬度,新的量子数和选择定则,新的ad hoc measure 进行特殊处理。对于相差许多数量级的理论预言(比如mu介子衰变和质子衰变),就少提或者不提,在有人问及时就说“强相互作用理论还不太完备”。对于所有粒子都不能带有质量的荒唐结果,就提出新的假设如希格斯场和上帝粒子来“解释”,将本质上的不自恰变成“伟大的发现”,并吹嘘为到达天堂的“巴比通天塔”,“读懂了上帝的思想”,完全是神学星象学的做派。
为了对照,我们举一个天文学上有名的唯象理论作为比较。
在天王星,海王星和冥王星被发现以前,泰提乌司(Titius)于1766年提出了一个计算六个行星半径的经验公式。其数学操作是这样的:1)他造出一个级数:
4,4+3×1, 4+3×2, 4+3×4, 4+3×8, 4+3×16, 4+3×32, 4+3×64, 4+3×128, 4+3×256……
得出如下一串数字:
4,7,10,16,28,52,100,196,388,772,……2)将上述数列各项除以10 得到各行星以日-地距离为天文单位的轨道半径数值:
0.4, 0.7, 1, 1.6, 2.8, 5.2, 10, 19.6, 38.8, 77.2, ……这些数字被称为“Bode-Titius numbers”,因为Titius的公式是被Bode首先发表的。这一规律被称为“Bode-Titius Rule”(鲍迪 — 泰提乌斯定则)。3)上述理论给出的轨道半径(第一行)和已知各行星的实际测量到的轨道半径(第二行)比较如下(以日 – 地距离为天文单位):水星 金星 地球 火星 小行星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星
0.4 0.7 1 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2
0.39 0.72 1 1.52 5.20 9.54 19.18 30.06 39.44从上述比较可以看到,“Bode-Titius numbers”所给出的已知六个行星的轨道半径相当准确。对地球和木星轨道半径的计算和实验天文测量的数值完全吻合。这是非常惊人的成就。
当时小行星,天王星,海王星和冥王星尚未被观察到。于是天文学家们开始按照“Bode-Titius numbers”来寻找,终于在理论预言的地方找到了小行星和天王星。这种惊人的预言力量使一些人认为存在一种什么力,决定着行星的轨道半径。
可是海王星和冥王星的位置却相差近三分之一和近一倍。这么大的误差是科学家无法接受的。
如果当时的天文学家们按照20世纪理论物理学家们的做派,就会大肆宣扬Bode-Titius 理论对地球和木星轨道半径的计算“误差等于零”,“超历史记录地好”;大肆宣扬这一伟大理论“准确地预算出了天王星和小行星带的位置”,“这种预言能力说明了Bode-Titius 理论是深层的理论”。至于海王星和冥王星的位置和理论预言的不符,则可以说因为他们离得比较远,可能是属于不同的相互作用。也可以引进一个什么额外维度和量子数以及相应的选择定则,将海王星和冥王星归入另一类行星。也可以在“Bode-Titius numbers”的基础上加上一个修正项,以得到所要的公式。这当然会使理论复杂一些,但是其复杂性和粒子物理标准模型的复杂性相比不过是小巫见大巫。
但是天文学家们没有这样做,而是老老实实地承认“Bode-Titius Rule”(鲍迪定则)只不过是“唯象理论”而不是“物理理论”。为什么呢?有两个最重要的原因:第一,鲍迪定则是建立在一个生造出来的数列之上。这个数列没有任何物理机制为根据;第二,鲍迪定则预言的海王星和冥王星的位置明显不对,说明鲍迪定则只是一种有趣的数学巧合或者数学拟合,不是放之四海而皆准或者放之太阳系而皆准的物理规律。虽然这种误差仍然在同一个数量级,但是对科学家们来说,30% 和100% 的误差已经是不可容忍的误差了。相比之下,20世纪理论物理中实验数据和理论预言相差30个数量级的例子已经是司空见惯,见怪不怪了。
中文维基百科根据自己的定义居然把开普勒三定律和牛顿引力定律都认定为唯象理论,却是奇哉怪也。理由呢?难道是因为这些物理定律“知其然不知其所以然”?难道是因为“上帝的第一推动力”?如果连牛顿引力定律都要因为不能回答“第一推动力”的问题而算作是唯象理论,那我们真不知道科学上还有什么不是唯象理论。因为对任何理论我们都可以追问“为什么呢?”一直问到唯一的答案是“不知道”为止。
事实上,不但牛顿定律不是唯象理论,就是把开普勒定律算作唯象理论都会混淆视听。为什么呢?我们不妨把开普勒三定律和上面所述的鲍迪定则作一个比较。首先,开普勒定律不是从任何先验的假定开始,而是直接对行星位置的实验测量数据的数学归纳,而鲍迪定则是从一个天上掉下来的级数出发,使其带有基本的玄学性质;其次,开普勒定律适用于所有的行星,彗星,以及一切围绕太阳运动的物体,其原理也适用于月亮绕地球的运动,以及别的恒星。总之,开普勒定律就是牛顿万有引力定律在轨道学上的数学表示,和牛顿定律的适用范围是一样的。可是鲍迪定则除了六个行星的轨道半径以外,根本就没有普适性,因此鲍迪定则最多是一种颇有意思的记忆方法,一种唯象理论,而不是什么物理定律。

附3[转载]   苦心志,劳筋骨,翻过这坐山就是胜利

      王令隽  美国田纳西大学物理系终身教授  信件

   应该看到,主流虽然占尽天时地利,占有资源媒体,但是他们的困难比我们大得多。他们的困难是如何将谬论说成真理,而且要永远让人们相信谬论是真理。这是不可克服的困难,是根本性的困难。

我们的困难是暂时的,是可以克服的困难。我们是在与世俗和偏见作斗争,而主流是在与大自然的法则作斗争。

主流现在掌握着几乎一切社会资源,所以很容易通过固有的社会科研机制和媒体得到公众的附和,得到大批追名逐利者的追随。这使得主流处处顺手,处处风光。但是他们的困难是如何向社会公众交代,他们花费大批纳税人的钱找到的暗物质在哪里?他们花费大批纳税人的钱找到的上帝粒子又在哪里?他们永远无法交代,为什么所谓“基础科学”永远无法对科学的任何部门产生任何作用。他们说要求基础科学对科学的其他分支产生作用是“功利主义”。他们要人们永远相信基础科学的全部意义就是维持一些理论家们的自我心理满足而不是推动科学的发展。这是多么巨大的不可克服的困难!

相反,致力于物理复兴的运动却有所进展。如果说,直到上世纪末,人们对理论物理的困境还不知情,那么进入新世纪以后,社会公众特别是科学界对理论物理的困境甚至荒谬就开始有不同程度的了解了。而这,正是由于科学界还有我们这样一批追求真理的探索者的执著和启蒙。科学界虽然还不见得能够完全理解完全接受我们的全部观点和主张,但是许多人开始认识到对于宣称是基础科学的粒子物理标准模型和宇宙学标准模型还有一个真伪辨别和实践检验的问题;认识到对于这些玄妙的理论不能盲目追崇,而且还要考绩检验。

他们开始意识到,对一些所谓的前沿理论的考绩检验,不仅是一个学术自由的问题,而且还关系到科学到底是沿着科学道路还是神学道路走的问题。新一代的物理学生们曾经以为学习理论物理的关键就是敢于抛弃不可动摇的经典理论去接受无法通过逻辑思维来理解的 “新思维”,而今他们知道对于新思维新理论也还有一个逻辑自恰检验的问题。就是理论物理学界,也有人开始思考理论物理的路子是否走错的问题。有些在思考重整化是否站得住脚,同位旋是否有道理,共振态是不是粒子,对称性和规范协变性是不是大自然的规律,夸克模型是否成立,上帝粒子是否存在,宇宙是否是无中生有地被创造出来的,空间到底是三维的还是十维的等等一系列重大而根本的理论问题。他们不一定愿意或者敢于公开发表意见,但是他们开始思考了,动摇了。

不在理论物理学界的科学工作者以前可能以为粒子物理和宇宙学是离我们很远很深的东西。以为这方面的工作我们不太懂,不能理解理论物理方面的所谓发现的意义,想来因为我们是外行,应该相信内行们的水平和诚实;现在他们知道不应该盲目地轻信;对于理论物理脱离科学其他分支却又耗费大量科研经费的现象,他们不会再像以前一样只是看热闹,而会一年年地存心关注,看看这些热热闹闹的“理论突破”是不是和科学效用和社会需求的距离缩短了。如果这些所谓的理论突破年复一年地重复着玄学故事,科学家们和整个社会对理论物理的玄学性质将会有越来越清楚的认识。也就是说,粒子物理和宇宙学现在花的银子越多,拖的时间越长,许诺的黄金时代越辉煌,对他们的压力就越大。这是主流所面临的困难的基本性质。这些,都与我们这些年来的启蒙工作分不开。所以,我们要看到我们工作的成绩,不可气馁。我们的工作一定会潜移默化,孕育着科学的复兴。

当然,我们工作的困难,除了来自外部的打压,也有来自内部的困难。因为我们的主旨是提供一个平台,让八仙过海,各显神通,就难免众说纷纭,各执一端。

许多朋友都认为要挑战现存理论,必须有一个新的万能理论或者统一理论。这是完全不对的。大而言之,科学上不存在万能理论;小而言之,我们连什么是核相互作用都不清楚,如何统一所有的四大作用?追求大统一理论的想法本身就是天真的,也是主流理论物理的误区之一。我们内外挑战主流的探索者们在这个问题上也受了主流思维的深刻影响,浪费了大量精力。

且不说科学以后还会发现我们现在想都想不到的相互作用,即使统一现在已知的万有引力,电磁力和核力,也要等到我们对核力有了清楚的了解之后才有可能。主流将核力分为弱相互作用和强相互作用这件事情本身就说明我们对核力并不了解。所以我劝朋友们不要在统一理论的追求上花费大量精力,更不应该期望甚至强求大家都接受自己的理论。如果大家能够把注意力集中在对主流玄学的批判上,而不是纠缠在遴选某一新理论上面,也许共同点会多一些,不必要的争执会少一些。

有的朋友会问,如果没有一个比主流理论更好的理论,怎么能够批倒现存理论呢?能够的。因为现在行时的粒子物理标准模型和宇宙大爆炸理论,不是好坏问题,而是对错的问题。一个错误理论的谬误,不需要发明一个新的理论来证明,只需要从错误理论本身的逻辑背理和理论背理就可以证明。比如说,大爆炸理论的诸多逻辑矛盾本身就足以证明其谬误,不需要一个新的理论。

那么,DET理论不是新的理论吗?是的。但是DET不是一个统一理论或者万能理论。它只是解释宇宙红移现象的理论。它只是证明了,宇宙红移现象不能证明宇宙在膨胀。如果没有DET理论,能不能证明宇宙大爆炸是错误的呢?当然能够。大爆炸理论认为宇宙中的物质和能量全都是无中生有地被创造出来的,仅这一条就足够证明其谬误。同样,粒子物理标准模型不允许任何粒子,包括质子和电子,带有质量,而必须通过寿命仅有10的负22次方秒的“上帝粒子”获得质量。仅这一条就足以证明粒子物理标准模型的谬误。其它如重整化,夸克禁闭,味道振荡等等概念,也都是违背科学逻辑的。

总而言之,对这种错误理论的批判,不应该以新理论的出现为前提。毋宁说,只有将这些错误的理论从统治地位上拉下来,理论物理才可能沿着科学的道路重新探索,才可能踏踏实实地从实验核物理开始实验数据的原始积累,新的正确的理论的产生才有可能。

您问到新作,我最近写了一篇“也来纠缠一下量子纠缠”,特附上。如您认为可用,可以登在您的博客上。

您也注意到我近来很少写中文文章了。有两个原因。第一个原因是我的主张和观点基本上已经发表在我的文集网站上了。我觉得没有必要喋喋不休地重复这些意见。第二个原因是我终于看到了我不愿意接受的事实,那就是如果我不首先说服国际学术界理论物理已经走向了神学和玄学的深渊,要想中国学术界首先认识到理论物理的谬误是不可能的。

我的本意是希望中国能够首先跳出理论泥潭,抓住千载难逢的历史机遇,抢夺先机,将人力物理投在实验核物理和凝聚态物理上,在科学上引领国际潮流。我的想法可能过于天真。所以,现在我想我应该将精力主要集中在英文世界里。精神上我也找到了自我解脱。科学毕竟是全人类的事业,不能够因为民族主义的执著耽误了对整个物理学的历史责任。至于同胞们是不是理解并接受我的主张和呼吁,也只能是谋事在人,成事在天了。我的主张都在建议书中写着。如果同胞们觉得有道理,我任何时候都愿效驱驰。我准备把我的主张无保留地公诸国际物理学界。因为中西方文化和思维习惯的差异,英文版的行文风格也有些不一样。此后,我打算将我的物理复兴的主张在英文世界里陆续发表。要做的工作当然很多,真正有点“恐年岁之不吾与”了。

