非高斯性-下一个热点?

我比较不喜欢热点这个词,因为这个词容易使人想到群众运动,政治的和学术的。弦论和宇宙学社会都有点像中国这个社会,热点比较多,追捧者也很多。中国社会喜欢热点那是经过千锤百炼的,近的从文革说起,多少运动。现在没有政治运动,就开始八卦,张斌胡紫薇,国家标准馒头。网民们不问青红皂白,听风就是雨,有奶就是娘,懂与不懂,反正我要参合一把,表明我很时代感,我很八卦,我很全明白,我是良心本人。

热点在弦论中就不必说了,宇宙学最近的热点包括暗能量,WMAP相关的理论工作,最近则是非高斯性。由于去年年底的一件工作,非高斯性很可能成为热点中的热点。

做科学有时不妨追踪热点,虽然追踪热点不是做科学的最高境界。所以,今天我们谈一下最有可能成为热点中的热点的宇宙学问题。

非高斯性的专家大概非Eiichiro Komatsu莫属,他跟David Spergel做学问,后者交给他的是当时没有希望在实验中看到的非高斯性。虽然他心里嘀咕,还是做了,一做就是好多年。他们第一篇关于非高斯性的文章

Acoustic signatures in the primary microwave background bispectrum

那么,究竟什么是非高斯性?与其我解释,不如直接抄Wikipedia

In physics, a non-Gaussianity is the correction that modifies the expected Gaussian function estimate for the measurement of a physical quantity.

In physical cosmology, the fluctuations of the cosmic microwave background are known to be approximately Gaussian, both theoretically as well as experimentally. Various models, such as ghost condensation, predict non-Gaussianities to occur.

在很长时间内理论家没有计算引力对非高斯性的影响,第一个将引力考虑进来的是Maldacena,文章

Non-Gaussian features of primordial fluctuations in single field inflationary models

在研究非高斯性的工作中,人们主要谈论的是一个无量纲数f_{NL},这个数的定义参见Komatsu和Spergel的文章。如果这个数达到100,并非说非高斯性很大,只是说偏离高斯性只有千分之一而已。WMAP三年数据给出的结果是-256 \le f_ {NL} \le 332,这个结果针对的情况是所谓的等边三角,即三点函数中的三个动量的大小完全相等。

非常让人吃惊的是,Komatsu以前的两位合作者Yadav和Wandelt在07年12月8号发表了一篇文章

Detection of primordial non-Gaussianity (fNL) in the WMAP 3-year data at above 99.5% confidence

号称在WMAP三年的数据中看到了非高斯性,他们研究的情况对应的三角是squeezed三角,即其中一个边很小,他们说在99.5%置信度上非高斯性不为零。如果是真的,传统的单场慢滚暴涨模型完全是错的。

Henry Tye在超弦宇宙学的workshop总结中说,The whole cosmology community was electrified by the news。如果我们将cosmology community里的骨干看成the whole cosmology community,Henry这么说是正确的。当然有很多做宇宙学的人也许还没有注意到这件事,这些人自然是那种埋头做自己的事情的人。

有意思的是,Henry和他的军队在研究Brane inflation时找到了非高斯性,遗憾的是,由于他们用了Maldacena的约定,认为他们得到的非高斯性是正的,其实是负的。这样,如果将来等边非高斯也被发现且是正的,那么brane inflation也出问题了。

我们最近做了一篇文章

General Single Field Inflation with Large Positive Non-Gaussianity

主要结论是,如果将来等边非高斯性被发现是正的,一般单场暴涨模型是不行的,需要引入高阶动能如\dot{\phi}^4等项。奇怪的是,最重要的那个高阶动能项往往是负的,破坏正能条件。

我相信最近有很多人在抓紧时间研究如何从暴涨模型得到大的且是正的非高斯性。今年春天WMAP将要发表五年数据的分析结果,很多人都在期待。

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今天好奇用Google博客搜索了一下,居然搜出一个离谱的八卦,转载如下。

继续八卦
突然想起来个古老的八卦, 听说的。大概是01或者02年的时候。俞允强(学过电动力学的应该知道他哈)还是李淼(中科院物理所搞超弦的)来着,招收理论物理研究生。面试。

老师:你家兄弟几个?
考生:就我一个。
老师:你学理论物理,你父母怎么办?
考生:……

另一个是我们系98级一师弟jadebook,朱凤莲是他们的指导员。这厮大一开始就抱着吉米多维奇6本数学分析习题集一道一道做,要不就是到图书馆啃两块板砖那么厚的《大学物理难题集》。每次看他埋在一堆书里我就后心发凉。后来,他在北航全校数学竞赛拿了个第一,给外语系大为长脸。只是英语太差,四级险些没过。

毕业前以及毕业以后回学校溜达的时候,经常跟他专教或在东配楼楼下聊天。此生第一年高考就够了北航分数线,专业不满意就又考了一年,报的宇航学院,结果比他分数低的到了宇航学院,他倒被分到了外语系。阴差阳错也不过如此。

某年夏天,我暂住他们宿舍,大概讨论到奇点附近Delta函数的积分之类的问题,应该是源自数学物理里的某个问题。他爬到床上,拽出来一本俞允强的《电动力学》,翻到某页,一指,“就这里,blah,blah,blah…”我一看,边角的一个脚注里写着几行字,关于delta函数。现在看来,似乎当初讨论的问题有些肤浅,不过想起他谈起物理时的一脸虔诚,还是会小小感动一番。

