当文化遭遇科学

4月1号回乡扫墓,略尽人子之责。

没有直接回来,在我弟弟李森同学工作的盱眙县稍作逗留,在天泉山庄住了一天一夜,看看山色湖光之美,访铁山寺、紫金山天文台在那里的观测站,还尝了当地自产的鱼虾和草鸡,很写意。

贴几张图,帮我弟弟做做宣传。我们就在那里的一幢临水别墅住了一夜。

可惜口袋里的银子不多,不然买一幢临水的别墅,再开一个池子,放上一池子锦鲤,不要说教授,神仙也不做。

当然,那里的别墅不是拿来常住的,是度假的。

更多的关于天泉山庄的信息,见

这里

这个博文的题目其实是用来吸引眼球的。

原因是这两天我在科大的几个小书店转悠,想买一本王朔的新作《我的千岁寒》,结果找不到影子。这是文化遭遇科学,文化不知道哪里去了。要是在北京,估计随便哪个书店都会有的。

这两天网友们可算找到话题了,对王朔新书的各种评价都有。

我个人希望王朔成功。

哪天我慢慢地读了,一定写一篇胡嘞的文章。

反正咱们是正常人,平时high不上去,不借助王朔,high一小会都难。

王朔能借佛学和illegal substance以及《时间简史》来high,咱们就能借王朔来high。

所以我在这里先做个广告,我要做一篇文章,题目大约是《我的退相干,佛学及宇宙学与王朔及high的关系》。

————————————–

刚才浏览访问记录,看到一个朋友从一个网页过来,居然是周欣宇同学那篇文章的英文翻译:


In China: Why you can not blog about science as a scientist?

开篇是:

Li Miao boots his computer, gets a warming cup of coffee, and then he sits by the computer working on his blog. Every two days a week, he spends several hours updating his blog, and replies to his readers’ comments. This is already a staple of his ordinary life.

I really love this one :)

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关于 李淼

中国科学院理论物理研究所研究员
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当文化遭遇科学》有 92 条评论

  1. henring 说:

    ::我更欣赏既了解主流,又有自己独特见解,又有抱负的学生。这个抱负不是我们一般说的抱负,是想做出自己的抱负,是想在中国立足做出一个学派的抱负。
    ~~~~~~~~
    李老师这段话很有教益。
    在洪流中不失自我。

  2. 瞌睡虫 说:

    谢谢李老师的教诲. 我仔细看了您的每一句话.

    也许大家的道各自不同吧. 也许与自己的独特经历有关. 确实有一些我不太理解的东西, 为什么在科技智商很高的人,会有那样的念头.

    但有一样我是能理解的, 就是自己要做出代表自己的这个圈子的成就.

    看到现在我国在科技的方方面面都处于跟踪、理解、消化的层面,我也有着急的感觉,时不我待。

    即然陶哲轩那么聪明,做出一流贡献,那么我想国内的聪明智者,至少每百万人中有一人。 唉,不知他们都在那里。 像您这样专著学问的科学家以及年青后辈们是否很多? 也许很快到来。

    今天环球科学说,费米万亿ev加速器在12月份发现了63起事件,疑似独立顶夸克,这是什么意思? 能不能理解为夸克禁闭在短时间内可以被突破? 而且该发现与higgs有关?

  3. 李淼 说:

    瞌睡虫:

    我凭什么教诲别人啊,我毁人不倦还差不多 :)

    我是借题发挥。

  4. lics 说:

    李老师:

    “the superluminal propagation is possible only in the presence of the time-dependent homogeneous scalar field, which determines a preferable coordinate frame. Only in this frame the speed can exceed the speed of light. As a result no violation of causality is possible.”

    我在v.f.mukhanov的文章上看到的这么一句话,请问该怎么理解?为什么说,在某一特定的frame下,存在一个”time-dependent homogeneous scalar field”那么超光速就是可能的?