希望您和北相的朋友们保重身体。我们的事业一定会成功。

王令隽

———————————————————————————–

也来纠缠一下量子纠缠

王令隽           20159月27日

最近有几位朋友同时送来一篇奥创智能网的报道,“50年物理难题盖棺定论,爱因斯坦被证明错了”,要我写点东西科普一下。这篇报道说,“爱因斯坦是量子理论的始作俑者,可他本人一生都不愿接受量子力学的怪诞结论。他说过一句很有名的话上帝是不投骰子的,旨在否定量子力学对物理世界概率性的描述。然而,几天前由荷兰物理学家发布的实验结果终于表明,爱因斯坦错了。”。这位荷兰物理学家(Ronald Hanson)做的是什么实验呢?是在相距1.28公里的两个实验室通过“量子纠缠 ”来超光速传播信息的实验。这篇报道一面说他的实验“无懈可击”,一面又说“两边的光子精确同时到达的成功率很低,大约1.5亿个光子对中才能有一对光子成功干涉并实现电子的远程纠缠。因此,该实验一共進行了22个多小时,却只得到245 次有效数据。不过,该团队目前正在努力改進,以期提高效率。”听起来好像有点底气不足,有懈可击。

我一直不太愿意去纠缠量子纠缠,除了分身乏术以外,一个很大的原因是这个问题其实是一个很容易就通过实验得出结论的问题,根本不需要牵扯到深奥的理论和哲学。

量子纠缠最热门的两个研究方向都是实验课题:一个是量子计算机,一个就是上面这篇报道中所说的超光速信息传输,或曰量子隐形传输。前者纯粹从量子力学波函数的理论解释得到灵感,后者则是从激光物理实验中得到灵感。搞量子计算机的人们扬言,一旦量子计算机研制成功,其威力将大大超过现有的数字计算机,能够破译数字计算机无法破译的密码,因此对军方有强大的诱惑力。军方也因此成了这一研究方向的重要资金来源。搞隐性传输的人们扬言,他们可以通过量子纠缠以超过光速很多倍的速度传递信息,并且保密程度非常高。国内有官方媒体甚至报道说遁术也是可以实现的。这些,当然也对军方有极大的诱惑力。不过,这两个研究方向扬言的前景都是可以实验验证的东西,而不是像大爆炸宇宙学家鼓吹的东西,是远在140亿年前或者几百亿年以后的故事或者现象,或者在谁都不能到达的高维空间,无法验证验错。研究量子纠缠的人们扬言他们的结果 – 量子计算机或者隐性传输 – 都是有直接的军事用途的,是可以用实验直接检验的。假如你是一个不懂量子力学的国防部总装备部的部长,可以问问他们,你们的量子计算机能不能破译这段密码?你们的隐性传输线能不能以超光速将这段情报加密发到西沙的边防站?这就是实践检验。

我曾经问过一位在洛斯阿拉莫斯国家实验室从事量子计算机研究的朋友:你们现在这方面的研究进展如何?比如说,你们的“量子计算机”能够做几位的加减乘除?和最简单的只能做四则运算的计算器(calculator)相比,性能如何?体积多大?价格相差多少?他不能答。近来好像不太听到有关量子计算机的报道。

相比之下,对量子隐性传输的媒体报道却风头正健,风光得多。这项研究其实也非常容易实验验证。电磁波以光速传播,已经不是什么尖端科学,而是被工程技术人员用于平常的作业之中的实用技术。举个例子,大型钢铁厂的电缆都是埋在地下的,因为走明线太危险。可是地下电缆也有问题。如果一条电缆因为过流而产生短路,就会烧断,工人们叫“放炮”。必须立即修复以恢复生产。可是因为电缆是埋在地下的,必须先找到事故点,才能挖下去维修。外线电工们有一种仪器,专门用来找事故点。方法是从电缆终端(通常在变电所)发送一个很尖的电脉冲。这个脉冲传到事故点以后就被反射回来,因此在示波器上可以观察到两个脉冲信号。这两个脉冲信号之间的时间差就是电磁波从电缆终端到事故点一个来回的时间。这个时间差的一半乘以光速,就是事故点离终端的距离。这个方法的精度大约在几米的数量级(否则挖土的工作量就太大了)。这种设备在几十年前就有了,应该可以用来比较测验量子纠缠隐性传输的速度到底是不是真的比光速还快。还有更直截了当的方法: 让量子纠缠隐性传输线和普通的电报线路同时在两个城市之间传送一段莫尔斯码,看看哪个先到达。根据上述这篇报道的宣传,“两个朝相反方向运动的光子,只要不受干扰,无论相距多远都可以在瞬间传递信息。打个比方,即使牛郎和织女分居在银河两头,彼此心映即刻完成,无需时间。”银河两头的距离是多远呢?大约30万光年。多宽?约1千光年。也就是说,一束光从银河这边走到那边需要一千年,或者说大约一千万小时。牛郎织女要在七月七日晚上相会,前后不到12个小时,时间很紧,见面以后还要执手相看泪眼,互诉离别之苦,问问小孩上幼儿园的问题是否得到解决,还要留点时间做量子纠缠。这一切都要在王母娘娘早上睡醒横加干涉之前完成,所以他们飞过鹊桥的时间大概也就只有一个小时。即是说,他们过桥的速度应该比光速快一千万倍。可是量子纠缠专家们说“即使牛郎织女分居在银河两头,彼此心映即刻完成,无须时间”。就是说,牛郎织女量子纠缠的速度是无穷大!这是21世纪版的柏拉图恋爱!以这种速度和电磁波比,当然必胜无疑。

一个无法改变的事实是,量子隐形传输并不能传送任何物质或能量。量子隐形传态需要借助经典信道才能实现,因此并不能实现超光速通信。在量子隐形传输中,传输的只是“量子态”,而发送者和接收者都对这个量子态始终一无所知。这怎么能传送信息,应用于实际通讯呢?

能够传输“量子态”,却不能传输信息,这如何理解呢?举个简单例子。两个人打乒乓球,你只有两种状态:得分或者不得分。(这和电子相似,只有两个量子态:自旋向上或者向下。)你只要观察一个人是否得分,不用看另一个人(不用测量),就能知道他这球是否得分。又假如你有一对祖传的龙凤剑,也只有两个量子态:龙剑或者凤剑(又可叫做雌雄剑),母亲要你弟弟把其中一把从江南带到塞北你的戍边哨所。你打开一看,上面刻了一条金龙。你不用任何测量就立即知道妈妈留在身边的宝剑上刻的是凤凰,从你看到你的宝剑之时刻到你知道妈妈留下的宝剑是凤凰剑之间的时差,理论上可以等于零。如果用从杭州到雁门关的距离除以时间间隔,把结果定义为隐形传态的速度,它可以是无穷大。但是,这传递了任何信息吗?没有。真正的信息传递是通过经典传输手段,也就是你弟弟来传输的。他的速度取决于他是步行还是骑马。弟弟必须告诉你,另一把宝剑是存放在家里还是被妹妹作为嫁妆带到了岭南,也就是说,你必须知道游戏规则(理论)。在量子隐形传输实验中,规则(理论)是事先就知道的。这个例子所说的道理最早是由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(Einstein, Podolsky and Rosen)三人提出的一个假想实验来说明的,叫EPR佯谬。

如果你有兄弟七八个,祖传有十八般兵器(多个量子态),那么当你看到弟弟带来的龙泉宝剑时,是不可能知道远戍辽阳的大哥收到的到底是杀手锏还是钩镰枪的,除非弟弟告诉你。另一方面,辽阳的大哥到底收到什么兵器,你无法改变,无法控制,因此无法传递信息。你要想传递信息,对方的某种物理量(比如对方耳膜的振动,无线电收发报机中的电信号)必须能够受你控制。而这些都是所谓的“量子隐形传态”做不到的。

不过,芸芸众生和国防部负责分配科研经费的首长们是不知道这个底细的。他们被 “量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。在量子纠缠的帮助下,带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制,因此就相当于科幻小说中描写的超时空传输” 的科幻宣传误导,以为他们的“量子纠缠”可以实现超光速信息传输,甚至还可以量子加密。如此神奇高超的技术,当然应该大力支持。国防科研要舍得花钱,哪里在乎几个亿?让他们搞去,以免外国人争了先机。所以“量子计算机”和“量子隐形传输”的科研经费源源不断。

朋友们可能会说,如果“量子隐形传输”并不能真正传输信息,却又要拼命宣传“量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。”“相当于科幻小说中描写的超时空传输”,那早晚是要被揭穿的呀?问题是,“早晚”是多长时间?社会心理对科研过程通常能够等待几十年。可是,几十年后,人们不就可以看出“量子隐形传输”到底能不能瞬间传递信息了? 如果你做不到,岂不是就真相大白了?社会心理的奥妙就在于此:几十年后,人们仍然会以新时间为起点,继续等待几十年,而不会质问说:“你们几十年前就说能够实现超光速通讯,为什么现在还没有实现?”自上世纪末开始到现在,“量子纠缠”也热门了几十年了。时至今日,无论是量子计算机还是量子隐形传输,都还停留在研究室和新闻媒体,和实际应用毫无关系。但是人们不会计较这些,社会公众仍然会以今天为起点,再等几十年,好像以前几十年什么都没有发生过。几十年后的公众,会以那时为起点,再等几十年。永远不会有考绩的时候。这里的关键之一,是要通过媒体向社会描绘诱人的未来和希望。如果某种研究某一天能够实现科幻小说中的  “超时空传输”,可以保证信息传输的隐秘,甚至可以实现量子遁术(人体传输),可以实现高速量子计算破译密码, 那公众和国防部就会一直支持下去。关键之二就是发明大量的一般人听不懂的行话术语(jargon),比如量子纠缠,量子计算,量子信息,量子密码,量子解码,量子点,量子比特,量子相变,EPR佯谬,贝尔不等式,等等等等。这些行话术语有两个作用:既可以给人以“这门学问很深”的印象,又给人以“这一研究应用非常广泛”的印象。对于如此深奥而具有广泛应用前景的研究,谁忍心批评指责,中断研究经费呢?再等它几十年,又有什么不可以呢?这情形和长生不老药的研究极其相似。凡是给某一真人研究经费研制长生不老药的皇帝陛下,都希望在自己有生之年能够练出长生不老药,也就是说,二三十年应该出成果。可是,即使二三十年也出不了成果,他还是会一直等下去,等到死也不会停止这项研究,因为长生不老的希望太美好,太神圣。皇帝死了,别的皇帝会继续长生不老药的研究,这种过程可以重复几百遍,可以持续几千年。直到20世纪的现代美国,虽然没有皇帝,还是有人满怀希望。我儿子高中毕业时,有位医生朋友劝他学医,这当然没有什么不对。不过他的理由很奇怪,说是两年之内就会有长生不老药上市,并劝我买这家医药公司的股票。而今20年过去了,虽然长生不老药还没上市,但是人们并没有放弃炼制长生不老药的希望。

不管人们如何宣传公关,始终改变不了这样的事实:从事量子纠缠研究的人们,一方面年复一年地宣称实现了多么伟大的“突破”,比如实现了八个粒子的纠缠态,另一方面又说这方面的研究还是在理论探索阶段;一方面扬言量子隐形传态可以实现超光速密码传输,甚至可以进行远距离人体传输(遁术),可以不用宇宙飞船就把人送到其他的星球和其他银河系,另一方面又说量子隐形传态不可能用来传输信息和质量能量。这样既保鲜了美好的希望,取得了社会对现在的研究项目的资金支持,又对将来可能的失败有言在先,到时候可以推卸责任。

对量子纠缠的实际市场行情有了比较清楚的认识以后,我们就可以来务务虚,谈谈理论与哲学问题了。玻尔曾说:“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑,那他一定没听懂。” 其实,如果你第二次听到量子理论时没有感到困惑,你也还是没有听懂。为什么呢?因为人们津津乐道的所谓“波函数”根本就不是行波的函数。光的波函数是经典电动力学中麦克斯韦场方程的解,非常简单的正弦波,而不是量子力学中任何方程的解。光波(行波,驻波)都是经典物理的概念。光波的传播,反射,折射,绕射,干涉,极化等都是经典物理光学的内容,和量子力学毫无关系。光的干涉现象和量子纠缠概念完全是不同的概念。量子力学中的量子态,是电子或其他粒子的状态,是薛定谔方程的解(且不管相对论量子力学)。可是薛定谔方程根本就不是波动方程,它的解根本就不是波函数,而是几率分布函数(正统教义如此说)。有的朋友说,行进中的电子也是波。我要他把电子的波函数写出来,他就是写不出来。至于描述电子的波动方程,就更不要谈了。教科书上总是举电子的干涉图案为例证明电子也是波。可就是教科书也写不出电子束的波函数。一写出来就会露马脚。如果不管有没有波动方程,只是偷用水波或者电磁波的行波函数,那振幅的物理意义是什么呢?写不出电子的波动方程和行波的波函数,怎么可能实现“电子的远程纠缠”?尤其奇怪的是,电子的波函数怎么可以通过光波来纠缠?

