在物理学中,区分疯子和专家并不容易

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


所有的科学作家,特别是我们这些报道粒子物理学和其他声称揭示终极现实领域的作家,都会收到来自疯子的信件。在电子邮件普及之前,我收到了塞满手稿的信封,有时长达数百页,寄信人与我所知的任何研究机构都没有关联。有些信件非常巴洛克式——文本是用不断变化的笔迹和颜色手写的,在技术和神秘的奥秘之间摇摆不定,并饰有奇特的图表——它们的作者一定是精神错乱的。无论是否清醒,作者总是想告诉我一个革命性的新理论,它将解决一切事物的奥秘。如果我帮助向世界揭示这个真理,我可以分享荣耀!

几十年前,我犯了一个错误,用传真回复了一封我认为是讽刺的传真信。作者——我们称他为“超光速粒子塔德”——“发现”了一种新的物理学,一种允许超光速旅行的物理学。在我的回复中,我告诉塔德,如果他建造了一艘曲速飞船,我很乐意搭个便车。真是个愚蠢的玩笑。几个月来,我的传真机不停地吐出纸张,上面密密麻麻地写满了塔德对他理论的详细阐述以及超光速机器的计划。

在那之后,我只是把疯癫的信件扔进垃圾桶。我还能做什么呢?我既没有时间也没有能力找出他们逻辑中的缺陷,就像我无法复核量子电动力学或某些时髦的新变体的数学计算一样。作为一个仅仅是记者的我,我依靠专家来为我做这件事,特别是那些在加州理工学院和剑桥大学等著名机构的专家,他们大概都经过了彻底的审查。我告诉自己,我的工作不是揭示科学真理,而是报道专业科学家认为的真理。


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但是,疯子总是困扰着我。我想知道,这些人是谁,在狂热的默默无闻中为他们雄心勃勃的理论而辛勤工作?我怎么能如此肯定,比如说,塔德不是一个疯子而是一个天才呢?他(以及几乎所有给我写信的疯子都是男性)难道不可能是真的吗?疯子和专家之间真正的区别是什么?正如专家经常犯错一样,疯子难道偶尔不会是对的吗?

我的朋友玛格丽特·韦特海姆是一位澳大利亚出生的科学作家,与我不同的是,她拥有物理学学位,她无法将这些问题抛在一边。在 1990 年代初期,她开始收集来自“局外人”(她如此称呼他们)的手稿,甚至与他们通信。1995 年,当她在华盛顿州塔科马市发表演讲时,她驱车 30 英里来到一个位于绿河峡谷边缘的拖车公园。在那里,她遇到了拖车公园的主人吉姆·卡特,他关于“环形同步性”的图文并茂的手稿吸引了韦特海姆的想象力。(有关卡特的图形才能的示例,请参见上图。)卡特的理论始于他 1960 年代初青少年时期,用由更小弹簧制成的弹簧——环形子,解释了所有“困扰物理科学几个世纪的奥秘和悖论”,正如他所说。

事实证明,卡特不是一个隐居的精神分裂症患者,而是一位迷人、坚毅英俊的丈夫和父亲。作为一名自学成才的多面手,他曾是一名鲍鱼潜水员、陨石猎人、金矿工和发明家。他最成功的发明是“升力袋”,这是一种充气装置,美国海军、海岸警卫队和打捞公司用它来打捞沉没的物体。为了提供他的环形子理论的实验证据,卡特用三个垃圾桶、橡胶片和一个迪斯科烟雾机拼凑成一个吹烟圈的装置。实验成功了。

在她的非常有趣的的新书《边缘物理学:烟圈、环形子和万物理论的另类理论》(沃克出版社)中,韦特海姆讲述了卡特的故事,他成为了她的挚友,并将这个故事嵌入了局外人物理学的历史中。她将这种现象追溯到 19 世纪深处,当时英国数学家奥古斯都·德·摩根收集了数百个“悖论者”的例子,他将悖论者定义为在科学、数学和其他领域持有“与普遍观点不同的观点”的人。正如现代疯子经常宣称爱因斯坦是错的一样,19 世纪的悖论者也吹嘘他们的思想优于牛顿的思想。

