物理学基础研究正停滞不前:并不正常

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  新浪科技讯 北京时间11月28日消息,如今的物理学基础研究是一潭死水。另有另4个又另有另4个实验返回的是毫无意义的结果:这麼新的粒子;这麼新的维度;这麼新的对称性。没错,数据中可能性发生着曾经或那样的异常,其中你这俩 最终会成为真正的大新闻。为甚让,实验物理学家们而是 在黑暗中摸索。朋友我而是 知道新的物理学会时不时冒出在哪里,而从事理论工作的同事从只能提供十几次 帮助。

  关于物理学基础研究的停滞,问提没哟于实验,而是 在于理论物理学家的少量错误预测。

  你这俩 人认为这是一场危机。但我不认为“危机”从只能很好地描述当前的形势:“危机”你这俩 词太乐观了。你这俩 词给人的印象是,理论物理学家们意识到了朋友的最好的最好的办法错误,并现在现在开始 尝试改变;换句话说,朋友正在觉醒,并将放弃有匮乏的最好的最好的办法。然而,我这麼看到任何觉醒。你这俩 学术一并体的自我反思微匮乏道,甚至还会 说完整这麼。朋友做的是40年来时不时在做的事情,喋喋不休地讲述自然性和多重宇宙,为甚让(再一次)将朋友的“预测”转移到下另有另4个更大的粒子对撞机上。

  我认为“停滞”你这俩 词能更好地描述你这俩 具体情况。让他要明确你这俩 ,关于你这俩 停滞,问提没哟于实验,而是 在于理论物理学家的少量错误预测。问提完整都是的是朋友缺少数据。朋友拥有少量数据。为甚让,已有的理论——粒子物理学标准模型和“和谐宇宙模型”(cosmological concordance model)——可能性对所有数据进行了很好的解释。不过,朋友知道具体情况从不这麼。现有理论是不完整的。

  并不一定这麼说有另有另4个原因分析分析。首先,朋友知道暗物质而是 用来描述本身 朋友不理解的东西的临时名;其次,粒子物理学的数学公式与朋友用来研究引力时用的数学从不兼容。早在20世纪500年代,物理学家就知道了这另有另4个问提。直到20世纪70年代,朋友取得了很大的进展,但自此完后 ,物理学基础理论的发展就停滞了。可能性实验中发现了哪十几次 新东西,那并完整都是可能性有成千上万的错误预测,而只能说是“尽管”有哪十几次 错误预测,仍然取得了进展。

  成千上万的错误预测听起来很惊人,但我我觉得还是低估了。我而是 总结了对物理学的预测,哪十几次 预测超出了大型强子对撞机(LHC)应该发现的标准模型:所有具有多种形态学 和构造的额外维度、所有的对称群,以及所有名称很花哨的新粒子。让他通过统计论文,可能性统计在该领域工作的人数和朋友的平均产出来估计哪十几次 预测的数量。

  朋友都错了。即使在大型强子对撞机尚未获得的数据中能发现你这俩 新的东西,朋友也可能性知道,理论物理学家的猜想从不成立。另有另4个都这麼。朋友还前要十几次 证据还会 证实朋友的最好的最好的办法只能成功呢?

  你这俩 匮乏进展的漫长阶段是前所未有的。没错,从古希腊哲学家德谟克利特首次提出原子的猜想,到它们真正被探测到,花了离米 两千年时间。然而,这是可能性在这两千年时间里,朋友除了思考物质的基本形态学 之外,还有你这俩 你这俩 事情要做,比如建造更加牢固的房屋。为甚让,援引年代学时间是这麼意义的。朋友更应该看看物理学家实际的工作时间。

  对此,我还会 能为你列出你这俩 数字。是的,我爱数字,它们是这麼的真实。

  根据美国物理学会和德国物理学会的会员数据,在1900到5000间,物理学家的总数增加了离米 5000倍。哪十几次 物理学家中绝大多数完整都是的是从事基础物理学的工作,但就出版活动而言,物理学的各个子领域都以大致相当的强度增长。为甚让,(撇开第二次世界大战前后的变动)出版物的数量和作者的数量基本上都呈指数性增加。

  现在,为了简单起见,让朋友假设今天物理学家每周工作的时间和5000年前的物理学家一样长——考虑到增长是指数级的,细节从不重要。为甚让朋友还会 问:可能性从今天现在现在开始 算,多长时间的工作量能离米 5000年前现在现在开始 的40年的工作量?好好猜一下!