不仅爱因斯坦不能接受“几率波”的不定论哲学,就是量子力学的发明者薛定谔也不理解。他提出了薛定谔方程以后,在求解方程时得出了量子化条件,算出了氢原子光谱的能级,结果和里得伯公式相符。但是这个方程的解到底是什么东西,薛定谔自己也不知道。好像只是一个空间的函数。反正得到了里得伯公式,解释了氢原子光谱,这就够了。

可是,对于薛定谔方程的解没有物理解释,就使整个理论蒙上了神秘的星相学色彩,使人感到非常不舒服,也给薛定谔方程的可信性甚至合法性蒙上了阴影。所以Max波恩就提出了一个解释,说薛定谔方程的解是波函数,其平方等于粒子出现在某一空间点的几率密度。按照这个解释,电子在任一时刻出现在空间的什么地方是不确定的。它既可以在这里,也可以在那里。人们无法知道它的确切位置,只能算出它出现在某一空间点的几率。根据波恩的几率解释,说某个粒子某一时刻在什么空间位置是没有意义的。所以爱因斯坦在给他的回信中才说“上帝不掷骰子”,意思是物理世界的规律是决定的,物体或粒子在某时某刻的位置也是一定的,而不是随机的。

波恩是海森伯的老师,两人都是哥本哈根学派的重要人物。哥本哈根学派将量子力学的非决定论几率解释推向极端,居然认为一个系统的状态是不确定的,他的实现取决于观察者的观察或者测量行为。这个道理的一个直观例子就是,美洲印地安人到底存在与否,取决于哥伦布是否发现了新大陆。在哥伦布发现新大陆之前,印地安人是不存在的。薛定谔于是设计了一个假想实验,就是有名的薛定谔猫实验,来驳斥这种理论之荒谬。薛定谔猫实验是这样的:把一只猫封在一个密室里,密室里有一个密封的毒药瓶,上面有一个锤子,锤子由电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子, 触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,放出毒气将猫毒死。如果原子核不衰变,则猫就不会死。原子核的衰变是随机事件,也就是说,在一定时间内,猫到底是死是活是随机的。根据哥本哈根学派的哲学,在打开密室之前,这只猫处于一种死与活的叠加态。

薛定谔挖苦说:按照哥本哈根学派的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”,要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。(请注意!不是发现而是决定,仅仅看一眼就足以致命!)只有当你打开盒子的时候,叠加态突然结束,坍塌为某一本征态(叫做“波函数坍缩”)。但物理学中没有任何一个公式或者理论能够描述这种坍缩。尽管如此,长期以来物理学家们出于实用主义的考虑,还是接受了哥本哈根的诠释。但是薛定谔自己从来不接受这一解释。

哥本哈根派坚持:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是既不死也不活的。他们有一句名言:“当我们不观察时,月亮是不存在的”。也就是说,月亮本来是不存在的,当苏东坡观察到“月出于东山之上,徘徊于斗牛之间”时,才突然坍塌出来了。等他和朋友“相与枕籍乎舟中,不知东方之既白”时,月亮又坍塌到另一个状态了,不存在了。过了三个月,苏学士再游赤壁,又观察到“人影在地,仰见明月”,“山高月小,水落石出”,月亮又突然坍塌成“存在”的量子态了。苏老夫子返而登舟睡觉的时候,月亮又坍塌了,不存在了。可是此时说不定弟弟子由在另一个地方与睡梦中的哥哥“千里共婵娟”,于是月亮又不得不坍塌到子由的后院。这可不得把月亮忙坏了?问题是,在苏东坡看见“月出于东山之上”之前,“月亮本来是不存在的”。一个本来不存在的东西,如何坍塌出来呢?这岂不是无中生有的创造论吗?在哥伦布发现新大陆观察到印地安人之前,印地安人是不存在的。同样,在此之前印地安人也从来没有观察到哥伦布和他的船队,因此哥伦布们也是不存在的。这样大家都不存在。如此类推,你很容易证明全人类和整个宇宙都不存在。这就是主张“当我们不观察时,月亮是不存在的”的哥本哈根哲学教给我们的深奥的哲学新思维。朋友们可能会说,王教授何必浪费这么多笔墨,跟这些没有常识的人较真?可是,就是这些非常荒唐的“你不测量,物理量就不存在”的教条,唐而皇之地充斥在量子力学教科书里,作为“新思维”(new paradigm)故弄玄虚,误导学生。当然,我实在不愿意浪费笔墨谈什么“人体传输”或“遁术”之类的东西。我不知道现在中国还有几个人相信遁术。

说到这里,我要谈一下爱因斯坦的物理哲学思想。大家都知道我对相对论是完全彻底地否定的。所以有的朋友以为我看到“50年物理难题盖棺论定,爱因斯坦被证明错了”之类的报道,一定会乐于附和,一起来反对爱因斯坦。恰恰相反,在对待量子力学和波函数的解释这个问题上,我是支持爱因斯坦的。他说“上帝不掷骰子”,说量子纠缠是“鬼魅般的超距作用(spooky action at distance)”, 反映了爱因斯坦的睿智。爱因斯坦的哲学思想比较复杂,很难简单地说成是唯物主义还是唯心主义。他的思想中有相当的唯心主义成分,比如他把方程式形式上的美和对称性当作一种物理规律;把时间和空间当作数学变换参数而无视其物理本质;假定宇宙是有限的;假定现实世界是四维平直空间中的三维超球面;他毕生追求一个统一理论;等等。但是,爱因斯坦的唯心主义是有底线的。比如,他不能接受量子力学的不决定论;他相信,即使你不观察,月亮仍然存在;他主观上也尊重质能守恒定律,尊重因果关系(尽管他的相对论可能违反这些定律和关系);他认为宇宙是稳定的。当他发现自己的有限的三维超球面宇宙模型不能稳定时,便没有继续在宇宙学上折腾。他抛弃了自己提出的本质上是星相学性质的万有斥力宇宙项。他从来都不接受宇宙膨胀的理论,从来都不承认大爆炸宇宙学所依据的弗里得曼方程。所以,大爆炸宇宙学的许多荒唐结果与他无关。但是,他是相对论的创造者,宇宙项和三维超球面概念的始作俑者。宇宙学之所以坠入神学星相学的不归路,爱因斯坦难辞其咎。

转载沈致远先生评论:《倦鸟思归?——弦论“教主”威滕最新动向》

2016年8月1日在清华大学参加2016国际弦理论大会,一大早本人(lxj1616) 第一个在会场门口认出威滕(Edward Witten)教授,我和他交谈了最近工作。我还问起他是否认识龚天任博士,他说华人朋友很多,没有印象。我说那你应该记住他,或者说他一定会让你永远忘不了。还有另外一位华人物理学家沈致远先生也会让他不能忘记。

理由是,由威滕教授和他的博士导师戴维·格罗斯发起的M弦理论,早都已经被我们批驳得体无完肤,或者按沈老的话说:皇帝的新衣已经被脱下。本来期待他亲自脱下那件他们亲手制作的皇帝的新衣,也可以算作大器晚成。

8-Edward-Witten-2

2016-8-1  威滕(Edward Witten)教授   于清华大学

witten

戴维·格罗斯、威滕教授和霍金

非常敬佩著名华人学者沈致远老先生在退休之后,还做出令世人惊奇的随机量子空间理论–关于粒子物理及宇宙学:SQS统一场论!

这个工作把量子理论和相对论结合得很好,弥补了国际主流物理的重大缺陷。各种粒子满足素数对规律排列,可以以一种非常精确的计算获得,与实验测量非常接近。这个工作还是一个相当深入、具体、全面和完整的统一理论。这说明我们华人对自然的认识一点也不比西人差。

非常荣幸得到沈致远老先生慈祥亲切的教诲,并指教主流物理的重大问题及其出路。本人获益匪浅。

正是:

莽莽宇宙飘超弦,白雾茫茫飞天仙,对称粒子都不见,致远微宇在眼前。

shenzhiy1shenzhiy2

下面是华人学者 沈致远先生在 更早些时候的评论《倦鸟思归?——弦论“教主”威滕最新动向》附在下面供读者客观了解。

并附沈致远先生的简介。

附1:转载:沈致远—-《倦鸟思归?——弦论“教主”威滕最新动向

据2010年3月13日《新科学家》祝贺英国皇家学会会员、数学物理家彭罗斯(Roger Penrose)八十华诞文章透露:“最近,弦论的创立者威滕(Edward Witten)已采用彭罗斯的另一创造——扭量理论(twistor theory),试图将弦论的11维时空(沈注:即10维空间加1维时间)减为较易对付的4维。”

  这是物理学界一大新闻,但我并不感到意外。

弦论从开始就基于多维空间,最早是25维,后减为9维,威滕随后又加1维为10维。在弦论的多维空间中,3维是众所周知的现实空间,即前后、左右、上下,其余多出来的维度据说是“卷曲闭合起来”,成为看不见摸不着的隐蔽空间。

  弦论在“教主”威滕率领下,拥有千员猛将,发表万篇论文,经历两次革命,领“万物之理”一代风骚。遗憾的是,弦论除了一些数学成果外,就物理学而言乏善可陈。弦论至今仍缺乏与实验符合的定量结果,也提不出像样的预测可供实验验证。[1]

  日前,我打电话给挚友倪光炯教授报告此新闻,他说:“弦论曾经历两次革命……”我插话:“这次是‘复辟’!”两人大笑。他接着说:“是否晚了一点?”我说:“迷途知返,不晚!”

  最近读到美国戴森(Freeman Dyson)教授的一篇好文章[2]。这位在普林斯顿学术圈生活超过半个世纪的理论物理学家兼数学家,将数学家(其实也包括物理学家)分为鸟和青蛙两类,鸟的始祖是法国的笛卡尔,青蛙的始祖是英国的培根。顾名思义,鸟飞得高看得远,戴森认为爱因斯坦是“一只超级的鸟”;青蛙所见只是周围的花朵,一次只解决一个问题,戴森自称是青蛙。戴森认为威滕是鸟,他确实是一只大鸟,展翅翱翔一飞冲天,思维如天马行空,视野可穷极苍冥;否则,怎么能使号称“全世界最聪明的”千员猛将唯其马首是瞻?