德·摩根指出,一些悖论者是主流人物。“从荒谬到崇高只是一步之遥,”德·摩根评论道。“哪个是崇高的,哪个是荒谬的,每个人都必须自己决定。”17 世纪的学者约翰·威尔金斯是剑桥大学三一学院的院长,也是皇家学会的创始人,他推测野鹅能够飞到月球。牛顿是科学理性的最高体现,他的笔记本里也充满了各种古怪的神学和炼金术猜想。

你会说,用我们现代的观点来评判过去的伟人是不公平的?即使按照他们那个时代的标准,20 世纪的一些科学巨擘也很古怪。以铁石心肠著称的量子理论家沃尔夫冈·泡利对超感官知觉和其他超自然现象着迷。化学家莱纳斯·鲍林在他生命的最后几十年里,面对强烈的反证,仍然坚持认为大剂量维生素 C 可以治疗多种疾病,从感冒到癌症。(我的母亲是鲍林的忠实信徒,在 1960 年代后期给我和我的兄弟姐妹分发了大量的维生素 C 药片。)

我最喜欢的现代悖论者是英国天文学家弗雷德·霍伊尔,他创造了“大爆炸”这个词(尽管他讨厌这个理论),并帮助阐明了轻元素如何在恒星核心聚变成重元素。他曾经试图说服我相信艾滋病毒是美国军方的一项失控实验,并且流感病毒来自外太空。套用亚历山大·索尔仁尼琴的话:才华横溢和疯癫之间的界限贯穿于每一位伟大科学家的头脑。

伟大的科学家之所以伟大,是因为他们能辨别出我们凡人无法察觉的自然规律;当某些规律被证明是虚幻的时候,我们不应该感到惊讶。事实上,整个领域都可能陷入疯狂。韦特海姆在她的书的结尾提出了她的哲学要点,那时她将注意力转向了主流物理学和宇宙学。她与我一样认为,一些流行的假设——特别是现实是由在十几个或更多维度的超空间中扭动的极小弦组成的观念,或者我们的宇宙只是无限数量的宇宙之一——接近伪科学,因为它们甚至比吉姆·卡特的环形子理论更难通过实验验证。

韦特海姆称 2003 年的弦理论和宇宙学会议是“迄今为止我参加过的最超现实的物理学盛会”。她将其比作“一场充满糖分的儿童生日派对或疯帽子的茶会”,每位演讲者都提出了被其他人认为是“毫无证据且完全基于武断假设”的推测。与会者绝非边缘人物,其中包括剑桥大学的斯蒂芬·霍金、哥伦比亚大学的布莱恩·格林、哈佛大学的丽莎·蓝道尔以及其他现代物理学明星。

另一方面,韦特海姆也对局外人物理学家抱有温和而深情的怀疑态度。她指出,在 1990 年代,吉姆·卡特和其他局外人组成了一个组织——自然哲学联盟,该联盟举办活动并维护一个网站,正如韦特海姆所说,局外人“可以在那里发表他们的想法,而不必担心受到指责”。当韦特海姆参加在科罗拉多州大章克申举行的 NPA 会议时,这让她想起了精神病学家米尔顿·罗克奇的《伊普西兰蒂的三个基督》(1964 年)。这本书描述了一项实验,其中三名精神分裂症患者(每个人都认为自己是基督)在密歇根州伊普西兰蒂的一家精神病院被介绍给彼此。每个人都得出结论,其他人都是疯子。

韦特海姆评论说,观看大章克申会议的演讲者就像“观看三十个耶稣基督。每个人都有答案。每个人都是唯一的人。”然而,鉴于主流物理学已经多么远离经验证据,她建议,也许我们应该根据所有物理学理论的美感、优雅和工艺来判断它们。正如艺术界偶尔会接纳缺乏正规培训的局外人一样,也许物理学——以及物理学作家——应该更赞赏像吉姆·卡特这样的自学成才者的想象力。

那么,我现在该如何处理我的疯子——我的意思是,局外人——邮件呢?碰巧的是,有几封邮件正躺在我的收件箱里。其中一位声称已经预测了最近的报告(我敢打赌这不会成立),即中微子的速度超过了光速。这让我想起了我的老朋友超光速粒子塔德!我希望我可以说我仔细阅读了这些信件,欣赏它们独特的审美品质,但事实并非如此。我仍然只是删除它们。我太忙于研究我自己的边缘理论,以至于无暇帮助别人研究他们的理论。

[作者注:本专栏改编自上个月发表在《高等教育纪事报》上的一篇文章。]

[附加作者注:“伊普西兰蒂”的拼写已更正。]

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