“新颖比正确更重要” 精选

“新颖比正确更重要” 精选

已有 17462 次阅读 2013-10-30 09:08 |个人分类:大学教育|系统分类:科研笔记| 杨振宁, 量子力学, 新颖比正确更重要, 戴逊

在构造物理理论时,新颖漂亮孰轻孰重? 文小刚和李铭两位老师之间有一点讨论。文老师旗帜鲜明:“新颖比正确更重要”;李老师则托物引类:漂亮比真实更重要”

在进行科学探索时,中洋间有点文化上的差异:不管西洋还是东洋,在追求新颖上有攻击性;反观东土大唐,追求正确比追求新颖来的更加迫切。

为了追求正确,我们甚至不惜过头。我们的教科书,大都保守;我们的科学数据,大都漂亮地符合洋人的思想。

一个科学理论漂亮是一个重要指标,但是相对于新颖性而言,属于高级修正。

旧量子论中的对应原理美吗? 很多人认为不美,但是却是开启量子力学大门的一片钥匙。

戴逊的1954年关于介子质子碰撞的量子电动力学理论很正确,但是拙于出新,结果导致了戴逊断臂求生。

近来,国际量子力学界有些古怪的理论,您注意到吗?

 

一,对应原理是一个有毛病的原理,却开启了量子力学大门

玻尔的对应原理大意是:在大量子数条件下,量子论应该把经典力学结果包含在内。玻尔把这个原理上升到了哲学的高度。

1913年,玻尔借助这一原理建立了氢原子的旧量子理论,得到了氢原子谱线位置和强度。从而开启了量子力学的大门。

今天的量子力学的基本原理中,根本没有对应原理这一条。玻尔之后,物理学界无人认真对待对应原理。DiracKuhn有如下口述历史记录

Dirac:“…… 就是在量子力学已经有明确的方程可以替代对应原理之后,玻尔还在用对应原理,而且用了多年。”

Kuhn:“在某些意义上,你是否认为玻尔至死都在坚持对应原理?

Dirac:“我想他是。当一个人沉溺于一个想法时,他会长久地坚持。就像爱因斯坦设定非欧几何学能回答所有的事情一样

Dirac的意思是,玻尔晚年滥用对应原理,和爱因斯坦晚年偏执地坚持用非欧几何推出量子论的努力一样,结果就是被物理学界边沿化。

杨振宁认为,爱因斯坦的大统一思想和后来出现的SU(5)统一场论有相通之处,但路线错了。

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路线和思想之争,在政治领域要激烈很多

在中国的历史上。有过一次惨烈的社会变革:路线错了,死了许多人,文化被割裂。不过今天有很多人相信,当时领导人的思想还是正确的。有人就认为这种信仰基于历史虚无主义。

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二,新颖得近乎荒唐:1998年建立的PT对称量子力学

众所周知,量子力学哈密顿算符必须满足自伴性(物理学中称之为厄密性),可保证能量本征值的正定性。如果放松这一要求,而要求哈密顿算符满足PT (宇称变换+时间反演)联合对称性,问哈密顿的本征值是否正定? 对所有在物理中浸润许久的人来说,这个问题实在是石破天惊! 举例说,它的哈密顿可能取为如下形式

H = p2 + i x3

问题是:这种哈密顿的确具有正定的本征值。

1998年,连基本的研究动机都没有,一篇PRL开启了PT对称量子力学研究风气之先河(Real Spectra in Non-Hermitian Hamiltonians Having PT Symmetry)。当时,其思想的新颖程度使每一位行家里手都觉得这种研究有点荒腔走板。

今天,PT对称量子力学已成燎原之势。论文的引用已接近1500次,几乎每天都会有相关论文上载到预印本库中,每年都要召开一次专门的国际研讨会。

 

三,2010年位动量的提出

2010年,美国化学会的物理化学快报(JPCL)发表了一篇论文,题目是(Posmom: The Unobserved Observable)里面出现了全新的名词——位动量(posmom: position + momentum) (xp+px)/2。从表面上看,这个量同时带有位置和动量的讯息。在量子力学中,这个算符满足量子力学的所有要求。澳大利亚国立大学化学系的一对师生发现,将氢原子和氢化锂分子的空间波函数进行动量分解,不如进行位动量来分解来得有效。

注意,在该文的结尾,他们写道:我们急切地等待第一台位动量分析仪的实际制造。” 一旦制造出来,他们就是这个领域的开山鼻祖。

天知道这种仪器会不会最终实际地制造出来。但这一群作者已经迫不及待地写评述性论文了。

 

四,戴逊:求新不得慷慨断臂

戴逊是杨振宁的粉丝,是一位被以为获得过物理学诺贝尔奖而实际未获得的国际顶尖物理学家。他的名篇《保守的革命家》几乎是物理学界尽人皆知的好文章,这是他在1999年在杨振宁荣退时唱的一首颂歌。文章中简单介绍了他和费米相处20分钟的收获:“我从这20分钟中学到的东西,比我20年中从奥本海默那里学到的还要多。”

他把这个故事的完整版投到了《自然》(427(Jan.22)(2004)P.297上。他曾经尝试把量子电动力学方法去处理有强相互作用的介子质子碰撞中,并建立了一个和费米的实验结果一致的理论。不惜车马劳顿,希望得到费米的赞赏,没有想到被费米轻描淡写地否定了。(Then he delivered his verdict in a quiet, even voice. “There are two ways of doing calculations in theoretical physics”, he said. “One way, and this is the way I prefer, is to have a clear physical picture of the process that you are calculating. The other way is to have a precise and selfconsistent mathematical formalism. You have neither.”) 戴逊立即醒悟并断臂求生。从此他不仅离开了粒子物理学界,连工作单位都换了。两年之后,他就在凝聚态物理领域大放光彩,于1956年开启自旋波理论研究的新领域。(F. J. Dyson  General Theory ofSpin-Wave Interactions,Phys. Rev.102(1956) 1217 )

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为了学生,可以偶尔出入在灰色地带

由于学生太希望有篇发表的论文了,戴逊还是发表了那篇十分正确的论文(F.J. Dyson, M. Ross, E. E. Salpeter, S. S. Schweber, M. K. Sundaresan, W. M.Visscher, and H. A. Bethe, Meson-Nucleon Scatteringin the Tamm-Dancoff ApproximationPhys. Rev. 95 (1954) 1644)

注意论文作者中,有Bethe和Salpeter的大名。Bethe获得过1967年诺贝尔物理学奖。

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五, 结论

因为新颖,即使错误,你就赢了!

如果保守,即使正确,你也输了!

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