  既然如此,为什么弦论乏善可陈呢?答案可从历史经验中找。爱因斯坦不愧为大鹏鸟,敢想前人所不敢想,他的广义相对论石破天惊。有人说:“如非爱因斯坦,广义相对论不知还要再等多少年。”可见他飞得多么高看得多么远。爱因斯坦还具有一个更重要的特点,他想的是基本原理。相对性原理说白了就是:物理学规律不应随观察者运动状态而改变。具体到等速运动即为狭义相对论的基石,具体到加速运动即为广义相对论的基石。此原理既基本又实际,而且非常简单,难怪相对论具有“成功相”,方向对了,一通百通。

  回过来看弦论。弦论始于对核力的研究,日裔美国物理学家南部阳一郎(Nambu Yoichiro)发现核内有弦,试图朝此方向建立强相互作用理论,遇到困难暂时搁置。1984年,施瓦茨(John Henry Schwarz)等人排除了困难,并发现弦论中自动出现自旋为2的粒子,这可能将引力子纳入基本粒子理论。经威滕检验发现弦论可重整化,物理学家看到苗头蜂拥而至,弦论从冷门一跃而成为显学。但引力子至今尚未发现,其自旋是否真为2不得而知。曾被讥为“耍赖皮”的重整化,只是绕过发散困难的权宜之计。二者均为技术问题,根本称不上基本原理,弦论出发点显得苍白无力。如提不出超越相对论的基本原理,志在“万物之理”只能是梦想。

  再来看空间维数。弦论的25维、9维和10维空间并非空穴来风,乃源自严格的数学推导,发现唯有这么多维数的空间才能使理论自洽。自洽者,自圆其说也,这是理论成立的一个必要条件,但并不一定充分。物理理论成立必须与实验符合,这还不够,还要提出预测以供实验检验。如实验不表态认可,那就有大麻烦了,这正是弦论者目前所处的困境。实验物理学家和天文学家,“上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见”,至今没有发现3维以外更多维空间存在的迹象。这或许是威滕不耻下问的原因。

  我在想:聪明如威滕,再加上那“全世界最聪明的”一千多人,怎么会在这个关键问题上长期被误导?物理学中的多维空间,弦论并非始作俑者。早在1919年,数学家卡鲁扎(Theodor Kaluza,又作卡卢察)在爱因斯坦4维时空基础上再添加1维空间,将电磁力纳入相对论框架,随后发现无法纳入弱力和强力,此说逐渐淡出舞台。此外,物理学中抽象多维空间屡见不鲜,例如“相空间”就有无穷多维,人们从未将之视为真实空间。弦论的多维空间可能类此,以9维空间为例,那多出来的6维可能并非弦论者所认定的额外空间,而是基本粒子内禀结构的某种对称性。举一个通俗例子:全息技术可将3维空间中的真人实物,映射到2维平面构成几可乱真的立体图像;但小孩子也知道那是假的,不会闯进去和画中人玩耍。此例值得弦论者想一想。

  看来,威滕这只大鸟飞得太高了,但见无边茫茫云海,飞了廿多年不着地。倦鸟思归,大地母亲总是欢迎的。

  我说“迷途知返,不晚!”是有根据的。经历正反两方面的经验教训,理论物理学家较前更聪明了;加以大型强子对撞机(LHC)已投入试运行,不久可出实验结果。“山雨欲来风满楼”,种种迹象显示物理学正处于大突破前夕。借用一句足球术语:“只差临门一脚。”威滕已亲临瑞士坐镇,如球到他面前,以威滕的功力,这一记近距离射门必定非常凌厉。

  语云:“大器晚成”,且看后笑是何人。

  [1] 沈致远. 弦圈之争:基本粒子研究进入战国时代

科学,2007,59(3):42.

  [2] Dyson F. Birds and Frogs. Notice of AMS, 2008, 56(2):212-223;中译文:自然杂志, 2009, 31(5):298-310.

附2:

沈致远简介

著名物理学家–沈致远。沈致远是江苏溧阳人,1929年11月出生,六岁时就读于济南城东小学,初中就读于溧阳同济中学及县立中学,高中就读于上海,1948年05月因参加进步学生运动被开除,1949年在溧阳参加工作。1956年沈致远以调干身份考入浙江大学,1959年被选拔提前毕业,留校任教。1980年沈致远由中国科学院派赴美国,在纽约理工大学任访问科学家。1983年起在许多美国著名的大工业公司任高级工程师及研究科学家等职务,从事微波电子学方面的研究开发工作。1984年至1989年曾受聘为桥港工程学院兼职教授。1990年受聘于杜邦公司中心研究院,先后担任研究员、院士等职务。现任资深院士,负责高温超导体应用方面的研究工作。

沈致远在国际专业学术刊物上发表过四十多篇学术论文。主要专业著作有:1979年由国防工业出版社出版的《微波技术》,为国内高等学校有关科系长期用作教材;1993年由美国出版的《高温超导微波电路》是该领域唯一的专著,并为美国哥伦比亚大学及中国清华大学等校选作博士研究生教材。

沈致远在微波技术、微波应用及高温超导应用等领域中有多项发明,现握有十项美国专利。 他致力于提倡科学文艺,1998年应邀在《文汇报》副刊《笔会》上开辟了《天趣园》专栏,专门发表他的科学散文及科学随笔,题材涉及数学、物理、生物、环保、天文、信息、电脑、网络、经济等方面。这些文章结集为《科学是美丽的–科学艺术与人文思维》,由上海教育出版社于2002年出版,佳评如潮,对科学散文创作起了一定的推动作用。

《科学是大众的》是《科学是美丽的》姐妹篇,收入作者近年撰写的科学散文及随笔72篇。写散文不易,写科学散文更为不易。作者以生动的笔触将科学散文写得深刻而不失通俗、严谨而不失风趣,实为不可多得之佳作。《科学是大众的》涵盖数学、物理、生物、环保、天文、信息、认知科学以至美学、宗教及思想方法诸方面,内容丰富多彩,文笔风趣隽永。部分文章曾在《文汇报·笔会》及《解放日报·朝花》发表,并为国内外报刊网络大量转载,深受读者欢迎。科学求真,真中含美;艺术唯美,美不离真;人文崇善,真善美一,科学散文将三者相结合,发掘大千世界之旷世奇美供读者欣赏思考。作者学贯中西,知识渊博,视界宽阔,目光犀利,文采飞扬,科学瑰宝娓娓道来如数家珍,不仅具有独特的写作风格,而且富含哲理发人深思。

沈致远时常说:自己上小学时的学习条件很差,生活很艰苦。我们住的是50人左右上下铺的大房间,吃的很少见荤(hun)。冬天如果没有太阳,毛笔就冻上不能写字了。但是同学们学习仍很专心,很认真,都深感学习不易,也有很强烈的将来能够”报国”的责任感。而那时的老师大都是城市中很有水平的人。总的看来自己在工作中作出了一点成绩,主要是年轻时受到的强烈的爱国主义教育和经历的艰苦环境激励自己奋发向上,再是学习和生活中老师的引导和严格要求及管理,没有这些是谈不上成就的。比较起来,现在的条件是好多了,我还在工作岗位上担负着较重的任务,我会一方面把工作搞好,一方面把年轻的同志培养好,使他们的才能更充分地发挥出来,希望他们超过我,作出更大的贡献。

高中课本中 《说数》亦为沈致远所写。

附3

物理学家沈致远发表统一场论新版本

2014.01.15 10:10
来源: 科技日报     作者: 记者 曹丙利

爱因斯坦完成广义相对论后开始探索统一场论,终其后半生不幸以失败告终。20世纪70年代量子论标准模型建成后,统一场论成为物理学家下一个目标。以弦论及圈论为主的两大派分别从量子论及广义相对论出发,经过四十多年坚持不懈的努力,仍未能实现这一目标。

在总结前人经验教训的基础上,美籍华裔物理学家、《前沿科学》杂志编委沈致远于2013年10月在Journal of Modern Physics发表论文Stochastic Quantum Space Theory on Particle Physics and Cosmology-A New Version of Unified Field Theory,“随机量子空间理论关于粒子物理及宇宙学:统一场论新版本”,全文共十万字。

沈致远历时八年创立“随机量子空间理论”,简称SQS理论。该理论从三项基本假设(高斯几率假设、质数假设、真空子假设)出发,以严格的逻辑推理建立起理论框架,推导得出数值结果,利用三个基本物理量(普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量)将之翻译为物理量,得到许多与实验结果符合的结果。根据高斯几率假设定义S-方程,证明了“随机游走定理”。以“变换因子”解释了使物理学家困惑的若干“等级问题”(两个相差几千亿倍的物理量)。根据一维空间S-方程算出6个基本粒子的质量,其中3个已知粒子的质量与实验值符合,3个未知粒子作为SQS理论之预测,以待实验验证。

据沈致远介绍,他根据三维空间S-方程,建立起代表电子等基本粒子的几何模型及轨道。标准模型以几何点代表基本粒子,具有趋向无穷大的发散困难,需要以重整化抵消无穷大才能得出高阶计算结果。SQS理论以几何模型及轨道代表粒子,根本不存在无穷大,毋需重整化。SQS理论根据一维S-方程,算出基本粒子轨道上的特殊点位置,由此得到弱电相互作用的G-W-S 三角形,G、W、S 分别代表Glashow(格拉肖)、Weinberg(温堡格)、Salam(萨拉姆),三位均获得诺贝尔物理学奖。G-W-S 三角形的3条边和一个角(温堡格角)具有物理意义,SQS理论算出的结果与实验值符合。著名的“双缝实验”发现,即使每次只发射一个粒子也会形成干涉条纹,一个粒子竟能同时穿过两个隙缝,匪夷所思。“双光子纠缠实验”发现,测定一个光子的自旋,在远处的另一个光子立即相应改变自旋,爱因斯坦称之为“鬼怪的超距作用”。SQS理论以常理对这两个著名实验做出令人信服的解释,解除了物理学家长期以来的困惑。

SQS理论从高斯几率假设及真空子假设出发,根据“开普勒-海尔斯”定理得出结论:三维微观空间具有“面心晶体结构”。据此在半径为3倍普朗克长度球面内发现36种空间对称性,与标准模型U(1)、SU(2)、SU(3)群之各种表示具有对应关系。根据质数假设,沈致远发现最小的18个奇质数构成3×3=9个质数偶对(相邻两奇质数平均值等于偶数者为偶对)系列:[(1,3)(5,7)(11,13)],[(17,19)(23,29)(31,37)],[(41,43)(47,53)(59,61)]。根据量子论标准模型,夸克有3代共6种 “味”:上、下为第1代,奇、魅为第2代,底、顶为第3代。每种“味”各有红、绿、蓝3种“色”(“味”、 “色”是借用之名称)。9个质数偶对共有9×2=18个质数, 正好与3代3×6=18种夸克一一对应。标准模型认为不同色并非不同夸克,夸克只有6种。SQS理论认为不同色是不同夸克,18种夸克各具有不同质量,已为实验证实。9个偶对后面一对质数(67,71)并非偶对,上述质数与夸克之对应关系终止,据此SQS理论断定夸克只有三代,也为实验所证实。SQS理论根据上述18个质数和另一组质数,建立以8个胶子为媒介的强作用理论,以简单数学规则解释了实验结果。沈致远在质数表中又找到四个质数偶对系列,发现前后共五个质数偶对系列与宇宙演化密切相关,由此推出的结果与宇宙学标准模型及天文观测符合。质数为媒,至大至小两极相通。

按照标准模型,夸克衰变参量由6个C-K-M三角形代表,C、K、M分别代表Cabibbo(卡比博)、Kobayash(小林诚)、Masakawa(益川敏英),后两人因此获得诺贝尔物理学奖。C-K-M三角形中最重要的是归一化三角形(unitarity triangle)。物理学家经过多年反复实验发现:归一化三角形一个内角γ之误差过大,三内角之和不等于180°。这就提出一个问题:归一化三角形是否真是三角形?如果不是,物理学家奉为圭臬的标准模型必须修改。主流物理学家对此至今未有答案。SQS理论根据上述质数偶对系列指出:归一化三角形不是一个三角形而是三个三角形,γ角之误差过大及其三内角之和不等于180°是物理学家将三个三角形当作一个三角形处理而被误导。根据SQS理论算出的结果与实验数据符合,为标准模型解了困。

基本方程是统一场论核心。弦论至今尚缺基本方程,圈论虽有宏观方程,并不适用于微观基本粒子,称不上基本。沈致远从广义相对论方程出发建立统一场论基本方程。广义相对论方程右边是动力学公式,左边是运动学公式;前者为因,后者是果。爱因斯坦对源出于基本原理的方程左边很满意,而对带有人为因素的方程右边不满意,他说:“方程的左边是大理石,右边是稻草。”爱因斯坦试图将稻草变为大理石以寻求统一场论基本方程,不幸以失败告终。客观原因是条件不成熟,未引入几率是主观失误。沈致远舍弃广义相对论方程右边的稻草,从方程左边的大理石出发建立基本方程。右边为零的广义相对论方程代表真空,真空是空间之基态,此乃宇宙万物之基础,从真空出发顺理成章。并重新定义了广义相对论方程之度规张量,将之乘以高斯几率分布。经过严格的数学推导,方程的右边之动力学公式自动出现,舍弃稻草换来了大理石。引入几率是关键,终于找到了指向基本方程的正确方向。

方向对了,一通百通,统一场论基本方程随之而来。包罗万象的原始基本方程非常简单,只有两个方程,可印在T恤衫上。对之求平均值,得到两种更简单的宏观基本方程。其一为引力方程,相当于左右两边均为大理石的爱因斯坦广义相对论方程,在小于四分之一普朗克长度时引力变为斥力,排除了引起无穷大的“奇点”,为广义相对论解了困。其二为相当于麦克斯韦方程的运动学/动力学方程。比较这两种方程,解释了静电力与引力之巨大差异,并明确指出所有四种作用力统一于71倍普朗克长度。

原始基本方程右边之因包含几率,左边之果不包含几率。随机原因怎么会产生完全确定的结果?沈致远认为,虽然看似自相矛盾,其实不然,这揭示出原始基本方程深刻的内涵:基本粒子内部运动具有许多条彼此分开的轨道,各代表不同的量子态。粒子在一条轨道上的运动状态是完全确定的,粒子在何时跳到哪一条轨道是随机的,由方程右边的几率决定。这已为对光子和电子等的数值计算证实。量子论是从量子化到几率解释,SQS理论则是从几率化到量子解释,两者异曲同工。原始基本方程给出所有基本粒子之内部运动规律、特性参量及其相互作用。由于方程之精确解尚未求出,只能作一些定性和半定量分析。对光子及电子等所作的分析结果与实验符合,进一步研究有待求出原始基本方程之精确解。

窥其一斑,万物之理初见端倪。欲睹全豹,尚须继续努力。沈致远在论文中提出25项预测,以供实验检验。沈致远指出,SQS理论是发展中的理论,有许多课题可供继续研究。为了有志者参与此项研究共襄盛举,2013年第4期《前沿科学》编发了此论文的中英文摘要及参考文献。全文可查阅Journal of Modern Physics, 2013, 4, pp.1213-1380,或其网站(http://www.scirp.org/journal/jmp),亦可直接通过电子邮件(zyshen@comcast.net)与论文作者联系。

附4

《说数》  沈致远

自然数1、2、3……是数学之起点,其他所有的数都是从自然数衍生出来的。自然数的实物原型可能是十个手指,否则我们不会采用十进位制。

自然数均为正数,负数之引入解决了小数不能减大数的困难,例如1—2=—1。负数也是有原型的,欠债不就是负资产吗?所以负数概念的形成恐怕与人类早期的商业借贷活动有关。

零是数学史上的一大发明,其意义非同小可。首先,零代表“无”,没有“无”何来“有”?因此零是一切数之基础。其次,没有零就没有进位制,没有进位制就难以表示大数,数学就走不了多远。零的特点还表现在其运算功能上,任何数加减零,其值不变;任何数乘以零,得零;任何非零数除以零,得无限大;零除以零,得任何数。零的原型是什么?是“一无所有”还是“四大皆空”?

