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“霍金现象”的再思考 2018-03-19 09:23:15

“霍金现象”的再思考

当今的著名物理学家霍金去世,给世界留下了很多遗产。其中有个很明显的问题:霍金既然如此著名,为什么没有获得诺贝尔奖?

我在“霍金印象”的短文中给出的回答是,因为他没有提供可供观察的物理现象和数据,不像爱因斯坦所提供的对相对论的实验证实。但在与“双不”博(“不见兔子不撒鹰?”)的讨论中,公正地说,受他的启发,我发现了一个“潜在”的关于现代物理学的科学哲学问题?这就是,“我们是否已经走到了物理学的极限,而必须开始不再依赖经典物理发现的原则?”

我们知道,在量子领域和微观粒子等的研究中,如欧洲加速器中心的实验后波色子的发现,完全是依赖加速器的性能的结果。换句话说,没有加速器就没法产生证据,也就是自然界不存在这样的粒子(为此作者等了40年后的今天获得诺贝尔奖)。如果你注意的话,这个物理概念,“理论必须有实验数据支持”的根深蒂固的概念,是从伽利略用数学公式在小球落体实验后,开创了科学的定义,以来一直固守的物理科学原则。霍金的成绩之一,是“完美”的数学解释公式,而且很高深以至于很少人懂。但是,这个并不重要。重要的是这个原则,既是否在经过5个世纪后科学发展的今天,我们还是否需要坚守在宏观世界的时空中的这个物理实验的原则?或根据天体物理和量子物理在今天的发展,显然已经不能最少轻易地发现物理实验证据的情况下,依然依赖这个原则作为真理的判断?这里有最少四个问题?一,在多大程度上新的物理现象,如新粒子的预测,不容易发现?二,不“容易”发现和“不能”发现的界限在什么地方?三,不能发现的“逻辑”根据是什么?最后,霍金研究的领域(数学公式)是否符合“不能发现”的“纯粹理论物理”的领域?这四个问题中,我只有资格谈第三个问题,留其他三个,我爱莫能助,只有留给我们这里的物理大拿们显身手吧。

霍金有一个著名的哲学批评,大意是“哲学在本体论上没有新的发展,当今已经不能引领人类文明前进了。这个重任必须由现在的科学(物理学)家来完成。”霍金的这个批评是正确的但仅仅在,我毫不犹豫地说,范例体系问世之前的哲学状况。为什么呢?

根据康德,“自在之物(noumenon)”是世界的本体,是世界的现象的来源。没有自在之物,人类不可能取得经验,不可能取得知识。另一方面,人类的经验也在此画上句号了,因为人类不可能懂得自在之物。对此,他的同胞黑格尔的反驳是,如果自在之物存在但不可理解,那你如何知道这个界限的呢?对两种观点,以后都有支持与反对自不必说,关键的要点是,他们的学说,都至少有“部分真理“的见识。

范例提出这样的思想。我们的世界实质分为两个:宏观世界和微观世界。宏观世界的特点是,时空是特征,质和量并存,运动仅仅是“物质的运动”等。宏观世界还具有两个基本性质:一个叫“相对的相对”;另一个叫“绝对的相对”。简略如此。

自在之物,属于“绝对的相对”的范围。也就是人类的物质探测仪器,不可能比“被探测物”更微小了。如果你硬要探测,必然会干扰被探测物的存在,既,量子理论的“测不准原理”。如果将数学的推导和发现用于这部分物质,科学家必然无法得到以往的物理实验证据。至于是否霍金的奇点研究和黑洞辐射理论,这就是我所谓的“霍金现象”,适合这个范围而可以不再提供经典的物理支持,那是物理学家的事。


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文章评论
作者:溪谷闲人 留言时间:2018-03-23 10:59:51

这样的例子还有很多。

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作者:溪谷闲人 回复 双不 留言时间:2018-03-23 10:59:00

相对论的功绩在于为原子弹爆炸提供了理论依据,是科学思维超前科学实验的例子之一。

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作者:双不 回复 双不 留言时间:2018-03-21 18:08:04

如同相对论未获诺奖一样。

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作者:双不 留言时间:2018-03-21 16:33:22

霍金是超前的科学家,未获诺奖并非达不到那个级别,而是相反。如果相对论未获诺奖一样。

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作者:秋念11 留言时间:2018-03-21 12:14:50

还有相对论

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作者:安博 回复 双不 留言时间:2018-03-19 18:26:45

你是对的。爱因斯坦获奖是因为光电效应,并且也是过了二十年才获的获。

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作者:双不 回复 双不 留言时间:2018-03-19 17:57:32

飞机里放置原子钟。

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作者:hare 留言时间:2018-03-19 17:56:07

我觉得双不是对的(看最后一段)。爱的工作主要是解释光子辐射的粒现象,是普郎克黑体光辐射成"包形式"的延伸,如果我没理解错。

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作者:双不 回复 hare 留言时间:2018-03-19 17:55:41

【在此之前,只要不发展为公理体系,实验数据是根本要求。】

那么霍金就得不到诺贝尔奖了。

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作者:双不 留言时间:2018-03-19 17:51:45

当年下乡时生产队里有个反革命,是个医学院大学生。还是从他那听说个爱因斯坦。那个时候他居然知道正在用原子钟检验时间缩短是否正确。

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作者:hare 留言时间:2018-03-19 17:46:04
Open main menuWikipediaSearchEditWatch this pageRead in another languagePhotoelectric effect

The photoelectric effect is the emission of electrons or other free carriers when lightshines on a material. Electrons emitted in this manner can be called photo electrons. This phenomenon is commonly studied in electronic physics, as well as in fields of chemistry, such as quantum chemistry or electrochemistry.