  5. bt 说:

    李老师,美国的主流很多是老板给主上去的。吃人口软,拿人手短。不象费曼那年代,写片论文毕业走人,一个个牛皮得很。现在都是打工崽,完全象浮士德,想自己混老妖精们都不睬。想做陶渊明家里又没田。

  6. 李淼 说:

    lics:

    我不记得这句话了,是不是在关于k-essence文章中出现的?

    bt:

    老板们形成利益集团,所以大家不得不x主席挥手我前进了。

  7. shanqin 说:

    老板们形成利益集团,而学生也希望挤入这个集团,以后好当新老板,这样就一个愿打,一个愿挨了,何况这样挨打的都有巨大的利益驱动,乐得其所

  8. shanqin 说:

    明天学校设计算机等级考试的考场,教学楼被封半天,今晚上可以重当夜猫子了

  9. lics 说:

    李老师:
    那篇文章的大概意思就是说:在simple inflation的拉氏量中包含有一个nontrivial,nonlinear的动力学项,那么,计算出来的声速将有可能大于光速。

  10. 李淼 说:

    lics:

    收到。声速超过光速没有什么不可以,有时所谓的声波并不存在。

  11. 小庄 说:

    和三个土比较接近的,是两个土。

  12. 李淼 说:

    小庄同学好。

  13. wangyi 说:

    我理解这里单个顶夸克的意思应该是,不是正反夸克对产生,而是,例如经过tbW顶点产生出一个单个的t。产生出来以后仍然是禁闭的。我不清楚是否和Higgs有关,但是,如果顶夸克物理有了突破,Higgs物理也跟着受益。因为顶夸克和Higgs的耦合相当强,顶夸克质量的精确信息可以在电弱精确测量中给出对Higgs的质量的更严格限制。

  14. es138 说:

    Li miao:
    I’d like to say a few words about causality in physics. In SR, two events with time-like separation maintain a time order for every observer. If event A happens before event B and is a necessary condition of event B, we say A is a cause of B, noted as P(B|A) bigger than 0.
    Let P(A,B) be joint probability such that both A and B happen, then we have P(A,B)=P(A)P(B|A). since A happens before B, no causality problems here. Bayesian statistics works as follows: given B happens later, can we infer P(A|B) earlier? Bayesians say yes, they have: P(A,B)=P(A)P(B|A)=P(B)P(A|B), thus P(A|B)=P(A)P(B|A)/P(B).

    the problem above is: does P(A|B) mean anything? can we infer cause from result? you also has to assume a P(B) independent of P(A). if A and B are indepent, you get P(A)=P(A) on both sides. if A is a cause of B, you get something violate causality on both sides. at time B happens, P(B)=1, why should B has a prior probability?
    Take A=cosmological constant, B=existence of human, and this is the case for anthropic principle. some big shots like susskind advocate it, thus they don’t think causality as a untouchable principle.
    when you have GR, no one can prove causality must holds, time-like closed worldline is possible. but if causality fails, a l ots of stuffs like S-matrix and CPT theorem are in danger. Same thing with 2nd law of thermodynamics. No one can prove it for a real physical system except toy models like 2d sinai hard pinballs.
    if poincare recurrence happens anyway, then we have A,B,A,B…. in time order. you take different time intervals, you get different causalities. when we say we can’t go back in time because that violate both causality and 2nd law. but causality seem to hold for on large and small scale, while 2nd law applies on large scale. are these two principles conneted? if you think 2nd law has an cosmological origin, so does causality, then can you violate causality to infer the cosmological origin?
    I’d like to know your opinion.

  15. es138 说:

    a few more words:
    P(A,B)=P(A)P(B|A)=P(B)P(A|B). if you believe when B happens,
    P(B)=1, then P(A|B)=P(A)P(B|A)=P(A,B)=1, since A is a necessary conditon of B, P(B)=1 means P(A,B)=1. this is the logic of anthropic principle if you take A=cosmological constant and B=human existence.
    in fact, if A is necessary for B, then P(B)=1 means P(A)=1, so does P(B|A)=1, thus A is also a sufficient condition for B.
    it is absurd. so you must have a P(B) smaller than 1, but when B does happens, you say P(B) smaller than 1?

  16. 李淼 说:

    es138:

    你这个问题我不熟悉,主要是我还不明白causality和Bayesian probability之间的关系,我得找个时间想一下。

  17. es138 说:

    causality condition:
    1. event A,B must have a time-like separation.
    2 if 1 holds, then
    I A,B are indepent event, P(A)=P(A|B), P(B)=P(B|A), time order is irrelevant.
    II A,B have a causal relation, we say A is a cause of B when
    A happens before B(time arrow), P(A) is indepent of B, P(B) depent on
    A:P(B)=P(A)P(B|A) and P(B|A) greater than 0, smaller than 1.
    III A is sufficient condition for B, then P(B)=P(A)P(B|A)=P(A), since
    P(B|A)=1. we also need time arrow.
    IV A is necessary and sufficient condition for B. time arrow is irrelevant.
    P(A)=P(B), P(A|B)=P(B|A)=1. one can’t choose between cause and result.
    so for a definition of causal relation between two events, only case II and III is reasonable for two time- like separated events. In both cases, we need a time-arrow.
    to introduce anthropic principle, let A,B defined as before,
    we find if you take P(B)=1, you have contradiction unless you give up time-arrow, which is necessary for causality. if you take a P(B) independent of A, then A,B are independent(A happens before B, thus P(A) independent of B), it is meaningless to infer P(A) from this
    P(B). the only case works is that A,B are independent, thus you get
    a P(A)=P(A).
    if A,B have too many causal links between them, such as:
    A cause C, C cause D,……. something cause B, like a “butterfly effect”. we can safely take A and B as independent event. for anthropic prinple, too many links between the origin and human, thus the only thing holds is : if P(A)=0, then P(B)=0 and P(B) not 0, so does P(A). if we try to calculate P(A) from a prior P(B), there is always problem.
    so far causality has a close connection with time arrow. so are they equivalent or one is a consequence of another?

  18. hurry 说:

    李老师:
    请问几个量子场论的简单问题:
    (1)二次量子化的方法,是否是把波函数的几率诠释变成了粒子数涨落的变化波动模式?
    (2)希格斯粒子的场为什么是一种标量场,这种场的标量粒子的相互作用是属于四种基本相互作用力的哪一种?标量场和矢量场及其场粒子的的物理规则有什么不同?
    (3)同位旋具有局域对称性,这种局域对称性与整体对称性有什么区别?
    (3)为什么引入希格斯场才使得质子、中子的同位旋有了参考系(参考标准)?既可以用来分辨质子和种子的差异?
    (4)“杨–米尔斯理论中与场量子相连的质量来自一种对称性破缺,发生在同位旋箭头取向的抽象内部空间里。”这句话是什么意思?
    (5)“希格斯场以完全与观测相符的方式是潜在的对称性破缺。以一种附加的未被发现的粒子为代价,质量自然地出现在杨–米尔斯模型的所有这些变种之中。”是什么意思?

  19. 李淼 说:

    es138:

    你的这个问题太长,我觉得似乎没有必要执着于谁是谁的原因,也就是说谁先谁后。例如,假如吃饭是原因,吃饱了是结果,那么吃饱了可以推出你吃饭了。如同在决定论的经典物理中,初始条件当然决定了后来的历史,同样,“终了”条件也决定了历史。

    hurry:

    (1)不是,波函数在二次量子化中应该看成动力学量,而不是粒子数涨落的波动模式。

    (2)Higgs必须是标量场,否则自发破缺会导致时空对称性的破坏。Higgs的相互作用应该看成弱电相互作用的一个有机部分。

    (3)同位旋不是局域对称性。

    (4)请仔细看教科书。

    (5)我也不懂这种天书式的说话。也许说话人也不知道他在说什么。

  20. hurry 说:

    李老师:
    谢谢您的答复,这里还想再次请您释疑。
    (1)我说的“涨落”也许用词不当,因为这牵涉到热运动的无规性,波函数既然是一种动力学量,是否直接可以理解为“粒子数变化的波动模式”?
    (2)这一句话的含义太深刻了,以至于我理解不了。温度场、电势场和引力场都是标量场吧?它们的作用机制是否有类似的地方。我想温度场肯定是不一样的;而引力场的作用粒子应该称为引力子;电势场的作用粒子应该是基本粒子,它的作用机制应该是和电磁作用力的有机结合。为什么Higgs必须是标量场,否则自发破缺会导致时空对称性的破坏?请再给一点提示。
    (3)看来我被这本“科普读物”误导了。
    (4)书到用时方恨少。
    (5)难为无米之炊。

  21. duality 说:

    看得我一头雾水……汗……

  22. 李淼 说:

    hurry:

    读科普只是为了泛泛地了解,以及增加兴趣,我建议你还是读教科书。

  23. hurry 说:

    谢谢李老师!我读不懂啊!