零和自然数以及带负号的自然数统称为整数。以零为中心,将所有的整数从左到右依次等距排列,然后用一根水平直线将它们连起来,这就是“数轴”。每个整数对应于数轴上的一个点,这些点以等距离互相分开。你看!负数和正数分列左右如雁翅般排开,零据中央,颇有王者气象。

分数的引入解决了不能整除的困难,例如1÷3=1/3。分数当然也有原型,例如三人平分一个西瓜,每人得三分之一。

数轴上相邻两个整数之间可以插入无限多个分数以填充数轴上的空白,数学家一度认为这下子总算把整个数轴填满了。换句话说,所有的数都已被发现了。其实不然?有些数就根本无法以整数或分数来表示,最著名的就是圆周率,分数只能表示其近似值而非准确值。人们将分数化为十进位小数以后,发现有两种情况:一种是有限位小数。便如1/2=0.5;另一种是无限循环小数,例如1/3=0.33333…两者虽貌似不同,但都包含有限的信息,因为循环部分只是重复原有的,并不包含新的信息。圆周率则根本不同,3.14159265358979323846…既不循环,也无终结,所以包含着无限的信息。想想看!北京图书馆里浩如烟海的藏书所包含的信息虽然极多,但仍是有限的,而圆周率却包含着无限的信息,怎能不令人惊叹!数学家将像圆周率那样无法用整数或分数表示的数秒为“无理数”,无理者,不讲道理也!不知道为什么圆周率背了这么个恶名?我曾写过一首题为《圆周率》的小诗为之抱屈,不妨引其中最后一段以博读者一粲:

……

像一篇读不完的长诗

既不循环也不枯竭

无穷无尽永葆常新

数学家称之为无理数

诗人赞之为有情人

道是无理却有情

天长地久有时尽

此率绵绵无绝期

自从祖冲之算出圆周率的数值介于“约率”22/7和“密度”355/113之间以来,一直有人在计算圆周率的更精确数值,最近利用电脑算到了小数点后两百多万位!但比起“此率绵绵无绝期”来,连沧海一粟也不如。就算用最快的超级电脑不停地算下去,一直算到地老天荒,也无法穷尽!此外还有人利用电脑将已算出的圆周率数值化为二进位数列后,对之进行了统计分析,发现它像随机数那样具有最大的不确定性。圆周率本是圆周与直径之完全确定的比值,但它产生的无穷数列却具有最大的不确定性,我们不能不为大自然的神奇奥妙而感到惊讶和震憾。

加入了分数和无理数以后,数学王国更扩大了,在零这位国王两边雁翅排开的阵容就更加威武雄壮了。

有了无理数以后,原来的整数和分数统称为有理数。对数的寻求是否到此为止呢?数学家并不满足,继续孜孜以求,寻找尚未发现的新数,果然被他们找到了。发现的契机是研究一些数的平方根:4的平方根是2(2×2=4),这是早就知道的正整数,不足为奇;2的平方根是一个无理数,和圆周率类似,也不新鲜。—1的平方根是什么?这可不好办!大家都知道乘法的符号规则是:正正得正,负负得正,任何数的平方均为正数,据此—1的平方根就根本不存在。但不存在的东西可以创造出来!这就是科学的创新精神。数学家为此创造了“虚数”,以符号i表示之,并规定i的平方为—1,—1的平方根当然就是i了。这样一来负数开平方的难题就迎刃而解。例如—4的平方根就等2i,即2乘以i。

引人虚数固然解决了负数开平方的难题,但也带来了另一个困难——虚数在数轴上没处摆。这迫使数学家创造出一根“虚数轴”,使之与改称为“实数轴”的原来之数轴相垂直。由虚、实两根数轴组成的平面称为“复平面”。实轴上的点是实数,虚轴上的点是虚数。复平面上其余的点就是“复数”,它包含实数及虚数两个部分。零就是实轴与虚轴的交点,是整个复平面的中心,仍占有非常特殊的地位。从实数轴上的“雁翅排开”,发展到复平面上的“众星捧月”,无论数的概念怎样扩大,零的特殊地位始终不变。难怪最近在网络上评选一千年来最重要的发明时,零也在被提名之列。我有一首小诗单咏零:

零赞

你自己一无所有

却成十倍地赐予别人

难怪你这样美

像中秋夜的一轮明月

谁说数学枯燥无味?数学天地充满了诗情画意,有待我们去发掘。

虚数和复数有没有实际的原型呢?乍看似乎“虚”无飘渺,“复”杂得很。其实虚数和复数都有原型;电工学中利用复数表示交流电,虚数代表虚功,使得电工学计算大为简化。如果说在电工学中引入复数只是为了计算方便,不用它也行,不过麻烦一点而已。那就请看量子力学:量子力学中的波函数必须以复数表示,这不是简化计算的问题,而是反映了微观粒子本性的实质问题;换言之,微观世界深层次的自然规律要求复数。谁说数学太抽象?即使抽象如复数,其应用也实际得很呢。

从自然数到负数和零,再到分数、无理数和复数,数的发展史是否还有更新的篇章?我们且拭目以待。

NOWHERE TO RUN! 2 主流物理(BSM)真的垮台了!

今天国际物理学界在美国和意大利举行的两个主要的年度会议都结束了,没有任何新闻发布会和庆祝会。龚先生在他们开会前2天就公开预测了这样的结果。也就是说,他开会前就知道了这是必然的结果。但是,我们只想等到他们会议结束后,一切应该真相大白。现在,他们的会议结束了!请看:

(One, Aspen 2017 Winter Conference: Starts 19 Mar, Ends 25 Mar 2017, at Aspen, Colorado USA: http://indico.cern.ch/event/550030/

Two, 2017 Moriond Conference:March 18th – 25th, 2017, at La Thuile, Aosta valley, Italy: http://moriond.in2p3.fr/

从欧洲核子研究中心LHCb等数据,在13 TeV数据量已达到80 FB-1,约为2012年数据量的10倍以上,但:

一、没有确认希格斯机制:b -/ b 夸克衰变通道问题甚至没有谈到。

二、没有Majorana中微子:

中微子运动99.9999…%的光速,其速度不能由像焦油湖那样的希格斯场降慢下来。因此,它的质量也不能是希格斯机制作用的结果。而Majorana给出的与希格斯机制不同的跷跷板质量产生机制,它的反粒子就是它自己。如果中微子可能是Majorana粒子,那么,作为Majorana中微子至少有三结果。

首先,要有无中微子双β衰变。

但无无中微子双β衰变:请看  https://arxiv.org/abs/1703.00570

第二,中微子可能具有倒质量层次。

但没有反中微子倒质量层次:请看 https: / / arXiv. org /abs/ 1703.03425 和 https://arxiv.org/abs/1703.03328

第三、中微子必须是自己的反粒子。

但 没有Majorana定义的中微子(反粒子是其自己),请看:

https://www.quantamagazine.org/20160728-neutrinos-hint-matter-antimatter-asymmetry/http://www.symmetrymagazine.org/article/is-the-neutrino-its-own-antiparticle

可见,最新数据显示所有这三个方面的结果是负面的。

以上结果显示中微子不是Majorana中微子,这是非常重要的结果!因为,现在看到的中微子没有不同于于其他费米子的特性。因此,中微子的质量产生机制也必须与其它夸克和电子等费米子相同。由于希格斯机制不能解释中微子的质量,希格斯机制肯定是完全错误的。

三、没有超对称粒子SUSY

希格斯机制不能解释以上中微子质量产生,也不能解释暗质量。因此,它需要超对称理论SUSY。事实上,SUSY被视为主流物理所有问题的超级特效药。见下图,附演示文稿。然而,即使SUSY 是超级特效药也无法获得自然常数和普朗克CMB数据。何况SUSY不是特效药,没有任何SUSY粒子,SUSY理论自己也已经不可救药。

LHCb等数据,没有超对称粒子,所有这些问题无法在主流物理中获得解决。

susy2017

四、没有弱相互作用大粒子WIMP

已知的6个月前LUX的数据排除了存在WIMP。这一次,LHC数据进一步排除了WIMP。最重要的是,其它PICO数据(解决低质量区域,轴子)进行了分析,然而,都没有WIMP。

五,没有办法解释希格斯玻色子

新的所谓希格斯玻色子的质量(125.09 + / – 0.24 GeV)。主流物理一直无法解释希格斯玻色子,而龚先生33年前早已经清楚地表述了这个玻色子的机制,及其精准数值。

六、其他重要数据:

1,没有惰性中微子,参见:http://www.symmetrymagazine.org/article/sterile-neutrinos-in-trouble。惰性中微子不是超对称的一部分。它不能扮演暗质量重要的角色,因为中微子是热/热暗物质。即中微子不能在空间保持,而是在空间奔腾,而黑暗物质环绕拥抱可见物质。但是,惰性中微子可以支持Majorana中微子吗?不,没有惰性中微子是另一个排除Majorana中微子的依据。

2,没有任何BSM种类的粒子:任何BSN粒子(SUSY粒子,轴子,无菌中微子,WIMP,等)将在BS0介子衰变检测(LHCb分析)。但是,没有!参见https://home.cern/about/updates/2017/02/standard-model-stands-its-ground。

以上所有的数据报告再次表明,主流BSM物理自己不能自圆其说,正如去年宣布弦物理的彻底失败,现在可以看到整个主流BSM物理正在坍塌,或者说已经垮台了。

正是:全球物理忙,两会无主张,重点无结果,南柯梦一场。

我们能够看到主流BSM物理的垮台,这只是一个必然的胜利。如果能够创建新的正确的物理理论,这才是伟大的胜利!

 

注:以上是与龚先生的交谈结果。

附1:ATLAS报告指出:超对称粒子SUSY无法解决主流物理所有这些问题

ATLAS-SUSY-2017-079

附2:2017Moriond Conference:March 18th – 25th, 2017, at La Thuile, Aosta valley, Italy国际会议主要安排:

The entire conference schedule:

Sunday March 19th: about Higgs mechanism

Susumu Oda: Couplings and mass with 13 TeV data and expectations.

Giovanni Petrucciani: Evidence for ttH production with 13 TeV data?

Goetz Gaycken: 2nd and 3rd generation couplings with 13 TeV data

Monday March 20th: about SUSY

Emma Siam Kuwertz Pushing limits on generic squarks and gluinos at LHC at 13 TeV

Matthieu Pierre Marionneau Progress with “electroweak-ino” searches with 13 TeV data.

