EP 602019-12-251:35:00
超對稱、弦論與證明愛因斯坦
Jim Gates
物理學家 Jim Gates 從登火星的帳算起,談到超對稱、圖形裡藏著的糾錯碼,最後拿愛因斯坦被證明的過程,推測弦論還要等多久。
Jim Gates: Supersymmetry, String Theory and Proving Einstein Right | Lex Fridman Podcast #60在 YouTube 看 ↗
重點6 條
- 登火星是一筆帳:他很確定 2030 年前送不了人上火星。登月花了約 10 年、約占國家經濟產出的 5%,火星大約遠 100 倍,現在的預算只有當年的十分之一,所以他說至少難上一千倍。他猜 2090 年前後到 2120 年之間才會有人到,最擔心的是輻射。
- 數學是人類看宇宙的鏡片:他最驚訝的是人類竟然做得了物理。他說數學是人類能拿來描述宇宙的語言,像顯微鏡也像望遠鏡,不一定是宇宙本身的語言。少數幾條定律就能把宇宙「壓縮」起來,他覺得像是宇宙幫了人類一個忙。
- 創造力有第二種模式:一種是資訊一滴一滴累積後忽然成形,另一種他認為更強,跟夢有關。大一時他卡在積分的「為什麼」,睡了一覺做怪夢,醒來就會解了。他認為痛苦是觸發這個模式的坩堝,也強烈懷疑不會做夢的機器稱不上完全有意識。
- 超對稱與 Adinkra:把粒子分成物質與力的載體兩桶,圖上有兩格是空的,超對稱就是把空格補滿。他和一位同事在 2005 年發現方程式裡的資料能畫成黑白球的圖;後來跟一群數學家合作,才發現圖裡的 0 與 1 排成糾錯碼的樣子,他因此想過是不是有某種演化作用在物理定律上。
- 弦論還不能叫理論:他說弦論目前是一大堆互相呼應、找不到矛盾的數學事實,沒有統一的框架。它對數學和物理的外溢已經很具體,但要不要接上自然,還沒有答案。
- 愛因斯坦走過的驗證路:1911 年的預測是錯的,1914 年的日蝕觀測被戰爭與天候擋掉,1915 年修正後的數字才被 1919 年的觀測支持。他認為弦論會重走這條路,只是更長,最後靠的會是多項觀測匯合,不是單一觀測。
時間軸25 段
只要現有物理定律成立,星際旅行就極難;以現有技術可以考慮蓋多世代太空船,但身體扛不住輻射,連去火星都有問題。
登月與火星的預算比,推出至少難上一千倍;他對 Bezos 和 Musk 的火箭路線感到失望,認為技術和登月時代差不多。
引 Carl Sagan 的話,加上過去十年找到的上千顆行星,他認為人類是唯一有意識的生命幾乎無法想像;外星生命不見得是碳基。
最令他驚訝的是人類做得了物理;數學是人類的語言,也是把宇宙「壓縮」的工具。
他認為意識不是生物身體的專利,AI 很可能出現我們分辨不出的意識;要把人傳到遠方,得在資料流中保存資訊。
Eric Schmidt 說大概十年左右電腦就能做他的工作,他回「除非會做夢」;講兩種創造模式、微積分的夢,以及痛苦如何觸發。
他說戰爭的後果越來越付不起,冷戰的相互保證毀滅是前例;人類能不能躲過自我毀滅,他說不確定,但不會賭人類輸。
物質粒子一桶、力的載體一桶;四種基本力與各自的載體;牛頓對超距作用的困惑,由馬克士威在 1860 年前後解開。
用兩支手電筒的光束互相穿過、兩桶球互相彈開,分辨兩種粒子。
重力子是時空波動的量子,還沒被驗證;LIGO 看到了波,但還不能證明波以能量包的形式傳;重力的強度也許只是巧合。
把兩桶放進圓餅,兩格是空的,補滿就是超對稱;他 1973 年入研究所,看中沒人研究的方向;對稱若完美,人類就不會存在。
改動方程式裡一項,得出光子的伴侶、電子的伴侶、夸克的伴侶;他在 1977 年寫出 MIT 物理系第一篇這個主題的博士論文。
愛因斯坦 1915 年的方程式給出三個預測(水星軌道那個其實是事後解釋),另一個是光線彎曲;現代物理就是先寫方程式、再去找證據,希格斯玻色子也一樣。
他與一位同事在 2005 年發現方程式的資料能畫成黑白球與連線;這套語言數學家原本不認得,得先教他們。
圖裡的 0 與 1 照糾錯碼的樣式排列,發表花了三年才說服同行;他想過是否有演化作用在物理定律上,並說自己大概等不到答案。
他說弦論還不是理論,只是找不到矛盾的數學事實;它外溢出弱強對偶與全像原理等成果。
把質點的比喻換成粗細縮到零的義大利麵;額外維度不是弦論的必然,1980 年代末有三組人證明過只有四維的弦。
為什麼寫這本書、與小說家合寫;愛因斯坦 1911 年預測錯誤,1914 年的日蝕觀測因戰爭天候落空,反而保住他的名聲。
它補上牛頓自己也不安的洞;若換作當年的學者,他會想親自算一遍,因為物理不靠聽別人說。
他說諾貝爾物理獎給的是有觀測支持的想法;相對論的驗證到 1920 年代才到位,反對者持續到 1950 年代。
他認為弦論要被接受,靠的是多項觀測匯合;他前一天才在這裡講過弦論可能在宇宙微波背景留下痕跡的想法;弦論的獎更可能是別的大獎。
他在 Caltech 跟費曼有過往來,說寫費曼的那系列書寫出的人,跟他認識的本人很接近;據說費曼講過:在酒吧跟旁邊的客人都解釋不了,就是自己還不懂(他說沒親耳聽過),這影響他對大眾講科學的方式。
服務七年;服務的觀念來自父親的軍旅;接到 Harold Varmus 電話時腿軟;他讚歎歐巴馬不怕與頂尖專家同室、學得很快、問得出好問題。
他認為近期最有可能實現的是量子計算,已經是工程問題;他去 Microsoft 的研究中心聽簡報,覺得他們接近重大突破。
他從沒花太多時間想死亡;人的工作是善用時間、讓別人的處境更好;成為理論物理學家與成為太空人兩個夢想同時出現。