这是一本适合在大山大河边去读的书,不适合在书斋里去看。在群山之间,视野宽广,配上一本讲宇宙和生命的联系的书,正应景。山里夜里没有那么多的灯光,能看到隐约的天河,白日里能看到岩石被冰川切割的痕迹,还有被千万年的山风吹出的碎石,正适合想想千万年前的事。
在去旅游的路上,间断的看完了这本书。书中先说暗物质是什么东西,这个概念,同样是一个因为坏名字而引起误解的典型。人们因为暗这个字,以为暗物质是一些不好的东西。实际上,我们能看到的任何东西,都是因为我们看到的东西可以和光产生相互作用,而光是一种电磁波。根据哥白尼原理,我们不应该假设我们是宇宙的中心,将这个原理扩展开来,我们也不应该自以为是的认为自己能看到世界上所有的东西。暗物质就是那些不会理会电磁作用力的物质,我们能够觉察到暗物质,是因为其引力的影响。就如同天文学家根据天王星的轨道受到引力作用,从而推测出海王星的位置一样,引力的影响使得即使我们目前还找不到暗物质,但我们仍然愿意相信暗物质是存在的。暗物质不一定是黑洞,而是我们目前还没有找到的确定形态的一类物质。科学家对暗物质的可能形态有诸多猜测,书中列出了五种,例如某种只受引力影响,而不和电磁力发生作用的无知基本粒子。
在论及暗物质时,我们常常说起“奥卡姆剃刀”,即在解释一种现象时,最简单的理论极有可能是最好的。但问题是什么才是简洁而广泛的解释了?一对矛盾的考量是,一个起初看起来简单的解释,在面临更多问题的时候,会变得如同用几十个套在一起的本轮来解释星体的运动,变成用复杂方法做简单的事。另一方面,一个解释可能在应用到最初的问题时显得过分烦琐,但通过转换视角来看,如同对信号做了傅立叶变化,会显露出它隐藏的优雅。
作者在书中提到了该原理的升级版,即当我们调整(而不是剔除)一个理论。无论我们能否将其归属于某个基本的意义,都要完好地留下所有的可测试元素。作者用物理学家肯·威尔逊(Ken Wilson)来命名这个判断标准为威尔逊的手术刀”(Wilson’s Scalpel)。作者写道:“最好的科学原则总是应该解释尽可能广泛的观测,或者至少与之保持一致。真正的问题是,什么才能够最有效地解决整个体系中无法解释的现象。”
之所以要谈论科学解释的原则,是因为作者在这本书中给出的关于暗物质的理论,没有如同爱因斯坦的相对论那样,给出一个普遍性的预测。虽然作者所述的听起来合理,但如何将这样的观点和民科区分开来,是这本书能教给我们的另一件事,对于那些我们知之甚少的领域,怎样才能提出符合科学精神的理论了?
《暗物质与恐龙》的作者基于哥白尼原理,假设暗物质与暗物质之间也是有相互作用的,如同普通物质之间有相互作用这一现象并不是独特的。这是一个健壮的逻辑原点,从这里出发,作者由费米卫星观察到的光子强度推测出了暗物质不是均匀分布的,这也符合我们认识到的宇宙,我们宇宙中的普通物质不是处处均一的,那观察到的现象说明暗物质是有所聚集的,也是情理当中。但接下来要做什么了?
作者是这样回答这个问题的
)我们也许会因为某个理论更优雅简洁而倾向于它,但在数据完全确定之前,我们不会断言什么就是正确的。
2)认识到只要还有理论与观测的不自洽,就说明这种科学理论还没有发展到下定论的程度
3)一旦新的概念得到认可,人们会竭尽所能地研究这个概念的所有细节,检验参数空间的所有可能,甚至对那些还没有被证实为正确的假说也不会放过。
4)问自己是否存在其他可能,以及相应的其他可行理论。通过证实或证伪特定的假设给出的特定结果,来排除或确认这些其他模型的可能性。
最后说说恐龙和暗物质的关系,恐龙的灭绝归咎于六千四百万年前的、一颗小行星。作者认为,按照她的暗物质盘的假说,正是暗物质的引力促使那颗抹去了恐龙的小行星脱离了其本来位于奥尔特星云的轨道,进入了地球的引力范围。这个假说能给出小行星撞地球的高发的周期吗?作者给出的周期是3000万到3500万年,这个周期是太阳在银河系中运动的周期。且耶路撒冷希伯来大学的教授Nir Shaviv发现了一个3 200万年的气候变化周期。要进一步去验证这个假说,需要更多的陨石坑以及古生物的化石来验证。
在这本书的结尾,作者讲述了一个发生在自己身上的故事,这种故事是最能吸引读者的,尤其是那些不知道暗物质的研究有什么用的读者。作者讲述自己和一位出租车司机杰克的谈话,杰克看到自己的弟弟妹妹们沉迷于电子游戏或者智能手机中,而忘记了锻炼和户外活动以及他在年轻时喜欢的探险活动时,因此感到非常忧虑。他觉得公众通常不喜欢长远思考。这种担忧是不是很熟悉。
这样的担忧该怎么解决了?若未经过认真了解和制定长期战略,公众也许很难有足够的时间去适应最新的科学发现和技术进步。而要制定长期战略,则需要我们不只在乎眼前的蜗牛角上的得失,还有什么比仰望星空能更让我忘却蝇营狗苟的了?了解我们和宇宙间那些看不到的东西的联系,也许听起来并不像是最实用的建议,“一颗因为暗物质脱轨的彗星”,不过是杞人忧天,没错,明白了这一点,那不妨去想一想这个地球上面对的其他长期问题,比如全球变暖,比如生态多样性的损失,这些不同于彗星,是我们可以切身改变的。
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