  答案是离米 1另有另4个月。只按工作时间来看,今天物理学家应当能在1另有另4个月里完成另有另4个世纪前前要花40年还会 做到的事情。

  当然,让他质疑你这俩 “进步”只能这麼简单地扩展,可能性尽管朋友完整都是谈论集体知慧,但研究毕竟完整都是当时人完成的。这原因分析分析,仅仅雇佣更多的人,从只能任意减少研究时间。当时人也前要时间来交流和理解彼此的见解。当时人面,朋友可能性大大提高了信息传输的强度和便利性,朋友现在还利用计算机帮助思考。无论咋样,可能性你想争辩说雇佣更多的人从只可不可以助 进步,那为哪十几次 前要雇佣朋友呢?

  你这俩 ,不,我对你这俩 估计从不认真,但它解释了为哪十几次 朋友我而是 知道目前你这俩 前所未有的停滞现状。今天朋友对基础物理学的投资比以往任何完后 都多,但这麼产出任何东西。这是个问提,为甚让是另有另4个朋友应该谈论的问提。

  最近一帮人跟朋友说,利用机器学习来分析大型强子对撞机的数据标志着科学一并体正在反思。但事实从不这麼。首先,粒子物理学家运用机器学习工具来分析数据可能性有离米 500年时间。朋友现在用得更多,是可能性更容易用,可能性其他人 完整都是用,还可能性《自然-新闻》对此作了报道。为甚让,不,粒子物理学中的机器学习从不原因分析分析反思。

  曾经我前要时不时忍受的评论(而非问提)是,我而是 在抱怨,但对物理学家应该做哪十几次 这麼任何更好的建议。

  首先,这是另有另4个愚蠢的批评,它让他更关注批评者而完整都是被批评者。假设我完整都是在批评一群物理学家,而是 一群建筑师。可能性我告诉公众,哪十几次 建筑师花了40年时间建造的房屋都倒塌了,这麼,为哪十几次 是我来负责想出更好的房屋建造最好的最好的办法呢?

  其次,你这俩 批评是错的。我可能性多次非常清楚地指出,理论物理学家应该做出哪十几次 改变。而是 朋友从不喜欢我的答案。朋友应该停止尝试出理 不发生的问提。另有另4个理论不漂亮并完整都是问提。我所说的,是应该专注于数学上定义明确的问提。为甚让,看在老天份上,从不可能性科学家忙于同事间流行的工作而奖励朋友了。

  我的你这俩 建议从不这麼根据。可能性你审视物理学的历史,让他发现这门学科致力于出理 还会 带来突破的数学问提。看看科学的社会学,让他发现糟糕的激励手段会原因分析分析严重的低强度;你再看看科学的心理学,就知道这麼人喜欢改变。

  开发新的最好的最好的办法比发明权数十种新粒子难得多,这也是朋友不喜欢我的结论的原因分析分析。任何改变还会减少论文产出,而朋友不希望曾经。你这俩 阻力并完整都是来自制度压力,而是 科学家当时人想要要挪动屁股。

  朋友说让他问,朋友还能坚持多久?朋友的理论“传说”还能持续发生多久?我我我觉得,恐怕这麼哪十几次 还会 阻止朋友了。朋友互相评审论文,互相评审基金申请,为甚让不断告诉彼此朋友做的是好科学。朋友为哪十几次 要停下来?对朋友来说,一切都很顺利。朋友举办会议,发表论文,讨论伟大的新想法。从内部管理来看,一切如常,而是 这麼哪十几次 有价值的结果出来。

  这完整都是另有另4个会自行消失的问提。(任天)

  作者简介:萨拜因·霍森菲尔德(Sabine Hossenfelder)是德国法兰克福高等研究所的理论物理学家,研究领域涉及标准模型、量子引力问提和广义相对论的改进。可能性你想了解更多物理学研究中发生的问提,还会 阅读她的著作《在数学中迷失:美咋样使物理学误入歧途》(Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray)。