Andreas Petridis Cornering natural SUSY with 13 TeV

Jose Santiago Perez One loop effective lagrangian after matching

Lesya Shchutska Review: The way forward for SUSY at LHC and beyond

Tuesday March 21rst: about neutrino

Nicolas Lurkin Heavy neutrino searches & early NA62 results

Thursday March 23rd Dark Matter & Axions

Alexander Madsen Direct Search for Dark Matter in the Mono-X + MET final state at 13 TeV

Raffaele Angelo Gerosa Search for the Dark Matter mediator (low mass dijet, 3rd generation, low mass dileptons,

etc.) in CMS

Guillaume Giroux Dark Matter Search Results from the PICO-60 C3F8 Bubble Chamber

David Moore Table top searches for screened scalar interactions associated with dark energy

Julien Masbou Dark matter direct detection experiments with xenon in dual phase

Belen Gavela Axions and Axion Like Particles

Felix Kahlhoefer WIMPS : How to hunt them and how to save them

 

Friday March 24th Neutrinos & Astroparticles

Takeshi Nakadaira: New results on CP from T2K

Victoria Wagner Background free search for neutrinoless double beta decay with Gerda Phase II

Thomas Carroll New Constraints on Sterile Neutrinos with MINOS/MINOS+ and Daya Bay

Cedric Weiland Searching for heavy sterile neutrinos in kaon decays

João Pedro de André New Results from ICECUBE : sterile neutrino search

Nowhere to run! 主流物理(BSM)逃脱不了最终的失败

这些日子,物理世界惶恐不可终日,最终都逃脱不了失败的命运!

最新数据,这两日正在发布中。LHC发现超大粒子团,似乎又可以唤起新的希望!我们认为:不可能有真正本质的新发现,那只不过是夸克粒子团类似夸克化学反应聚合物而已。

理论物理的四个柱子理论都已经死了,由此支持的主流物理必然崩塌!无处可逃!

NOWHERE TO RUN!!!

Dear Todd: Thanks for the info. Yes, I do know about the many-quark-blob report (https://home.cern/about/updates/2017/03/lhcb-observes-exceptionally-large-group-particles ). It is just a kind of ‘quark-chemistry’, having no insight for the foundation of TOE-physics.

LHC (at CERN) should report its 2016 data at two conferences in two days:

One, Aspen 2017 Winter Conference (Starts 19 Mar, Ends 25 Mar 2017, at Aspen, Colorado USA): http://indico.cern.ch/event/550030/

Two, 2017 Moriond Conference (March 18th – 25th, 2017, at La Thuile, Aosta valley, Italy: http://moriond.in2p3.fr/

Instead of commenting their reports afterwards, I will make a statement here first. The book {Nature Manifesto — Nature vs Bullcrap; 560 pages} is available limited time at https://tienzengong.wordpress.com/2016/12/10/natures-manifesto-on-physics-2/ , and ALL issues are addressed in it. That is, there is “Nowhere to Run” by any further experimental works but to vindicate the book {Nature Manifesto}.

However, I will elaborate this statement a bit more in this post.

For the mainstream theoretical physics:

One, Standard Model: it is just a hodgepodge from the experimental data (equations are just the results of the reverse-engineering to fit the data). The only theoretical principle is the “Higgs mechanism”.

Two, BSM (Beyond Standard Model):

  1. SUSY, a wild guess without any empirical support, and it is a total stupidity.
  2. String (M-) theory, by only changing a ‘point’ into a ‘string’ and hoping for the miracle. Worse yet, without SUSY, it cannot even account for fermions. It is not just wrong as physics but is a total bullcrap.
  3. Inflationary scenario, another wild guess trash.
  4. Multiverse, the direct consequence of 1) string-landscape, 2) eternal inflation. It is further motivated by the mainstream failure of deriving the nature constants of THIS universe.

For the mainstream experimental physics (including the observational astrophysics):

First, some facts are established.

One, Planck CMB data: dark mass, dark energy, Neff, etc.

Two, some nature constants (Alpha, non-zero Cosmological Constant, vacuum boson mass (125.09 +/- 0.24 Gev), etc.)

Three, dark-flow (about 9%)?

Second, the on-going research directions:

One, with collider: searching for the BSM particles (as dark mass)

Two, with neutrino: Majorana neutrino? Seesaw mechanism? Neutrino CP violation, etc.

Three, with astrophysical observations

Four, with direct detection of WIMP

The theoretical base for the mainstream physics is now very clear, with five pillars.

One, Higgs mechanism

Two, string — point to string (increasing some hidden dimensions)

Three, SUSY

Four, inflation

Five, with WIMP

SUSY will definitely be ruled out again in these upcoming LHC data reports:

First, direct production at LHC: No.

Second, as dark matter (from LUX, AMS02, Cosmic gamma rays, etc.): No.

Third, as invisible bystander (from EDM, LHCb data): No.

Without SUSY, String (M-) theory cannot even describe fermions.

Inflation is now even denounced by some of its most important inventors (such as Paul J. Steinhardt), see {Wrong about inflation (By Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt and Abraham Loeb; https://www.cfa.harvard.edu/~loeb/sciam3.pdf )}. For the {Emperor’s new dress story}, it was a child pointing out the nonsense. For {inflation}, it is now declared as crap by its tailor.

The multiverse is mainly represented by Max Tegmark’s  (MIT professor) book “Our Mathematical Universe”, and it is now denounced by Sheldon Glashow (physics Nobel Laureate), see http://inference-review.com/article/a-hand-waving-exact-science .

For WIMPs (dark particles):

First, via direct detection (LUX, etc.): No.

Second, via direct production at LHC: No.

Third, via AMS02 or cosmic gamma rays: No.

Four, as axions (low mass), via (PICO and CAST): No.

Five, as Sterile Neutrino (via LHC, IceCube, etc.): No.

Yet, for this upcoming LHC report, the key point will be on the Higgs mechanism (HM).

For Higgs mechanism, the following issues must be addressed.

One, it must provide masses for some fermions (not including neutrino). That is, Higgs boson must couple very strongly with its cousins (Higgs-field fermions). If this new LHC report (with almost 100 fb-1 data) can still not establish this Higgs mechanism (with the right proportion), it is time to change the name of this new boson to Vacuum Boson which decays mainly via the diphoton channel.

Two, as Higgs mechanism cannot provide the masses for neutrinos, neutrinos should be Majorana particles. That is:

First, there must be neutrinoless Double Beta Decay.

Second, neutrino and its anti-particle must be identical, cannot be distinguished.

Third, neutrinos can have inverted mass-hierarchy.

If these three are not verified in this huge data (LHC and other neutrino data), Higgs mechanism is wrong.

eggcarton413

Three, Higgs mechanism (HM) cannot account for the dark mass. So, if WIMPs (SUSY, axions, sterile neutrino, etc.) cannot be found, HM is wrong.

Four, HM cannot account for the dark energy.

Five, HM cannot account for the new boson’s mass (125.09 +/- 0.24 Gev.).

On the other hand, for the G-theory (Nature’s Manifesto; see https://tienzengong.wordpress.com/2016/12/10/natures-manifesto-on-physics-2/ ), all the above shortcomings of the HM are removed.

The mass-rising mechanism for ALL fermions (including neutrinos) is via the {bouncing (having momentum change) between (ghost point) and (matter universe)}. The mass-rising for bosons is caused by the bouncing between fermions. That is, neutrino is in principle not different from all other fermions (quarks and electrons, etc.).

So, neutrino (in G-theory) cannot be Majorana particle; that is,

No neutrinoless Double Beta Decay,

No inverted mass-hierarchy for neutrinos.

Furthermore, neutrino and its antiparticle must behave differently in the CP symmetry.

In G-theory, Planck CMB data (2013 and 2015) was easily derived, without any WIMP. Thus, there is no chance for these new LHC reports of seeing any WIMP.

Any correct experimental data cannot go beyond the scope of {Nature’s Manifesto}. Nowhere to Run, for sure.

Note (added on March 25, 2017): the two conferences (mentioned above) are now over, with a new set of data. The following is my comment on these two conferences.

Told you so

With 80 fb-1 data at 13 Tev. (about 10 times more than 2012), but:

No Higgs mechanism

No Majorana neutrino

No WIMPs

No SUSY

No sterile neutrino

Note: most graphs below are taken from the CERN/Aspen reports.

The Standard Model (SM), based on Higgs Mechanism (HM), cannot account for:

Neutrino masses

Dark energy/dark mass

BaryonGenesis

Mass Hierarchy

Gravity, etc.

eggcarton431

Thus, SM needs:

SUSY (for dark mass, hierarchy, etc.)

WIMP (for dark mass)

Majorana neutrino (for neutrino mass and/or baryongenesis, etc.)

Sterile neutrino (for dark mass and/or majorana neutrino, etc.)

The missing (failure) of one item above will be a deadly blow to SM, especially its base, the Higgs mechanism. If all the above items are missing, the entire mainstream physics collapses.

But, this new data (80 fb-1 from LHC and many others) show the following.

One, NO Higgs mechanism: the b/-b quark decay channel was not even talked about.

eggcarton422

Note (added on June 9, 2017): CMS analysis on H→ bb¯ decays at (√s = 13 TeV) with 35.9 fb−1 data (published on 2017/05/29) shows that an observed significance of 1.5σ (0.7σ expected for the standard model Higgs). That is, the Higgs mechanism is not verified, see https://cds.cern.ch/record/2266164/files/HIG-17-010-pas.pdf

Two, NO Majorana neutrino: as neutrino moves with 99.9999…% of light speed (not slowed down by the tar-lake-like Higgs field), its MASS cannot be the result of Higgs mechanism. This is why the Majorana idea came about (to give neutrino mass with seesaw mechanism, different from the Higgs mechanism). But, there are, at least, three consequences for the Majorana neutrino.

First, there must be ‘neutrinoless double beta decay’

Second, neutrinos could have inverted mass hierarchy.

Third, neutrinos MUST be their own anti-particles.

But, all these three are NEGATIVE from the newest data.

NO neutrinoless double beta decay: see https://arxiv.org/abs/1703.00570

eggcarton493

No inverted  neutrino mass hierarchy: see https://arxiv.org/abs/1703.03425 and  https://arxiv.org/abs/1703.03328

No Majorana neutrino by definition (being its own antiparticle), see https://www.quantamagazine.org/20160728-neutrinos-hint-matter-antimatter-asymmetry/ and http://www.symmetrymagazine.org/article/is-the-neutrino-its-own-antiparticle

No Majorana neutrino is very significant, as neutrino must not be different from other fermions (quarks and electrons, etc.). Thus, their mass-rising mechanism must also be the same. As Higgs mechanism (HM) cannot account for neutrino’s mass, HM must be wrong completely.

Three, NO SUSY

Higgs mechanism cannot account for the dark mass. So, it needs SUSY. In fact, SUSY is viewed as the super Penicillin for all the problems of the mainstream physics.

eggcarton419

However, even this SUSY Penicillin cannot derive all nature constants and Planck CMB data.

Of course, the presentation shows that SUSY is not found in this 80 fb-1 data.

eggcarton424

Furthermore, SUSY is further ruled out in the WIMP data, in the LHCb data, etc. Without SUSY, all those problems cannot be addressed in the mainstream physics.

Four, NO WIMP

The LUX data was known for 6 months. This time, the LHC data further ruled it out most of the Gev WIMPs. The exclusion line is very much reaching the neutrino floor (the yellow area).

darkmass02

Most importantly, the PICO data (addressing the low mass region, the axion) was also analyzed. And, it very much excludes the low mass WIMP (such as axion).

darkmass05

eggcarton432

 

Again, the AMS02 anti-proton excess can be accounted for by the known cosmic processes (see https://home.cern/about/updates/2017/03/cosmic-collisions-lhcb-experiment  and the following graph).

 

 

Five, NO way to account for new boson’s mass (125.26 +/- 0.28 Gev.)

eggcarton430

Only G-theory can derive (calculate) this new boson’s mass.

Furthermore, the new measurement from this new data set (80 fb-1) is now closer to my (G-theory) calculation (125.46 +/- Gev.), in fact, identical.

eggcarton421

Six, other important data:

First, NO sterile neutrino, see http://www.symmetrymagazine.org/article/sterile-neutrinos-in-trouble . Sterile neutrino is not a part of SUSY. It cannot play important role as dark mass neither, as neutrino is warm/hot dark matter (that is, it boils, cannot be held in a space while dark mass hugs around the visible matter). But, sterile neutrino can make neutrino being Majorana. No sterile neutrino is another strong point to rule out Majorana.

eggcarton423

Two, NO BSM-kind of particle of any kind: any kind of BSN particle (SUSY, axion, sterile neutrino, WIMP, etc.) will be sensed at the BS0 meson decay (analyzed by LHCb). But, NO, see https://home.cern/about/updates/2017/02/standard-model-stands-its-ground .

eggcarton425

With all the data (reports) above, the mainstream physics COLLAPES all on its own.

