欧洲大型强子对撞机的成功和失望

作者: Hossenfelder

来源: 返朴

发布日期: 2019-05-16 07:55:33

本文探讨了欧洲大型强子对撞机(LHC)在粒子物理学中的成功和失望,特别是其在发现希格斯玻色子后的表现,以及对超对称理论的期待和现实的差距。文章还讨论了物理学的社会学特征,包括研究风格、组织形式的变化、成果对国际政治和人类生活的影响等。

从还原论的观点看,物理学在所有自然科学中处于基础性的地位。上个世纪,物理学发生了翻天覆地的变化,让我们对自然的认识深入到更微小的时空层次,上升到更高的能量尺度。

与此同时,物理学的社会学特征也表现得更为明显:物理学家的个人背景所体现出的研究风格、物理研究的组织形式的变化、物理学成果对于国际政治和人类生活的影响、社会思潮向物理学的微妙渗透等等,都可成为科学社会学的研究内容,也为科学发展提供了一种人文观照。在物理学众多分支当中,恐怕没有哪个分支像粒子物理那样离我们的日常生活如此遥远,而又表现出上述提到的、如此突出的社会学特征。

比如,缺乏实证使得许多理论粒子物理学家从哲学和美学视角探寻方向,这些视角形成的思潮甚至有成为凌驾于科学之上的“宗教信仰”之虞。在有限资源条件下的研究群体的扩大,使得关注方向也越来越同一化,内容越来越趋于保守单一。比如对美的追求吸引了很多物理学家研究一种全新的对称性——超对称。超对称的确是一个非常迷人的数学结构。通过它,物理学家得出了很多漂亮的数学结果。

以追求美为导向的思想,已主导了一些理论物理研究的领域。这很不同于以前以解释实验、观察解释自然现象为导向的物理研究。这一取向也引导越来越多的像Hossenfelder这样的物理学家深入探讨科学研究的方法论基础。此外,研究经费的投入与分配约束也使得用于粒子物理研究的大科学装置的建设势必遭遇更多拷问,不同群体之间出现利益的博弈。这使得高能物理的实验观测越来越不容易。

上一个大装置,大型强子对撞机(LHC)直接观察到了希格斯玻色子,可以说是一个重大成果。可另一方面,希格斯玻色子早已被先前的很多低能实验间接发现,这次直接验证虽然重要,可大家更期待发现一些全新的现象,像超对称、全新的粒子(其可能对应于暗物质)。其实发现超对称和全新的粒子,是当时建造LHC的重要动机。本文回顾了当时的一些讨论。可LHC在这一方面令人失望。

除进一步确定了描写基本粒子的标准模型的正确性之外,至今没有发现新的东西。这使得一些人开始进行反思。Hossenfelder的新书Lost in Math对物理学各分支,特别是粒子物理学的上述社会学特征作了鞭辟入里的探讨。此书也引发了物理学群体的广泛讨论。本文乃是Hossenfelder的一篇博文,由之可以稍窥Lost in Math一书之主旨以及物理学社会化之一斑。

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