第一推动丛书·物理系列:迷失

作者简介

扎比内·霍森费尔德（Sabine Hossenfelder）是法兰克福高等研究院研究员，也是广受欢迎的物理学博客Backreaction的作者。她居住在德国海德堡，曾为《新科学家》《科学美国人》及科普纪录片《新星》（NOVA）撰稿。 舍其，译者、作家、教育工作者。毕业于北京大学，热爱读书、写字及各类户外运动，现居美国。著有《给我一条地平线》等，译作有《恩里科·费米传》《从永恒到此刻》《隐藏的宇宙》《形而上学俱乐部》等。

内容简介

迷失在数学中 我说过，数学让我们诚实。数学让我们无法自欺欺人。你可能会在数学上出错，但你不能撒谎。而且——你不可能在数学上撒谎，这也是真的。但这会带来极大混淆。 还记得吗？在科学的圣殿中，物理学基础是最底下那一层，而我们在努力突破，得到更深层次的理解？在我的旅程接近终了时，我很担心，我们在地板上看到的裂缝根本不是真正的裂缝，而只是错综复杂的图案。我们挖错了地方。 你已经看到，目前我们研究的物理学基础上的大部分问题，都是数值巧合。希格斯玻色子质量的微调，强CP问题，宇宙学常数太小等等——这些不是矛盾，而是审美方面的疑虑。 但在我们这个领域的历史上，只有确实存在矛盾时，数学推理才能指明方向。狭义相对论与牛顿引力之间的矛盾带来了广义相对论。狭义相对论与量子力学之间的矛盾则带来了量子场论。标准模型的概率诠释失败了，让我们可以下结论说，大型强子对撞机必定会发现新的物理学，于是新物理学以希格斯玻色子的面目出现了。这些问题是可以用数学来解决的。但我们现在面对的大部分问题都不是这种类型。唯一的例外是引力的量子化。 因此，我得出的第一个经验是：如果你想用数学来解决问题，首先要确保这真的是个问题。 理论物理学家为他们的经验和直觉而自豪。我也完全赞成运用直觉做出只有以后才有可能被证实（或得不到证实）的假设。但我们必须密切关注这些假设，否则即便不合理，我们也会有被迫接受的风险。基于直觉的假设通常都先于科学，可以归入哲学范畴。如果确实如此，我们也需要接触哲学家，好知道我们的直觉怎样才能更科学。 因此，我的第二个经验是：阐明你的假设。 自然性就是这样的假设，简洁也是。简化论并不意味着尺度变小时简洁程度也会稳步增加。可能我们反而必须经历一段（从尺度来看）理论再次变得很复杂的时期。对简洁的依赖，穿上了统一或者公理数量减少的外衣，会误导我们。 但就算有了正确的问题和明确阐述的假设，数学上仍然可能有很多个解。最终确定哪种理论才正确的唯一方法是，检验该理论是否描述了自然；非经验的理论评估无法胜任。在寻找量子引力理论时，在探索量子物理更好的形式时，唯一的出路就是推导并检验不同的预测。 所以，我的第三个也是最后一个经验是：有必要以观测为引导。 物理不是数学，是选择合适的数学 《迷失》讲的是审美判断如何驱动当代物理学研究的故事。 事实：物理学的两大基础，量子理论和相对论，对于现有实验和观察的精确度来说是完全成功的。然而它们相互矛盾，虽然有很多统一的尝试（包括弦理论）但目前无法测试，它们的验证超出了对撞机和仪器的限制。当代物理学还有其他难题，例如暗能量和暗物质的性质。在没有实验数据的情况下，没有根据的仅由美学驱动的理论比比皆是。 论点：作为一名从事粒子物理研究20余年的物理学家，作者呼吁不要被美学标准误导。 看点：作者采访了当今世界领先的物理学家，包括使用对称性作为基本粒子理论中的组织原则、对标准模型做出重大贡献的诺奖得主温伯格、维尔切克和特胡夫特，弦理论家波尔钦斯基，放弃学术生涯定居毛伊岛并不受限制地继续研究的加勒特·利西，最后采访了宇宙学家乔治·埃利斯。读者会得到一个局内人对热点问题的看法：大型强子对撞机到底发生了什么，暗物质在宇宙学和宇宙演化中的作用以及所有试图描述它的失败，与多元宇宙，测量问题，黑洞火墙争议等。 见解：基础物理学的大停滞没有简单的解决方案。作者认为科学家团体应该更多地意识到其认知偏见、从众行为和群体思维对科学带来的伤害，并给出了不同群体的应对之道。 知识难度2星，趣味性4星，观点新颖性5星