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王孟源:“天使粒子”的吹噓,我一看就搖頭
關鍵字: 天使粒子張首晟諾貝爾獎我之前在《丁肇中與高能物理界的牛屎文化》里,解釋了AMS-02實驗的實際科學意義,以及其負責人對大眾媒體所做的虛偽吹噓。當時丁教授宣稱AMS-02的2014年度總結報告“即將發現暗物質”,如今三年過去了,不但2014年沒有任何暗物質的蹤影,2015年和2016年也一樣是空空如也。如果讀者有興趣,可以再等半年,看看2017年度總結是否會有暗物質出現。
我當時把高能物理界的牛屎(Bullshit)文化歸罪于超弦族群。他們為了推進自己的職業生涯,發明了毫無實際意義和內涵的超弦理論,以便藉其高達10^500的自由度來出版無限多的論文,每一篇都與這個宇宙完全無關。追根究底,他們能這樣集體欺世盜名,靠的是過去40年高能物理實驗困難度的指數性成長。所以其他難以做精確實驗的科學,也同樣會有類似的問題。最嚴重和眾所熟知的,是在醫學(Medicine)和心理學(Psychology)上。過去五年,有一系列圈內人出面批評這些學科的論文質量,揭發了近年絕大多數(一般估計70%,但是有估計高達89%的)論文的結果是無可復制的(Irreproducible或Irreplicable)。這就是非常有名的“可復制性危機”(”Replicability Crisis“,參見這篇《Nature》上的總結文章)。
相形之下,有若干真正的科學結果,而只是把它無限放大,借著記者會或公關文章來忽悠非專業的大眾,就似乎人畜無害了。那些對事實有100%堅持的打假人士,還忙著撲滅假大空的論文,一般也就沒空出來澄清真相。例如上周有一篇關于“時間帶寬極限”的報導(參見《觀察者網》的《中外科學家聯手 能否打破“時間帶寬極限”百年物理魔咒》),就是典型的非此專業出身的記者被作者公關文章里故意磨棱兩可的語法忽悠了(該文現已修正——觀察者網注),原本宣稱那個研究打破了“時間帶寬極限”和Lorentz reciprocity兩個物理定律。
其實“時間帶寬極限”只是電機工程里的一個Rule of Thumb(經驗法則),而不是一個物理定律。非線性晶體能打破Lorentz reciprocity,也是早已眾所熟知的事實,憑借的是凝態物理把許許多多真正粒子所形成的晶格總結成一個背景模型的近似簡化過程(Lorentz reciprocity是一個物理定律,嚴格來說,它永遠都是對的。但是在有復雜的巨觀物質的時候,不可能一個一個電子來考慮整個系統,所以必須用某種模型來代表這些介質。一旦做了這樣的簡化,Lorentz reciprocity就不一定成立了)。我自己也覺得這樣的夸大宣傳,近年在美國學術界司空見慣,不是什么大不了的事,連寫篇文章來評論都沒有必要,所以只是私下聯絡了《觀察者》的編輯,后來他依我的建議做了修改,包括引用了兩段我寫的文字來澄清事實,所以至少現在的版本沒有明顯的謬誤。
近日媒體開始報導“天使粒子”,這很明顯又是特朗普(Donald Trump)和馬斯克(Elon Musk)之流做商業吹噓的手法,利用歐美對基督教的迷信來引誘大眾媒體廣泛傳播,和科學求真求實的精神背道而馳,我一看就搖頭,但是也不勝其煩,原本連私下的建議都懶得做。后來牛皮吹的越來越大,好幾個中文媒體居然都不約而同地宣稱張首晟會是下一個得諾貝爾獎的華人,甚至還有說楊振寧先生當年教過年輕時的張先生之后也曾如此預言的(例如http://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/2139474和https://news.mingpao.com/pns/dailynews/web_tc/article/20170722/s00013/1500659795320)。既然沒人真的采訪了楊先生,這個說法只能是張教授自己向記者吹噓的。我覺得諾貝爾獎的評審委員們是專業人士,不會受這些虛偽宣傳影響,這番操弄媒體更像是準備搞個所長之類的行政頭銜。可是行政主管負責分發國家資源,更必須腳踏實地,不適合喜歡假大空的人,所以我以一個學高能物理的,在此越俎代庖,解釋一下這個“天使粒子”的凝態物理(Condensed Matter Physics)背景。
張首晟將這一新發現的手性馬約拉那費米子命名為“天使粒子”,這個名字來源于丹·布朗的小說及其電影《天使與魔鬼》。
這個“天使粒子”其實物理上叫做Majorana Fermion。Fermion就是自旋是半整數的粒子,所有物質的構成成分都是Fermion,例如質子、中子和電子。但是在寫出它的相對性(Schrodinger方程式是非相對性的;半整數自旋是四維時空的特殊解,只有在完全尊重Lorentz Transformation的理論下,也就是相對性理論下,才能寫得出來)量子方程式的時候,理論學家發現,除了一般“正?!钡馁|量項(叫做Dirac Mass,這些Fermion叫做Dirac Fermion,對應著有既有Fermion也有Anti-Fermion的現實,例如電子和正子互為反粒子)之外,還有另外一種可能的形式,對應著Fermion做為自己的反粒子。這類Fermion就依發明這個理論項的數學家Majorana而命名。
意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉那(Ettore Majorana)
但是高能物理發現,所有宇宙中的基本Fermion都有反粒子,目前只有Neutrino(中微子)因為實驗很難做,所以還有絲微可能是Majorana Fermion。
這次的研究是一個凝態物理實驗。凝態物理一貫忽略物質是由許許多多個別基本粒子組成,而把它簡化為一個背景的模型。如此一來,就好像一個人造的新宇宙,所以能產生真實宇宙中沒有的粒子。這些粒子不但只是模型里的近似解,而且通常不對應真實的粒子。換句話說,它們是Virtual(虛擬)粒子,例如Phonon(聲子)是晶格振動被量子化后的最小能量單元,但是在凝態物理的方程式里,一樣被當做是真實粒子處理。
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- 責任編輯:孫武
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