s*****V 发帖数: 21731 | 1 Penrose在新书《The Road to Reality》用了两章讨论宇宙学。
第28章的题目是Speculative theories of early universe。
他质疑了暴涨理论,认为弱电统一中的对称性破缺也许不存在,讨论了人择原理,
Hartle-Hawking的no-boundary proposal,宇宙学参数,等等。
我反过来质疑他的一些质疑。
Penrose的质疑:
首先,关于为弱电统一中的对称性破缺。标准模型认为,弱电的对称群是 SU(2)times
U(1),通过Higgs场取一定的真空期待值,这个群被破缺到我们熟悉的电磁群 U(1)。
Penrose 认为,假如弱电破缺真的存在的话,那么在宇宙的早期,当温度低于破缺能标
时,弱电对称就破缺了。在那个时候,我们现在可以观测到的两个区域可以没有因果联
系,这样破缺的方式可以不一样,光子也就不一样了。可是我们没有观测到两种不同的
光子(如天上的两个相反方向过来的光子),所以弱电破缺很值得怀疑。
Comment:
Higgs的所有真空的期待值是一个陪集空间,其拓扑比较简单,所以在标准模型中,既
不存在磁单极,也不存在弦和domain wall。标准模型倒是有一种开弦存在,它的两个
端点是磁单极和反磁单极,这种弦叫Z-string,因为沿着弦的中心部分是Z boson的磁
通。
在宇宙早期的时候,当破缺发生时,两个因果不相联系的区域的Higgs场可以很不一样
,通常,我们用Hubble长度来刻画两个因果不联系的局域(Penrose在这里已经犯了错
误,他用所谓的particle horizon来刻画,显然是错误的),如果理论中存在拓扑缺陷
,那么在这个尺度上就有出现,例如,假定domain wall可以存在,那么它的大小就是
此刻的Hubble尺度,如果宇宙弦可以存在,那么它的persistence 长度就是这个尺度。
如果理论中没有拓扑缺陷,那么两个区域的Higgs场尽管完全不同,却是规范等价的,
并且可以光滑的从一个变到另一个,这样,两个区域的光子是完全等价的。
规范变换的代价是产生规范场,从而在Higgs场的动能部分产生能量,这些能量可以在
后来的演化中衰变。我觉得,只有当domain wall存在时,才会出现Penrose提出的问题
,幸运的是标准模型中没有这个问题。
Penrose的质疑:
暴涨理论的发明要解决三大问题,第一个就是微波背景辐射的各向同性问题。比如说,
我们看到的两个对极点的微波背景辐射的温度几乎是一样的。在早期,这两个区域没有
因果联系,那么,一种可能就是创造因果联系,如暴涨。通过热传导,温度达到一致。
现在Penrose质问,假如那两个区域一开始的温度是不同的,然后通过热传导达到平衡
,说明开始的时候宇宙的状态更加特殊(热力学第二定律,热传导的过程中熵增大)。
本来我们想解释宇宙均匀的特殊性,现在却要以更加特殊的状态解释,适得其反。
Comment:
这个质疑表面看起来很有道理,是啊,宇宙各向同性,看起来很特殊。其实这一点也不
特殊,因为Penrose已经说了,热平衡的熵才最大,怎么会特殊呢?
