弦理論未獲諾貝爾獎,我贏得賭注

科學作家約翰·霍根贏得與物理學家米奇奧·卡庫在2002年所下的賭注,賭注內容為到2020年,不會有統一物理學理論贏得諾貝爾獎

諾貝爾獎章照片。

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我剛剛贏得了2002年與物理學家米奇奧·卡庫所下的賭注。我賭他1000美元,“到2020年,沒有人會因為在超弦理論、膜理論或描述自然界所有力的其他統一理論方面的工作而獲得諾貝爾獎。” 今年的諾貝爾物理學獎,表彰了宇宙學(耶!吉姆·皮布林斯!)和天文學領域的紮實工作,是卡庫在2020年之前贏得賭注的最後機會。

卡庫和我是在Long Bets的贊助下打賭的,Long Bets是一個“公眾競技場,進行有趣且具有競爭力的預測,這些預測與社會息息相關,並涉及慈善資金”。 Long Bets是Long Now Foundation的一個專案,該基金會由斯圖爾特·布蘭德和其他人在1996年創立,旨在推廣“長期思考”。像沃倫·巴菲特克里斯托夫·科赫弗里曼·戴森雷·庫茲韋爾戈登·貝爾埃裡克·施密特史蒂芬·平克泰德·丹森這樣的人,已經對涉及科學、政治、環境、經濟、體育等領域的預測下了數百個賭注。賭注的收益將捐給獲勝者選擇的慈善機構。卡庫和我各自為我們的賭注拿出了1000美元。由於我贏了,2000美元將捐給大自然保護協會。如果卡庫贏了,這筆錢將捐給國家和平行動

物理學家李·斯莫林,弦理論的競爭對手環空間理論的倡導者,本應與我打賭,但在對賭注的措辭吹毛求疵之後,他退出了。明智之舉,李。[見斯莫林的評論如下。] 物理學家們尚未為弦理論(40多年前發明的)、環空間理論或任何其他統一理論產生任何經驗證據。他們甚至沒有獲得證據的好主意。


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以下是卡庫和我在2002年提出的論點。在我的論點中,我預測“在未來二十年裡,越來越少的聰明年輕物理學家會被一種幾乎沒有經驗回報的努力所吸引。” 我不確定我們是否已經達到了那個地步。但我堅持我的預測,即總有一天我們會回顧對統一理論的探索,將其視為一種“宗教”而非科學的追求,這種追求永遠不可能實現。

米奇奧·卡庫2002年的論點

人們常常忘記,物理學主要是間接完成的。因此,我們知道太陽是由氫氣組成的,但沒有人去過太陽。我們知道太空中存在黑洞,但根據定義,它們是不可見的。我們知道大爆炸發生在約150億年前,但沒有人親眼目睹它。我們知道這些事情,因為我們有間接證據或“回聲”,例如陽光以及來自黑洞和創世的特徵輻射。同樣,你不需要建造一個銀河系大小的原子對撞機來證明弦理論或M理論(領先的,實際上也是唯一的“萬物理論”候選者)。相反,我們需要尋找來自第10和第11維度的回聲,如下所示: a) 在幾年內,大型強子對撞機,地球上最大的原子對撞機,將在瑞士日內瓦郊外啟動。它可能能夠找到“超粒子”或超對稱粒子,即超弦的更高振動或八度音階。 b) 無形的暗物質,佔宇宙物質的90%,可能被證明是由光微子等超粒子組成的。這也可能驗證弦理論。 c) 在這十年中,引力波探測器應該能夠記錄來自碰撞黑洞的衝擊波,這可能會揭示對愛因斯坦1915年原始理論的第一個量子修正。這些量子修正可以與弦理論預測的那些修正進行比較。 d) 在20年內,美國宇航局計劃向外太空發射三個引力波探測器。它們應該足夠敏感,能夠拾取大爆炸本身的衝擊波,這些衝擊波是在創造瞬間之後的一瞬間產生的。這應該能夠證明或證偽弦理論。 就我個人而言,我覺得沒有必要透過實驗來證明該理論,因為我相信它可以僅用純數學來證明。萬物理論也是一個關於日常能量的理論,我們在其中發現了熟悉的電子、質子和原子。如果我們能夠用數學方法解決這個理論,那麼我們應該能夠從純數學計算出電子、質子和原子的性質。如果結果與已知資料不符,那麼弦理論將被證明是“一無所有的理論”。但是,如果數字一致,那麼它將被譽為人類思想最偉大的成就。我們將“讀懂上帝的思想”。 那麼是什麼阻止我們簡單地解決這個理論並將結果與自然界進行比較呢?問題在於該理論比我們聰明。地球上沒有人聰明到足以解決這個理論。地球上最聰明的人正在研究這個問題,但到目前為止都失敗了。(這是因為該理論純粹是在1968年偶然發現的。我們原本不應該在20世紀看到這個理論。解決該理論所需的數學尚未被發現。) 由於弦理論每8到10年就會有近乎奇蹟般的突破,我們可以預期在2020年之前該理論會有另外兩次突破,因此到那時我們可能能夠解決這個理論。也許閱讀這篇賭注的某人會受到啟發,從數學上完全解決這個理論。也許那個人隨後會接到來自瑞典的電話。