According to classical electromagnetic theory, this effect can be attributed to the transfer of energy from the light to an electron. From this perspective, an alteration in the intensity of light would induce changes in the kinetic energy of the electrons emitted from the metal. Furthermore, according to this theory, a sufficiently dim light would be expected to show a time lag between the initial shining of its light and the subsequent emission of an electron. However, the experimental results did not correlate with either of the two predictions made by classical theory.

Instead, electrons are dislodged only by the impingement of photons when those photons reach or exceed a threshold frequency(energy). Below that threshold, no electrons are emitted from the material regardless of the light intensity or the length of time of exposure to the light (rarely, an electron will escape by absorbing two or more quanta. However, this is extremely rare because by the time it absorbs enough quanta to escape, the electron will probably have emitted the rest of the quanta.). To make sense of the fact that light can eject electrons even if its intensity is low, Albert Einstein proposed that a beam of light is not a wave propagating through space, but rather a collection of discrete wave packets (photons), each with energy hν. This shed light on Max Planck's previous discovery of the Planck relation (E = hν) linking energy (E) and frequency (ν) as arising from quantization of energy. The factor h is known as the Planck constant.[1][2]

In 1887, Heinrich Hertz[2][3] discovered that electrodes illuminated with ultraviolet light create electric sparks more easily. In 1900, while studying black-body radiation, the German physicist Max Planck suggested that the energy carried by electromagnetic waves could only be released in "packets" of energy. In 1905, Albert Einstein published a paper advancing the hypothesis that light energy is carried in discrete quantized packets to explain experimental data from the photoelectric effect. This model contributed to the development of quantum mechanics. In 1914, Robert Millikan's experiment supported Einstein's model of the photoelectric effect. Einstein was awarded the Nobel Prize in 1921 for "his discovery of the law of the photoelectric effect",[4] and Millikan was awarded the Nobel Prize in 1923 for "his work on the elementary charge of electricity and on the photoelectric effect".[5]

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作者:双不 回复 安博 留言时间:2018-03-19 17:35:46

黑体辐射是普朗克的吧?爱因斯坦是在此之上的波粒二项性。

不敢再讨论细节了,碰到公式可麻烦了。

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作者:安博 留言时间:2018-03-19 17:02:36

主要还是实验越来越难了,对于基本粒子和天体物理,没有大的加速器和天体望远镜就没有办法实验证实。爱因斯坦的黑体辐射理论(量子理论)很快就快就被证实了,实际上他的理论是为了解释已有的实验现象。爱因斯坦获诺贝尔奖也是因为黑体辐射。

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作者:双不 留言时间:2018-03-19 16:43:26

可见”实践是检验真理唯一的标准“不正确。

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作者:hare 留言时间:2018-03-19 16:35:42

谢谢双博留言。引力波获奖是个很好的证明。在没有确定新的标准前,确实根本的证明还是实验数据。我想有一天物理学家除了预测再也找不到实验数据时,改变的时候就到了。在此之前,只要不发展为公理体系,实验数据是根本要求。

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作者:双不 留言时间:2018-03-19 16:22:20

谢兔博另开文继续讨论。

为什么霍金没有获得诺贝尔奖?很大的可能性是诺贝尔奖一般了。

对于超前时代的科学诺贝尔奖也没有正确估价的能力。类似于爱因斯坦因为光电效应获奖,因为科学界还没有能力评价相对论。

霍金与爱因斯坦另一个相似点就是你说的实验证实。前不久马黑发了一篇介绍他妹夫的导师获得诺贝尔奖因为他证实了引力波。读后的感想是爱因斯坦大概比牛顿更了不起。牛顿的发现可以立刻被观察到,但爱因斯坦的发现要过100年才能观察到。但有趣的是即使爱因斯坦的推理还没有被证实的时候他仍然被认为是科学顶尖人物。如果我没错的话他的第一个证实是1919年的光线在重力场下弯曲,但在这之前他已经做过德国的物理会主席。可见还是有人真的懂行,了解哪些公式的分量。猜想霍金的情况与爱因斯坦差不多。

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作者:安博 回复 hare 留言时间:2018-03-19 10:49:53

我想你对数学的理解有误,我理解的数学并不代表质的世界,数学只是符合逻辑的语言,就像符合语法的词句组合一样,现实(物理)世界只采用了其中的一种表达。而其余的并不具有物理真实性。

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作者:hare 留言时间:2018-03-19 10:26:19

这里有一个是哲学的支持,既关于数学的本质问题。形式(数学)所代表的“质”的世界(范例叫“微观世界”),是物质的本来面目。

还有一个类似几何的问题。既,物理学已经走到公理体系的地步了。由推导定理来发现真理,而不是依靠经验数据了。

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作者:hare 留言时间:2018-03-19 10:20:48

谢谢,我不了解单极磁。但你提出一个更广泛的问题,就是什么情况下,数学公式必须伴随物理数据,什么时候不必要或根本不可能?(那如何确定真理性呢?)

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作者:安博 留言时间:2018-03-19 09:51:22

即使在宏观的领域内也有“完美”的理论不能被实验验证的例子(比如磁单极),这往往说明在完美的底下有更深一层的真相。更深一层不见得就是尺寸小,所以用测不准原理做当箭牌不见得适用。

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