
时间和空间的本质是什么?宇宙是如何开始的,它将如何结束?对于大多数人来说,这些都是存在的问题,但是它们都是物理学家丽莎·兰德尔(Lisa Randall)一天的工作。哈佛大学科学家研究了粒子物理学,弦理论以及额外维度的可能性。
她的新书《敲门之门:物理学和科学思维如何照亮宇宙和现代世界》(Ecco,2011年9月),解决了一些最伟大的宇宙学障碍物理学家今天面对的,并解释了为什么我们都可以在生活中使用更多的科学。
LiveScience与Randall谈到了黑暗能源,对科学的恐惧以及世界上最大的粒子加速器,瑞士的大型强子对撞机。 [古怪物理:自然界中最酷的小颗粒这是给出的
LiveScience:您认为科学方法和理性思维在科学领域之外缺乏供应?您认为他们可以在政治或文化中发挥更大的作用吗?
兰德尔:当我想到当今社会必须处理的问题的幅度和巨大性时,很明显,您想使用所有可以使用的工具,其中之一就是科学方法。
我想认为,我们已经学会了如何更科学地评估事物并使用我们在世界上更广泛学到的知识这一事实感到有些骄傲。这并不意味着要制作一个简单的模型并弄清楚其后果。我试图强调的科学过程的另一个关键方面是了解您的假设是什么,并在任何给定情况下都了解方法的方法和局限性。这并不是说我认为人们没有使用科学的能力,但我认为我们害怕采用这些方法。
LiveScience:您认为人们害怕科学吗?
兰德尔:这是一个很好的问题。我不知道,我不想过度派生。我认为有一些对科学的恐惧。人们害怕一些他们不一定理解的事情。
我们需要澄清说,当科学适当地应用科学时,它可以做得很多。有时我认为在这种文化中几乎可以看到它是一个尴尬,这是自负的。但是,很多人确实正在利用科学来改善世界。
这本书的大部分内容涉及如何用这种清洁的科学景象来呈现社会,即它对有明确的规则做出了明确的陈述。确实,它在许多情况下都可以做到,但是随着时间的流逝,这些情况随着时间的流逝而演变,通过仔细分析和评估思想。当您实际上在研究中,提出一个问题时,您必须确信自己可能会看到一些东西,但也非常谨慎和非常小心。科学研究不一定要以我们考虑的干净的线性方式进行。这种谨慎也是科学的一部分,当我们想到现实世界中的问题时,我们也需要更多。
生命学:在该国大多数人全神贯注于自己的工作和抵押的时候,为什么非科学家应该关心粒子物理,甚至一般的科学?
兰德尔:嗯,首先,我不假定告诉任何人他们应该关心什么。我认为有很多人在乎,我认为那些关心的人应该可以访问信息。科学可能很困难。它以许多方式从我们的直接现实中删除,这就是为什么我试图解释我们的直觉是如何由我们所看到的。但是许多人想知道什么超出了明显的范围,并通过高级理论和实验来学习随着时间的流逝而开发的详细概念。
但是我们还可以问为什么我们要完全做科学,尤其是我所解释的类型的高级科学?答案不一定是直接的。我们知道,当我们拥有高级科学时,我们最终取得了许多进步,但是最终的好处并不总是可以预见的。在科学方面的许多很棒的发现中,您不能总是提前连接这些点。但是,当您做这些令人惊叹的事情,这些事情将技术扩展到极限,将其延伸到它们的极限时,您通常会取得非凡的成就。如果您有受过教育和感兴趣的公众,那么您倾向于取得进步。
LiveScience:您撰写有关瑞士大型强子对撞机的文章,这是目前正在进行的最大实验之一。 LHC为什么如此重要?