約翰·霍根2002年的論點

純粹從智力角度來看,物理學的統一理論將是所有科學成就中最偉大的成就。它將最終完成人類對知識的古老追求,這種追求始於我們最早的祖先問“為什麼?”的那一刻。它將產生支配整個宇宙的基本規則,從最小到最大的尺度。它將告訴我們宇宙是如何產生的,以及為什麼它採取了這種特殊的允許我們存在的形式。它甚至可能揭示我們最終的宇宙命運。至少,這是統一理論的尋求者所希望的,也是我過去曾經相信的。 在1990年代初期,我開始懷疑對統一理論的追求是宗教而非科學。物理學家們想要證明萬物都來自一物:一種力,或本質,或在十一維度中蠕動的膜,或某種表現出完美數學對稱性的東西。然而,在他們尋找這種原始對稱性的過程中,物理學家們已經走火入魔,假設了永遠無法透過實驗驗證的粒子、能量和維度。 超導超級對撞機,這個於1993年被國會取消的巨型粒子加速器,周長本將達到54英里。要想進入超弦據推測蠕動的無窮小微觀尺度,將需要一個周長為1000光年的加速器。(整個太陽系只有一天光年左右。)正是這個問題讓我確信我將贏得這場賭注。諾貝爾獎評委們一直堅持實驗證據。 統一理論的夢想,一些福音傳道者稱之為“萬物理論”,永遠不會被完全放棄。但我預測,在未來二十年裡,越來越少的聰明年輕物理學家會被一種幾乎沒有經驗回報的努力所吸引。大多數物理學家將開始接受自然界可能並不認同我們對統一性的熱情。物理學家已經產生了在某些領域非常有效的理論——牛頓力學、量子力學、廣義相對論、非線性動力學——並且沒有理由必須有一個單一的理論來解釋自然界的所有力。對統一理論的追求將不再被視為科學的一個分支,科學告訴我們關於真實世界的資訊,而是一種數學神學。 順便說一句,我很高興輸掉這場賭注。

後記:這是我贏得的第二個與諾貝爾獎相關的賭注。1994年,我與物理學家邁克爾·里奧丹打賭一箱加州葡萄酒,賭他的斯坦福同事安德烈·林德不會在本世紀末因其在宇宙創生理論——暴脹理論方面的工作而獲得諾貝爾獎。二十年後,暴脹理論仍然沒有獲得諾貝爾獎。

更新:弦理論評論家彼得·沃伊特在他的部落格“甚至都不算錯”中評論了我戰勝卡庫的勝利。

李·斯莫林的評論:親愛的約翰,在您最近關於贏得與卡庫的賭注的SA部落格(祝賀您!)中,我讀到了關於我自己的內容:“物理學家李·斯莫林,弦理論的競爭對手環空間理論的倡導者,本應與我打賭,但在對賭注的措辭吹毛求疵之後,他退出了。明智之舉,李。物理學家們尚未為弦理論(40多年前發明的)、環空間理論或任何其他統一理論產生任何經驗證據。他們甚至沒有獲得證據的好主意。”

我花了一些時間進行電子郵件搜尋才回憶起這件事,我饒有興致地發現我的“吹毛求疵”是關於兩個問題。 首先,使用諾貝爾獎作為指標。 其次,我當時試圖——顯然不成功——向您解釋,我們當時確實有獲得關於時空幾何經驗證據的好主意。 這些與使用伽馬射線暴和其他高能天體物理學來發現或,如果失敗,限制普朗克尺度上洛倫茲對稱性的破壞有關。 這當時——現在也是——被認為是獲得關於QG[量子引力]證據的可能途徑,因為當時有一些QG模型預測了這種破壞,並且很可能近期實驗(即費米)可以證偽這些模型。事實上,過去15年中發生的事情正是如此,因為對這種破壞的實驗限制被提高到普朗克區域。

鑑於這些結果,我們QG中的許多人專注於在普朗克尺度上是洛倫茲不變的模型和理論(例如某些自旋泡沫模型) 或將對稱性破壞的影響抑制到至少普朗克單位能量的二階(如某些變形對稱性模型)。因此,重要的點是實驗已經在排除某些量子時空模型方面發揮了重要作用。 而且這個故事還沒有結束,因為我們等待新的資料——尤其是來自極高能量中微子的資料。謝謝,李

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元帖子:霍根關於物理學的帖子

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