Predicting the death of the mainstream physics alone is indeed a good victory. But, if without a replacing theory for this dead horse, this will only be a victory of self-masturbation. Fortunately, G-theory does rescue the mainstream physics from its hellfire dungeon, see https://tienzengong.wordpress.com/2016/12/10/natures-manifesto-on-physics-2/

Note (added on May 18, 2017):

One, the newest Hubble Constant (measured with Supernovae) is 9% higher than the Planck CMB data, reported by Adam Riess on May 11, 2017, see https://tienzengong.wordpress.com/2017/05/15/comment-on-adam-riess-talk/ . This verified the G-theory prediction, see graph below:

Two, the ‘inflation-war’ was officially announced on May 9, 2017. Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt and Abraham Loeb came out to denounce the ‘Inflation theory’ and to advocate the cyclic multiverse (CM), see https://tienzengong.wordpress.com/2017/05/13/the-end-of-the-inflation-war/ . CM was the key point of the G-theory.

 

eggcarton489

See https://tienzengong.wordpress.com/2017/06/02/guth-and-gefter-welcome-for-quoting-the-g-theory/

This web page also available as pdf file,  Nowhere To Run.

Note (added on May 20, 2017): the heavily promoted China 100 Tev p-p super collider is now killed, see China-Super-Collider-analysis

For Chinese copy, see China-Super-Collider-debate 2

 

IT IS REALLY MISFURTUNE fOR THE  MAINSTREAM:

Nowhere to run!!!

by tienzengong

 

 

Nowhere to run!!!

 

如何理解和描述我们这个宇宙的一切 —TOE(Theory of Everything)

首先,我们看看什么是宇宙!我们的古人定义:古往今来谓之宙,四方上下谓之宇。今天我们定义:宇宙是所有时间和空间、物质和能量以及信息的总称。我们增加了一个信息元素。因此,我们研究宇宙之理,就是研究整个宇宙的整体结构,构成体系、全部范围、分层结构、运动形式、物质形态及其变化规律、宇宙的过去、现在和未来等一切事物及其关系。我们是否能够理解和描述,如何能够得到宇宙万物科学的、客观的、真实的、合理的解释和获得严格符合客观观测结果的理论?我们考察宇宙万物的运行规律,以及自然界一切的本质特性,我们已经发展了构成宇宙万物理论G-TOE(Gong’s Theory of Everything)。

关于如何理解和描述我们的这个宇宙的一切(包括生命和爱情),这或许是我们人类思考了千万年的大事情。现在,基本上有四个学派。

nowhere4

Nowhere to run, 4 ways

一,宗教学派:

上帝创造世界,或各种各样的神创造了这个世界的一切。我们知道这样的宗教学派已经有几千年了。宗教基于信仰,只要你信就可以解释一切。从而,也就获得宇宙万物之理。

宗教已经存在数千年,一定有存在的理由!宗教在不同的地区不同的人群中传播,对于人类精神的升华,心灵的净化,苦痛的慰藉有很大的作用。这是人类对终极真理的追求和探索尝试,但也被认为是精神鸦片。犹太人谚语:人类一思考,上帝就发笑!说明了人类思维的局限性。现代科学已经进入了一个令人迷茫的境地:科学奋力攀登,爬到山顶时,发现宗教早已在山顶等候!难道真的科学还不如宗教对世界的认识更为准确和更为深刻?

当我们认真考察了各种宗教理论以后,发现各种宗教都建立在同样的基石,都具有大体一致的目标和体系,虽然各自有着不同的形式和不同的道路到达山顶。环游各个宗教殿堂后,我们看见了宇宙的混沌和虚空,看见了太极阴阳的黑暗与光明,看见了佛祖手中拿着鲜花微笑!我们也带着伽什尊者的和蒙娜丽莎般的微笑,离开了山顶,找到了下山和回家的路。请看:《The Divine Consititution 》。我们在此不讨论这样的宗教理论。

二,哲学学派:

哲学的希腊语philosophia意指“热爱智慧”。哲学也是关于世界观的学说。哲学是宇宙万物一切,包括自然知识和社会知识,总体的概括和总结。因此,哲学也是一种宇宙万物理论TOE(Theory of Everything),只不过是在哲学层面研究对宇宙万物具有普遍意义的原理和方法,也就是宇宙观、世界观,认识论与方法论总称。哲学学派的TOE也应该对宇宙的构成及其运动变化规律作出符合逻辑的描述,从而获得关于宇宙万物认识的思想和方法。

哲学有两个主要阵营:唯物主义哲学和唯心主义哲学。

马克思的辩证唯物主义哲学认为:世界是物质的,世界各种事物统一于物质;事物间普遍联系,事物构成呈系统性原理;事物均处于不断运动状态,事物运动变化有三大规律等哲学原理。而唯心主义哲学认为某种客观的精神或原则是先于物质世界并独立于物质世界而存在的,而物质世界则不过是这种客观精神或原则的外化或表现。前者是本原的、第一性的,后者是派生的、第二性的。中国宋代程朱理学的“理”, 古希腊 柏拉图的“理念”, 德国 黑格尔的“绝对观念”,都认为世界本体是客观精神或理念原则。

我作为理工科大学生,我大学时代竟然还读过1755年德国哲学家康德的《宇宙发展史概论》中译版,该书用牛顿理论描述宇宙结构及其运动力的原因。但被认定为唯心主义哲学家。我还读过法国哲学家霍尔巴赫1777年著作《自然的体系》,论述物理世界(上卷)和精神世界(下卷)的法则。而霍尔巴赫,我认为他是唯物主义哲学家了。该书下卷,我大学从处理书店买到,并伴随我近40年而没有被我处理掉,这也是有缘啊!

总之,唯物主义认为世界统一于物质,唯心主义认为世界统一于精神意识。

最新发展起来的一个计算主义或是心理理论的哲学,认为宇宙的终极形式是一个信息系统,认知是一种计算的形式。宇宙的一切都是一个模拟计算的结果:(模拟假设,https://en.wikipedia.org/wiki/Simulation_hypothesis)。计算主义是基于一个模拟程序,运行该程序就可以得出一切结果。因此,这个结果就是建立在模拟程序基础上的理论可能性的一个模拟实现(https://en.wikipedia.org/wiki/Simulated_reality)。超级巨型计算机的出现,赋予了宇宙万物新解释,特别是《盗梦空间》《移魂城市》《黑客帝国》三部曲的出现,将宇宙世界当作计算机模拟出来的结果。但是,谁设计了这个模拟程序,如何运行这个模拟程序,其运行参数是什么?而我们对此还一无所知,其结果还是一个神造的世界。《黑客帝国》展示了现实不过是高级智慧生命虚拟出来的这一神秘主义主题。我们的现实感知是否虚幻、被欺骗、被操纵一直是从古至今哲学、神学、文学共同讨论的主题。随着宇宙的探索和虚拟现实技术的发展,这个学派认为:整个宇宙都可能是高级存在物虚拟出来的,但无任何可用理论证实,也不可能有实证。显然,这仅仅是一个哲学的思想流派(最好的的自我主义solipsism,https://en.wikipedia.org/wiki/Solipsism)。因为,科学还没有到达这一步,所以,这不是科学,而是“一个关于自然的本质是信息”这样的哲学范畴。

还有其它的哲学流派,完全凭空想象,加以适当的逻辑推论。所以,我们在这里不需要谈论这样的哲学学派的宇宙万物理论。

三,荒谬的科学主流学派:

科学界流行的解释世界多样性的理论是多元宇宙理论:我们生活其中的这个宇宙是一种多可能性的结果。多元宇宙不是一种哲学,而是由主流物理学派引领的,以量子理论不确定性为基础发展起来,打着科学的旗号传播的宇宙万物理论。其主要理论原理获得下列相关的物理学主流学派支持。

首先,得到主流物理理论BSM的支持:

主要得到理论物理学中的主流弦理论支持。主流弦理论基于Calabi-Yau流形,理论上至少有10 ^ 500个弦真空状态。当然,不同的真空,也导致了不同的小宇宙!永恒的宇宙膨胀。(https://en.wikipedia.org/wiki/Eternal_inflation)

第二,在多元宇宙情况下,所有主流物理理论推导不出构成我们这个宇宙的自然常数!如果我们这个宇宙的自然常数是无穷可能的一个结果,即我们的宇宙只是多元宇宙理论的自然随机的直接后果。那么,主流物理的失败就不再是失败。

丘成桐先生发展的Calabi-Yau流形是一个漂亮的数学理论,获得了菲尔兹奖,但在物理学上却是完全失败。因为,2016年9月以后,主流弦理论已经不再被接受为物理科学,更不用说作为宇宙学理论。

另一方面,“宇宙爆胀情景”在早期的宇宙微波背景辐射观察中也曾取得了一些成功。但是,它并不适合最新的数据(如Planck CMB 2013,2015等)。宇宙爆胀的杀手可能是最近(约6个月前,2016年8月)关于新的哈勃常数(比原来CMB数据快约9%)。参见:宇宙的争论:宇宙扩张,但多快?

https://www.nytimes.com/2017/02/20/science/hubble-constant-universe-expanding-speed.html?_r=0

事实上,龚先生3年前(2013年)在许多地方发布的{PlanckCMB Data1数学计算}中预测了w={9%}暗物质流。

Darkflow

龚先生的{Planck数据计算}被许多新数据进一步证实。例如:

PICO(暗物质探测国际组织,ttps://en.wikipedia.org/wiki/PICO)

来自PICO的这个图非常可能排除轴子(低质量)作为暗物质(见蓝色禁区)。

PICO60

基本上,WIMP现在已经死了。见

暗物质需要什么新的实验:(Juan Collar),http://cosmos.nautil.us/short/139/what-dark-matter-needs-are-new-kinds-of-experiments

{String-landscape和WIMP}已经死了,多元宇宙的唯一希望是永恒的宇宙爆胀{EI}。当然,龚学理论发现我们这个宇宙的基本结构常数可以理论计算,可以非常确定唯一的方式宣判多元宇宙理论的死刑!甚至在35年前就做到了。

现在,物理学界人都开始谴责批评{宇宙爆胀},见

《宇宙爆胀的错误》(Anna Ijjas,Paul J. Steinhardt和Abraham Loeb; https://www.cfa.harvard.edu/~loeb/sciam3.pdf)

Paul J. Steinhardt教授是一位比肩诺贝尔获得者的著名的弦物理学元老,多元宇宙与暴涨思想的主要贡献者,他已经认识到了自己的错误!开始严厉地批判自己:彻底错了!(Simply Wrong)。

最后,另一位多元宇宙思想主要代表,Max Tegmark(MIT教授)博士《我们的数学宇宙》作者,现在被Sheldon Glashow(物理诺贝尔奖得主)谴责批判。见:http://inference-review.com/article/a-hand-waving-exact-science

现在,可以说多元宇宙是荒谬的、错误的宇宙万物理论。他们在科学理论上已经彻底没有救了。 但他们已经错误地误导了亿万普通人民群众!还有许多人把多元宇宙当做信条,乞求有一个自己的宇宙安放自己的灵魂,但这已经不再是科学的范畴了。

四,最后的、全面的、统一的、真正的宇宙万物理论学派:

基于物理学的宇宙万物理论G-TOE,包括物理学、数学、生物学、社会学的各个方面。

首先用物理学描述宇宙万物的产生、结构及运动规律;其中有三个部分。

a。一些法则

b。一些自然常数

c。一些描述这些法则和自然常数的理论

在上面三点上,法则和自然常数是已知的,并且是事实。但是,大多数主流理论却不能理论描述和推导说明这些自然常数。

而龚学理论恰恰从基本法则出发,完全能够理论推导获得这些自然常数,并与客观观测的结果高度符合。并且,用公理方法能够推出普通物理学的基本理论。后者是全人类漫长历史中获得的经验总结。

这个理论已经扩展到数学领域、生命领域、社会科学领域,已经成为真正描述我们这个宇宙万物的最后的全面的统一理论(The Final Total TOE)。

五、结论

如果缺乏真正的科学探索精神,人类必然在黑暗中摸索。当真正明白宇宙的奥秘,神就没有了踪影!因此,只要有人真正花点力气,去探索必然发现:每个人都能明白的道理。你愿意吗?

我们的第一原理+创世方程0+统一力方程1,解决了所有问题,神一边去!

人类才有可能真正摆脱了神的约束,进而看透了所有的神!人类才有真正的自由解放!

现在,谁控制着媒体传播渠道?甚至控制着正常的学术交流平台?

哪里有 科学的精神与自然的本质的揭示?—–

答案已经摆在那里!你去做了吗?

www.pptv1.com

正是:宗教学派信为神,哲学原理正反身,多元宇宙更忽悠,最后全面统一论。

注:本文是在与龚先生交流基础上的总结。

另外,看看附文,多元宇宙怎样忽悠人,说 我们的宇宙有无数复制品。原来人类并不存在,哲学家称:全宇宙竟是虚拟世界—-

http://mt.sohu.com/20150530/n414137738.shtml

 

龚学物理揭示宇宙世界未解之谜!