  24. 呵呵 说:

    李老师:

    我觉得es138对因果律的一些思考很专业。要完全明白他在说什么,对您而言,只需要耐心看他的帖子,并且复习一下概率论就可以了。我倒是期待李老师专门开一个话题来谈因果律的问题,让有兴趣的网友乘机交流一下。

    es138:

    你对因果律的一些思考很有趣。这里我只是泛泛谈一下自己的看法:如果你想完全弄清这个问题,也许不能仅仅停留在经典力学角度上和经典概率论基础上思考因果律问题,而是要在量子力学和量子概率基础上来思考。

    例如,因果时序可能不是绝对的——只要每个局域观察者都有一个一致的历史。例如,S.Weinberg在他的《引力论与宇宙论》中(“时序与反粒子”那一节)谈到,A处一个质子发射一个介子变成中子,介子被另一个地方B的中子吸收变成质子,这个过程在另一个观察者看来,可以变成如下过程:B处的中子发射一个反介子,反介子被A处的质子吸收变成中子。这里A和B之间的间隔是类空的。

    再如:让我们考虑计算Compton散射过程的S矩阵,在树图近似下,要考虑两个可能的过程贡献:
    1)电子先吸收一个光子,然后再释放一个光子;
    2)电子先释放一个光子,然后再吸收一个光子。
    由于S矩阵对应几率幅而不是几率本身,这两个过程之间的相干叠加项,对最后的跃迁概率也有贡献。对于某个给定的(“单个的”)Compton散射过程,只要上述1)和2)之间的相干叠加存在,我们就不能问这单个的散射过程到底对应上述过程1)还是过程2)——这如同双缝衍射实验中我们不能问粒子到底经过哪一个孔一样。在这种情形下,如果中间的虚电子运动是超光速的也没有关系,从一个观察者到另一个观察者,最多上述的1)和2)对换,而对结果不会产生任何变化。这就是说,荷共轭对称性(前面谈到了S.Weinberg举的例子,就是利用正反介子对称性),再加上量子力学本身的相干叠加规律,使得粒子的超光速运动不会产生任何问题。只要类空间隔下对易子为零,就不会产生可观察意义上的悖论问题。

    这似乎表明,只要不产生悖论,因果顺序是无关紧要的——事实上,在量子力学中,由于量子力学效应或对称性,有时候我们根本就无法到底区分谁是“因”、谁是“果”!此时谈论“因果顺序”是没有意义的。

  25. 暴想族 说:

    我与呵呵有相似的看法.
    由于Lorentz群是非紧致的,所以相对论的量子力学不能保证正定的几率,我们在不同参考系看来”几率”有正有负.因此我们用场作为基本变量,把负的粒子数,而不是几率,解释为反粒子.

  26. 9dspace 说:

    To 呵呵:

    I don’t like the view of “vitual paticles” all the time, because it feels like…..the QFT is powerless in the tiny “interaction regions”. Something of it likes “black box” under the uncertainty principle.

  27. 9dspace 说:

    sorry, virtual particles

  28. 呵呵 说:

    暴想族:
    你的想法恐怕和我的是两码事

    9dspace:
    “the QFT is powerless in the tiny “interaction regions””这句话从何说起?有什么根据?

  29. 9dspace 说:

    呵呵:

    比方说S矩阵很就很像个黑箱,infinite past做input, infinite future做output, 它只处理相互作用的初态和末态各种力学量间的关系(貌似所有量子理论都这样),对于相互作用那一瞬间的各种状态无法详细描述。好在它时间间隔和空间间隔都处于uncertainty principle内,QFT就直接用虚粒子来表示了。

    其实我不喜欢的是量子理论的这种做法:因为无法描述uncertainty principle内的过程,同时还要满足这些vitual paticles存在,就经常让能量守恒和动量守恒在这个时空间隔内牺牲,有点欺负人:)

  30. 暴想族 说:

    呵呵
    可能我说的有些没头没尾.es138写的东西中给我印象较深的一点是用Bayes先验概率来定义因果顺序.我只是想说在相对论量子力学中不保证几率正定,从而在es138的意义上,相对论不保证因果顺序.但可以换一种解释而保证时序.

  31. stingz 说:

    李老师也是江苏人啊,老乡好!

  32. 李淼 说:

    stingz:

    你好。

  33. 呵呵 说:

    9dspace:

    微扰展开计算时,相互作用的中间细节可以用Feynman图的所有内线来描述。在这里,Feynman图不仅仅是一种数学计算的工具,也可以看作一种直观的物理图象描述,跟Faraday描述磁场的磁力线类似。虚粒子只是不在质壳(mass shell)上,不满足实粒子所满足的那种爱因斯坦色散关系,但它们并非不满足能量动量守恒。在Feynman图的每个顶角上,能量动量守恒严格成立。

    暴想族:

    在相对论量子力学中不能保证几率正定,这只能说明单粒子意义上的相对论量子力学存在局限性,唯一完整的相对论量子理论只能是量子场论,后者是一个多粒子理论。事实上,当Dirac在电子的相对论量子力学中引入空穴概念时,就已经不再是单粒子理论了。当年我也曾想过,直接引入负概率定义,即如果正粒子出现的概率大于等于零,则负概率描述反粒子出现的概率,但是这种等价描述没有带来什么新东西。另一方面,正是因为存在正反粒子对称性,量子力学中的微观因果律才得以维护。

  34. 呵呵 说:

    补充一下(此帖子同时还主要给es138和李老师看):

    “es138写的东西中给我印象较深的一点是用Bayes先验概率来定义因果顺序”
    ----------
    es138写的东西可以在量子力学中一般化——因为经典力学是量子力学的特例和近似。具体如下:

    例如,es138给出某种情形下成立的P(B)=P(A)P(B|A),按照概率论,有一个一般的、且严格成立的表达式:
    P(B)=∑P(Ai)P(B|Ai),i=1,2,3…n,
    其中∑代表对i=1,2,3…n求和,{Ai,i=1,2,3…n}构成对样本空间的一个划分(即各个Ai之间交集为空集,且它们的并集为样本空间全集)。

    到了量子力学那里,用概率幅(例如波函数ψ或者态矢|φ>)替代概率P(Ai),用Green函数或者跃迁振幅或者替代条件概率P(B|Ai),而离散求和常常换成连续求和——积分。我们有N多种不同的观点来理解Green函数,例如Huygens原理中的跃迁振幅,例如δ源产生的场,等等。Green函数或者跃迁振幅也是一种概率幅,所以用它代替条件概率P(B|Ai)不奇怪。对于替代之后的表达式,取模的平方,又可以回到用概率表达的关系式,所以量子力学更为基本;概率幅之间的相干叠加,产生经典力学中所没有的效应。如果用态矢|φ>来表达跃迁振幅,上述数学表达式很直接而直观,进一步地,路径积分表达式也可以类似给出。

    跟es138给出的经典力学因果律描述还有一个不同的是,在量子力学中,类空间隔下的Green函数或者跃迁振幅不一定为零(Feynman传播子不为零,但延迟Green函数为零)。

    在量子力学的路径积分表述中,粒子从一点到另一点有无穷多个路径可选,平均沿经典路径;如果时间颠倒过来,会不会存在这种可能:它找不到回来的原路,结果只是平均路径相同(但方向与来时的经典路径相反),而“瞬时路径”不再相同?这种看法对重新理解微观因果律有用吗?

  35. suyong 说:

    李老师能不能介绍一下boussoo polchinski model 与KKLT的不同?

  36. 李淼 说:

    suyong:

    这两天没有时间。

    简单地说,前者引进了fluxes,但没有考虑moduli的固定机制,后者考虑了moduli的固定机制。前者是后者的特例。

  37. guth 说:

    李老师,宇宙在膨胀,为什么你我之间的距离没有变?

  38. 李淼 说:

    guth:

    在一个相对比较小的区域,如果系统处于束缚态,就不会受外面宇宙膨胀的影响。

  39. Neuronz 说:

    李老师, 您好,
    下午在浏览您的网页时,无意中发现了你引用了周欣宇先生的那篇专栏的翻译. 英文是我翻译的, 我当时是在通过Google在新浪网上找到那篇文章的. 之后,我偶尔来您这里看看文章. 但一直没有留过言. 从您的博客上我看到了格致,以及其它的科学博客. 自己以前在校时学的是理科, 而现在从事的市场营销工作, 但自己也仍然订阅着一些科学方面的博客. 自己觉得这些方面的东西是一个好的习惯.
    PS:我顺便看了一下您在中科院的个人主页, 发现理论物理研究所英文翻译错了. 后面将其纠正.

  40. 李淼 说:

    Neuronz:

    谢谢你!

  41. 9dspace 说:

    呵呵:

    我不太理解的就是off shell的光子,因为K^2=0是这个内线传播子的奇点,所以这些光子必须off shell,这样内线所在的区域是否满足能量守恒?

    从wiki上找到的一段话,
    A common misconception about off shell sets is that they violate energy conservation law while in fact they do not – because energy can not be mathematically defined over an arbitrary small time period (see uncertainty principle). The longer the time within which energy has to be defined, the more accurately it can be defined. Therefore, the energy of a virtual particle is an arbitrary value allowed by the uncertainty principle.

    感觉这种解释有点回避问题。

  42. 说:

    我一定要击败你们所有的人,不然我真就白活了

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