兰德尔:大型强子对撞机正在研究我们能够探索的最高能量和最短的距离。我们可以学习一些关于世界最终构成的非凡事实。 LHC的第一个问题实验应该回答是基本粒子如何获得其质量。为什么一切都不只是以光速移动?由于基本粒子具有质量,因此形成了宇宙中的许多结构。 [信息图:自然界最小的粒子解剖这是给出的
第二个问题是,为什么群众是什么?如果您实际上只是应用了量子力学和特殊相对论的原则,那么您会期望大众更大。事实证明,这是一个非常具有挑战性的问题。答案可能会带来一些非常深厚的根本后果。到目前为止,最好的解释是非常异国情调的,包括扩展时空对称性,甚至是空间的额外尺寸。
第三,LHC可能会帮助我们阐明暗物质。有理由认为大型强子对撞机的能量尺度与暗物质的质量之间存在联系。目前,该实验将研究一些非常有趣的能源制度。它实际上可能排除了一些非常有趣的模型。 LHC确实有一些非常非常有趣的问题可以帮助我们解决。
LiveScience:LHC于2008年在线上线。它还没有发现任何新物理学,这令人惊讶吗?
兰德尔:这绝对不足为奇。它尚未充分发挥作用,并且还没有以其全部强度运行。目前尚未达到我们必须期望发现某些东西的时刻。
例外是希格斯玻色子,这与获取质量的粒子有关。我们预计希格斯玻色子足够轻,可以在明年访问。最有可能的质量是这样,它会以我们尚未看到的方式腐烂。但是,在未来的一年中,应该有足够的碰撞来找到证据。
另一方面,如果您问过我,我们是否希望看到其他理论的证据,例如那些解释为什么群众如此轻的人,在这种特殊的跑步中,我会拒绝。与它们相关的这些颗粒和现象可能仅在较高的能量下出现。
LiveScience:除了LHC之外,现在在物理学中进行了哪些最激动人心的实验?
Randall:深色物质实验现在非常有趣,并且有很多。 Xenon实验将在今年看到一些非常有趣的结果。
另一件事真正有趣的是普朗克卫星,它正在探索从大爆炸中留下的辐射,回到历史上,当时充满电的颗粒合并到中性原子中。因此,我们可以学习一些有关宇宙早期历史的非常精确的信息。
LiveScience:我们目前对宇宙的图片有多完整?一般相对论和量子力学是正在发生的事情的真实模型吗?
兰德尔:我们现在拥有的理论,您刚才提到的理论,它们起作用。他们绝对是成功的理论。但是可能有很多深层的结构。
当发现量子力学和相对论时,这是否意味着牛顿的定律是错误的?不。这只是意味着它们不是最终的基本理论。您可以进入政权,可以达到很高的速度,也可以去原子的大小,看到您确实不能在这些尺度上应用牛顿的法律。在这些范围内,牛顿的法律不正确。但是,如果您考虑将球扔在空中,牛顿的法律是完全可以的。
是的,我确实认为很可能最终的基本理论。我们总是认为我们在某种程度上有最终答案,但是我们对此永远不会正确。因此,可能存在更深的基本理论,但这并不一定意味着我们现在正在从事的事情是错误的。
LiveScience:如果您本可以在任何科学时代出生,那么您会选择哪一个?
兰德尔:可能是今天,因为作为一个女人,现在成为科学界的一部分可能比以前任何时候都容易。
LiveScience:就您自己的研究而言,您最近在做什么?
兰德尔:有几个不同的方向。一个与暗物质,整个宇宙中没有与光相互作用的物质。对我来说,关于暗物质的最有趣的问题是,为什么暗物质中的能量是普通物质的六倍。原则上,它可能完全不同。如果与普通问题的相互作用不相同,则可能包含了能量的一百亿倍。因此,黑暗和普通物质中的能量是如此亲密的事实似乎确实表明正在发生深刻而基本的事情,这是我真正想知道的事情。
我正在努力的另一个方向与在大型强子对撞机上研究的物理学有关。我们有一个普遍的想法,即大型强子对撞机有正确的能量来寻找新的物理现象。但是,群众的确可以更重且无法获得其能量。挑战之一是容纳轻巧和沉重的物质,这对于成功模型来说似乎都是必不可少的。与合作者一起,我正在探索一个非常有趣的候选模型,该模型非常自然地适应当前的实验结果。
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