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】
: 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】
: 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】
: 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】
: 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】
: 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】
: 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】
: 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】
: 你这话是应该正着听，还是反着听
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