问题还不止这一点。Penrose完全误解了inflation,inflation不是通过热传导来达到
一致的温度的,而是通过所谓再加热达到:在暴涨结束的时候,inflaton的能量几乎完
全转化为radiation,由于暴涨使得inflaton的值一样,从而再加热后两个区域的温度
一样。
我们还是可以问,在暴涨结束的时候,我们看到的整个天空在那个时候是不是处于特殊
状态?答案是肯定的,的确,我们现在看到的熵几乎是再加热过程中产生出来的。问题
在于,尽管暴涨结束再加热发生之前的熵很小,但这个“庞大”的区域来源于一个很小
的初始区域,熵小是应该的。
Penrose的质疑:他不喜欢人择原理。
Comment:我也不喜欢。
Penrose的质疑:
Hartle-Hawking no-boundary proposal。他觉得这是很聪明的建议,但Wick rotation
值得怀疑,特别当计算仅仅是近似的时候。例如,假定我们知道一个实函数f(x)的近似
值,然后试图将这个函数延拓到虚轴上。加一个函数epsilon cos x,如果epsilon很小
,不怎么影响原来的实函数。但这个新项在虚轴上可以变得很大。
Comment:
看来Penrose在涉及到数学的时候,变得很聪明。我没有反对意见,只是觉得,cos x的
出现通常意味着无限远处是本性奇点,而本性奇点在path integral中出现都是有原因
的,是可以被控制的。
Penrose的质疑:
最后,Penrose开始质疑宇宙学参数,他相信,宇宙的空间曲率是负的,而物质和暗能
量密度之和略小于临界密度。
Comment:
实验的数据永远可以质疑下去,你永远不能肯定某个参数是一个具体的值,除了数学常
数如pi。
可惜他引用的研究是V. Gurzadyan的,这个人被我的一些朋友称为鬼打墙。我也觉得他
神经兮兮的,去年我在意大利见过他,抱怨我没有留意他关于暗能量的研究。
Penrose还质疑那些喜欢变化的暗能量的人,他觉得爱因斯坦的宇宙学常数更可信,因
为Lambda g_{munu}和能量守恒不矛盾。问题在于,暗能量与能量守恒也不矛盾啊,我
对Penrose这个质疑只有无语。
下期质疑他对弦论的质疑。
待续…… |
s*****V 发帖数: 21731 | 2 The road to reality的第31章的题目是Supersymmetry, supra-dimensionality, and
strings,他用了60多页讨论超对称、高维和弦。这一章用错误百出来评价不算过分。
我没有兴趣一项一项批评他,还是挑几个简单的。从这些错误看出,Penrose不能算物
理学家。如果是,只算广义相对论专家,涉及到其它方面,只算大学本科物理学家。
1. 在介绍超弦的强子物理起源后(包括Regge trajectories),他质疑,强子中如果
有弦,弦的张力不是常数,而是与弦的长度成正比的,就像橡皮筋一样。橡皮筋在某个
范围的表现的确如此。那么强子弦真的是这样吗?我们先从理论的角度看是不是可能。
理论上,强子弦就是所谓的禁闭在一根很细的管子中的色通量,细管的单位长度所含的
能量,也就是弦的张力,与色通量成正比。现在,当我们拉长细管,色通量是守恒的,
从而张力是不变的。按照Penrose的说法,色通量应该和细管也就是弦的长度成正比,
不知道什么机制可以做到这一点?当张力与长度成正比时 Tsim L,那么弦的能量与长
度的平方成正比Esim TLsim L^2,学过弦的初步知识的人都知道,这个时候Regge
trajectories就不是直线了,这和实验也矛盾。
Penrose这么说的理由是,强子弦就应该象我们日常生活中遇到的经典物理所决定的弦
。这个理由,用一句网络术语来说,真是太强了。看来强子弦应该是橡皮做的,而不是
高度量子性的色通量。我真的怀疑他对量子物理了解多少,除了Schrodinger方程和他
沉迷的所谓R过程(wave reduction)外。
很明显,这样的初级错误是非常误导读者的,特别是年轻的读者。
2. 在上面的错误出现之前,Penrose说,如果强子真的是弦,那么弦的大小取决于弦的
耦合强度(这种说法很新鲜,从来没听说过),大约是 10^{-15} cm,和质子的大小一
样大,所以质子不可能是弦。这就很奇怪了,有谁能够通过实验说明质子是一个实心球
呢?Penrose希望在质子的尺度上,弦看起来和一个点没有区别。真的不知道他的理由
是什么。
3. Penrose说,弦论家们的哲学是用2维场论代替时空中的场论。我们知道,两维场论
只是用来研究弦的一次量子化,以及弦的微扰相互作用的。
他的说法等价于声称,粒子物理学家的哲学是用一维量子力学代替时空中的场论。
4. Penrose在介绍高维的紧致化之后,介绍了KK modes,并说,如果高维的尺度小,KK
modes的能量就大。然后他质疑,难道这些高能的KK modes真的不能被激发出来吗?一
个炸药包释放的能量远远大于Planck能量。他用了相当长的篇幅说明也这许可以做到。
我们不管他的论证是什么样的,他的结论就是,我们可以将宏观的能量,例如很多粒子
所带的能量,传送到一个量子中去。如果研究KK理论和弦论的人在这一点上犯了错误,
那么凝聚态物理学家也犯了错误,因为他们经常使用能隙这个概念。看来人们可以用宏
观大的但微观小的能量(如很多带很小能量的光子),激发出超过能隙的粒子或准激发
态。
我们不禁要问,Penrose那么喜爱的热力学第二定律在这里是不是失效了?