为纪念爱因斯坦创立狭义相对论100周年,2005年被定义为世界物理学年,全世界举行了大规模的各类庆典活动,物理学研究也空前热闹起来。2015年也是爱因斯坦创立广义相对论100周年之际,全世界物理学界本来还要大大庆祝一番。但最终主流物理世界没有举办大规模的纪念活动。

这是因为,基础物理学研究陷入许多重大问题一直无法解决的迷茫和困惑之中,如1,宇宙是怎样诞生的,2,物理世界是否是统一的、唯一的,3,时间与空间的本质规律等问题,主流物理找不到正确的答案!相对论与量子理论还不能完美地统一描述我们的世界,量子引力还无可信的理论!

对于物理本质是否可以由基本的物理常数构成,如何从原理上理论推导物理世界的运行规律,能否寻找到解释世界万物的理论,而这些工作,爱因斯坦的相对论一点忙也帮不上!相对论反而像哈哈镜一样扭曲了空间和时间。另外,波尔的量子学派将世界带入一切都是不确定的迷魂阵之中!显然,这两个学派都不能完美统一地描述我们的真实世界。

主流弦理论更是无法客观地描述这个宇宙,其理论无法与真实的观测到的各个重要物理结果一致,终于于2016年9月15日在量子杂志公开发布集体投降、正式死亡。

回顾近半个世纪以来的基础物理学,以M弦和超弦理论为中心,千千万万顶级物理科学家投入其中,耗费了大量的资金费用,竟然得出的是一个错误的物理理论!从2005年到现在的12年,世界所关心的物理研究的那些重大问题也无重要进展。如 David Gross 所列的25个重大问题,美国科学杂志所列的125个重大问题中与物理学相关的问题,现在获得的基本上是令人失望的结果。

中国有一个科学真情小组,在2005年出版了一个小册子《寻找中国的爱因斯坦》,发布了十个未解之谜:1,物质的惯性原理的本质是什么?2,如何解释万有引力与距离平方成反比的本质理论?3,行星的初速度是怎样产生的?4,为什么宇宙大尺度看起来只有一维时间和三维空间构成?5,如何改变光线路径,如何实现人和物体的“隐形”?6,宇宙的初始条件为什么有奇异性?如何解释宇宙大爆炸发生?7,为什么宇宙存在大尺度的均匀性?8,什么原因导致早期宇宙的不均匀性呢?9,如何解释暗物质和暗能量,如何清除21世纪物理世界的两朵乌云?10,宇宙空间的几何特性,是封闭的开放的或是恒定的?这些问题,代表了人们对这个宇宙世界的好奇和迷惑不解。

估计有许多大师自认为获得了问题的答案,以至于让这个小组忙不过来,对后来声称找到的结果不予理睬了。 或是鱼龙混杂,或是叶公好龙,总之,不见真龙腾飞,不见新爱因斯坦身影。12年又过去了,这些问题仍然是未解之谜!

询问,应该有答案!敲门,应该有回声!我们对这些问题的探寻,总算有了自己的答案!而且,不仅整体解决以上10个问题,还对更深入更广泛的问题,如生命的进化,意识的产生,数学的自然属性以及宇宙万物之理,有了最终的答案!

我们心里明亮,眼界开阔,思绪深邃,我们宣称宇宙是和谐统一的自然世界!我们欣赏宇宙之美!这一切都是自然的造化!至于别人怎么理解,我们不用费力去寻思!我们不为名,也不为利!我们首先解决了我们自己对宇宙的认识迷惑。至于,世人怎么看世界、看宇宙,那是他们自己的事!因为,答案,已经摆在那里了!

正是:牛顿物理简而精,爱因斯坦哈哈镜,量子力学迷魂阵,龚学物理真本性!

李小坚

SCIENCE创刊125年 公布了125个问题–12年过去了!

SCIENCE是全世界最权威的学术期刊之一,是发表最好的原始研究论文、以及综述和分析当前研究和科学政策的同行评议的期刊之一。该杂志于1880年由爱迪生投资1万美元创办,于1894年成为美国最大的科学团体“美国科学促进会”(AAAS)的官方刊物。2005年是SCIENCE的125岁生日,在庆祝SCIENCE创刊125周年之际,该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题,发表在7月1日出版的专辑上。在今后1/4个世纪的时间里,人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下(前25个被认为是最重要的问题):

1宇宙由什么构成?

2意识的生物学基础是什么?

3为什么人类基因会如此之少?

4遗传变异与人类健康的相关程度如何?

5物理定律能否统一?

6人类寿命到底可以延长多久?

7是什么控制着器官再生?

8皮肤细胞如何成为神经细胞?

9单个体细胞怎样成为整株植物?

10地球内部如何运行?

11地球人类在宇宙中是否独一无二?

12地球生命在何处产生、如何产生?

13什么决定了物种的多样性?

14什么基因的改变造就了独特的人类?

15记忆如何存储和恢复?

16人类合作行为如何发展?

17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?

18化学自组织的发展程度如何?

19什么是传统计算的极限?

20我们能否有选择地切断某些免疫反应?

21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?

22能否研制出有效的HIV疫苗?

23温室效应会使地球温度达到多高?

24什么时间用什么能源可以替代石油?

25地球到底能负担多少人口?

26宇宙是否唯一?

27是什么驱动宇宙膨胀?

28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?

29超高能宇宙射线来自何处?

30是什么给类星体提供动力?

31黑洞的本质是什么?

32正物质为何多于反物质?

33质子会衰减吗?

34重力的本质是什么?

35时间为何不同于其他维度?

36是否存在比夸克更小的基本粒子?

37中微子是其自己的反粒子吗?

38是否有解释所有相关电子系统的统一理论?

39人类能够制造最强的激光吗?

40能否制造完美的光学透镜?

41是否可能制造出室温下的磁性半导体?

42什么是高温超导性之后的成对机制?

43能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?

44是否存在稳定的高原子量元素?

45固体中是否有超流动性?如果有,如何解释?

46水的结构如何?

47玻璃态物质的本质是什么?

48是否存在合理化学合成的极限?

49光电电池的最终效率如何?

50核聚变将最终成为未来的能源吗?

51驱动太阳磁周期的原因是什么?

52行星怎样形成?

53是什么引发了冰期?

54使地球磁场逆转的原因是什么?

55是否存在有助于预报的地震先兆?

56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?

57自然界中手性原则的起源是什么?

58能否预测蛋白质折叠?

59人体中的蛋白质有多少存在方式?

60蛋白质如何发现其作用对象?

61细胞死亡有多少种形式?

62是什么保持了细胞内的通行顺畅?

63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?

64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?

65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?

66为什么一些基因组很大,另一些又相当紧凑?

67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?

68新技术能使DNA测序的成本降低多少?

69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?

70除了继承突变,基因组如何改变?

71在胚胎期,不对称现象是如何确定的?

72翼、鳍和面孔如何发育进化?

73是什么引发了青春期?

74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?

75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?

76肿瘤的控制比治愈是否更容易?

77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?

78疯牛病会怎样发展?

79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?

80对抗原而言,免疫记忆需要延长暴露吗?

81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?

82什么与有机体的生物钟同步?

83迁徙生物怎样发现其迁移路线?

84为什么要睡眠?

85人类为什么会做梦?

86语言学习为什么存在临界期?

87信息素影响人类行为吗?

88一般麻醉剂如何发挥作用?

89导致精神分裂症的原因是什么?

90引发孤独症的原因是什么?

91阿兹海默症患者的生命能够延续多久?

92致瘾的生物学基础是什么?

93大脑如何建立道德观念?

94通过计算机进行学习的极限是什么?

95有多少个性源于遗传?

96性别倾向的生物学根源是什么?

97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?

98地球上有多少物种? 99什么是物种?

100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?

101谁是世界的共同祖先?

102植物的花朵如何进化?

103植物怎样制造细胞壁?

104如何控制植物生长?

105为什么所有的植物不能免疫一切疾病?

106外界压力环境下,植物的变异基础是什么?

107是什么引起物质消失?

108能否避免物种消亡?

109一些恐龙为什么如此庞大?

110生态系统对全球变暖的反应如何?

111至今共有多少人种,他们之间有何关联?

112是什么提升了现代人类的行为?

113什么是人类文化的根源?

114语言和音乐演化的根源是什么?

115什么是人种,人种如何进化?

116为什么一些国家向前发展,而有些国家的发展停滞?

117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?

118政治与经济自由密切相关吗?

119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?

120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?

121霍奇闭链是代数闭链的和吗?

122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?

123庞加莱实验能否确定4维空间的球?

124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?

125对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上?
(注:最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题)
    简单归纳统计这125个问题,其中涉及生命科学的问题占46%,关系宇宙和地球的问题占16%,与物质科学相关的问题占14%以上,认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。

12年过去了,解决了多少问题?

物理学的未来,David Gross 13年前的观点

物理学的未来, David Gross–2004

盲人骑瞎马,黑灯找暗物

 

最近的粒子物理学进展令人非常兴奋,我们等待着收获胜利成果。

一、欧洲核子研究中心的公开的问题

前几天,欧洲核子研究中心刚刚公布的一些数据;见下图。

2017-2

图1 CERN open questions 欧洲核子研究中心的公开的问题

主要的希格斯H衰减通道(H=>bb、H=>uu等)仍然不能确定,表明从希格斯玻色子发现到现在仍然没有一个合理的理论解释。

2017-4

图2 高达60%希格斯衰减通道(H=>bb)的成分不确定

在2016年的数据上,希格斯衰减通道的高达60%(H=>bb)的成分没有确定。也就是说,主流至今无法解释希格斯玻色子机制。而龚学理论早在33年前就有产生125.46GeV的真空玻色子的预测,很好地解释和预测了质子碰撞的结果将产生真空玻色子。而至今真空玻色子是唯一能正确解释此结果的正确理论。

二、暗物质粒子无处藏身

物理世界的各种探测表明暗物质隐藏的地方几乎消失了。见下图3。

2017-3

图3 公布的WIMP各类物质粒子

物质粒子绿线现在正在接触“中微子层”(黄色区域)。也就是说,图3所示暗物质(任何粒子)几乎没有了藏身的地方。

上面的图3是总结了1)直接检测(如LUX,ICECUBE,等);2) LHC大型强子对撞机生产制造的各类物质粒子。

然而,上面的图3还显示在低能量的一个非常小的区域不能排除存在以上粒子数据(如轴子)。一般来说,在那种低能量区任何粒子应该很久以前就能观察到。此外,随着近期透镜数据{透镜结构的定量数据RXJ1131-1231: 2 keV的暗物质热残余质量(2017年1月31日)},已排除了任何在2 keV的粒子(很低能量)或更高能量的暗物质(粒子)。

龚学理论是唯一可以解释的CMB普朗克数据的理论。所有其他人只排除存在任何“粒子类型”暗物质。再次说明,主流物理毫无办法,彻底错了。

三、当前暗物质研究从四个方面展开

1、直接检测,如LUX

2、大型强子对撞机LHC直接产生,

3、天体物理观测,如 AMS02,透镜数据,CMB数据

4、计算机模拟

2017-1

中国于2015年11月发射了一颗暗物质探测卫星“悟空”,就是属于第一类的直接探测与第三类天体物理观测。主流物理连暗物质是什么都没有搞清楚,必定无法获得所期望的直接探测到暗物质的结果。

我们龚学理论清楚知道所有的暗物质和暗能量在哪里,而且还能精确计算,我们的理论与CMB普朗克数据高度吻合!

四、等待

33年来,龚学理论能够解释物理世界所有重要的客观数据,其模型与现实世界观测的数据高度一致。一个理论如果能在所有关键问题上正确,绝对不是偶然。表明龚学理论必定有其正确的理论基础和正确的内在机理。

我们在等待!我们并不为龚学理论没有被接受而着急。

我们但为众多顶尖主流科学家所面临的困窘状态着急!主流物理在错误道路上行走了半个世纪,仍然在黑暗中摸索。他们在浪费自己的生命、才华、资金和设备。这是牵涉百万科技人才 和 万亿 资金的 重大科学工程。而且,这是涉及几十亿人的科学观、世界观、宇宙观的大事!正是:

盲人骑瞎马,黑灯找暗物,闭眼说瞎话,深陷黑泥谭!

但人类终将走出黑暗!主流物理的根基已经动摇,弦物理高层已经集体投降! 但某些科学团体还在沉默、封锁、打击那些质疑、批判他们的人!我们估计大约还需要十年左右,或许还可能在更短一点时间内,粒子物理学整体会走向光明之道。

 

The Unified Universe,The Unified Theory!