当然,Penrose奇迹的目的很清楚,既然KK modes可以被激发出来,而我们又没有见到
这些KK modes,所以没有高维空间。
5. Penrose用他和Hawking的著名奇点定理,声称Calabi-Yau流形是不稳定的。原因是
,我们将时间R和CY流形Y看成一个Ricci平坦的流形 Rtimes Y,那么他和Hawking的定
理说,如果我们给这个流形施加扰动,那么就会有奇异性发生-准确地说,会出现一个
不完备的测地线。
的确,在经典的层次上,Penrose说对了。如果我们要扰动CY流形,就必须激发这个流
形上的KK modes,这些modes的能量很高,所以在量子的层次上,激发很难产生,从而
就不会有随之而来的奇异性。Penrose的反对意见也许在宇宙的早期是成立的。在今天
,不成立,除非他能成功实现他前面的将宏观能量“灌”进一个量子的伟大理想。
还有一些其他的简单错误,明天再写。 |
p*******5 发帖数: 6446 | 3 已阅,不懂。四喜教授你怎么看?
and
【在 s*****V 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : The road to reality的第31章的题目是Supersymmetry, supra-dimensionality, and : strings,他用了60多页讨论超对称、高维和弦。这一章用错误百出来评价不算过分。 : 我没有兴趣一项一项批评他,还是挑几个简单的。从这些错误看出,Penrose不能算物 : 理学家。如果是,只算广义相对论专家,涉及到其它方面,只算大学本科物理学家。 : 1. 在介绍超弦的强子物理起源后(包括Regge trajectories),他质疑,强子中如果 : 有弦,弦的张力不是常数,而是与弦的长度成正比的,就像橡皮筋一样。橡皮筋在某个 : 范围的表现的确如此。那么强子弦真的是这样吗?我们先从理论的角度看是不是可能。 : 理论上,强子弦就是所谓的禁闭在一根很细的管子中的色通量,细管的单位长度所含的 : 能量,也就是弦的张力,与色通量成正比。现在,当我们拉长细管,色通量是守恒的, : 从而张力是不变的。按照Penrose的说法,色通量应该和细管也就是弦的长度成正比,
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s*****V 发帖数: 21731 | 4 PENROSE一本书的书评,三水同志似乎很不屑。
【在 p*******5 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 已阅,不懂。四喜教授你怎么看? : : and
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x******i 发帖数: 3022 | 5 我是初中物理学家。你们说的我都不懂啊。
【在 p*******5 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 已阅,不懂。四喜教授你怎么看? : : and
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x******i 发帖数: 3022 | 6 彭罗斯的物理水平虽然比不上李院士,但毕竟是做出过巨大贡献的牛人,所以听听他的
观点总有一定的启发作用。
【在 s*****V 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : PENROSE一本书的书评,三水同志似乎很不屑。
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s*****V 发帖数: 21731 | 7 你这话是应该正着听,还是反着听
【在 x******i 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 彭罗斯的物理水平虽然比不上李院士,但毕竟是做出过巨大贡献的牛人,所以听听他的 : 观点总有一定的启发作用。
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s*******n 发帖数: 1474 | 8 那这个用中文写质疑
摆明了欺负人不懂中文啊
【在 s*****V 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : PENROSE一本书的书评,三水同志似乎很不屑。
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x******i 发帖数: 3022 | 9
人家李院士要是写英文,不是怕咱们在座的各位听不懂么?
【在 s*******n 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 那这个用中文写质疑 : 摆明了欺负人不懂中文啊
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x******i 发帖数: 3022 | 10
反正两个都是牛人。对这些牛人,咱们这些屌丝就只有景仰的份。
【在 s*****V 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 你这话是应该正着听,还是反着听
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