我们这个圈子里,学理的和学工的相互之间谁都瞧不上谁是常有的事。 “学理的觉得学工的什么都不懂,学工的觉得学理的什么都不会。”就是一个极好的概括。不幸的是,我恰好夹在了这两个门类之间。硕士我是理科,但是属于理科里偏工的,算不得物理的嫡系。博士是工科,但是确是工科里搞理论的那一类,也算不得正宗的工科。所以,无穷的痛苦也就由此衍生而来。一方面对数学、物理的大牛们充满了景仰,另一方面又很羡慕能实实在在做出产品的工程师。基于对自己悟性和能力的充分认识之上,我还是准备向后者靠近。而前者,就让他们永远成为我景仰的对象吧。而jadebook应该会在这条路上再前进一些,至于能走多远,那就是天意了。

第一年考研,这厮居然数学没有过,让我大跌眼镜。原来是太过自信,没有复习数学……第二年考上了李淼的研究生。面试之前,他找到李淼。李淼也有点不知所措,说从来没招过这样背景的学生。但是既然考上了,就读读看。面试当天,几个搞理论物理的博导围着jadebook,李淼说,这学生学英语出身的,大家不要问的太难。这倒是跟当年我老板面试我时候说的如出一辙。

一个老爷子问,“请你从量子力学角度解释一下为什么人不能穿墙。”
Jadebook就愣住了。冷场。
李淼边上解围,这个问题太难,还是算了。
反正最后是顺利通过面试。

Jadebook现在在做黑洞方面的研究。刚考上的时候,说是要学无穷多的数学,什么交换代数之类。他有点担心不能顺利毕业。毕竟理论物理是个太过困难的领域。在我认识的人里,jadebook可能算不上是悟性最高的一个,但是应该是最努力的一个。以前他就跟我感慨悟性不够,可是,悟性这个东西,做研究到了这个阶段,大家又能差多少呢?

后来去中科院找他玩,谈到了以后的工作和理想,他似乎也有一些担忧。当初不顾一切的考进来,而最后的出路确实出了问题。留在中科院几乎是不可能的。他所希望的就是以后找个小学校,踏踏实实教教课。我猜想也许是周围太多牛人的缘故。当高尚的理想遇到现实的土壤时,结出的往往是干涩的果实。可是兴趣在此,得失难料。

后来,他去合肥本部做研究,有近两年没有见过。刚想起来,特八卦一下。另外,此人CS打得不错,常常灭的我木有脾气。

文章 《非高斯性-下一个热点?》 已有 60 篇评论

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  1. 41 晃晃

    果酱:

    因此我这样使用民科确实不是很合适。民间科学家本身并没有什么贬义,虽然绝大多数情况业余人士的理论确实不值得重视。方舟子曾经建议把crackpot称为:科学妄想家。这样一来我也可以承认自己是个民科,而不算是科妄。或者更实际一点,我只是一个业余爱好者,民间科学·家·这个家字我可是当不起的。

  2. 42 ymytm

    但是从另一方面来说还原论只是以往的经验,谁也不能保证它就是自然的真正面目。
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    我觉得还原论可以成为自然哲学公设的(或许将来会被逻辑证明的)
    还原论可这样定义:功能复杂的必结构复杂,没有只有复杂功能(或万能)而无结构的东西.(我也称它为简单性原理).
    现实世界经管很复杂多样,但它和人类想象的世界(如神话,宗教等)有一个巨大的差别,即具有复杂功能的东西总有复杂的结构如人脑,计算机等而神话宗教中灵魂、神等无结构但功能极其复杂。
    我们这世界还有一特点,即只在某一尺度上体现了巨大的复杂性,即我们这一宏观尺度,有我们这样复杂的智慧生命。显然我们不是某一巨大宇宙生命的细跑,电子上也不会站着有智慧的东西。这使我们相信可能确有终极理论。至少在微观尺度体现了简单性,如电子(可能它还有一二级结构不是基本的)它的功能是有限不多的。细节上也不会有什么性质。正如M.盖尔曼所说,微观世界和宏观世界相比,宏观的东西有个性,而微观没有(即它们符合量子全同原理).如我们把太阳混入恒星中我们是能够找出太阳的(只要我对太阳的一些细节性质知道),但如果把一电子混入一群电子中,我们就无法找回那个电子了.不是我们对这电子的细节不知道,而是它根本就没有细节性质.

  3. 43 shanqin

    发句牢骚:考研的某公共学科的理论,是彻头彻尾的民科理论。
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    老大,你可以用很多字眼损民科,但是不要用那个垃圾学科来侮辱民科……没有哪个民科理论在历史上害死那么多无辜性命,毒害无数健康头脑。

  4. 44 shanqin

    还是我这个四体不勤的懒人好,不思考问题,也就没有问题问,每次都这里都是瞎灌水。所以李老师一见我的名字,一定精神一振:终于看到不提问的回帖了……

    我想说,回复每个问题都是很费劲的事情,不管自己有没有这方面的答案。有答案的话,打字都需要时间,没有答案的话,要自己亲自思考,查资料甚至论证。如果这些方式都搞不出来的话,那就很郁闷。华罗庚那么厉害的大师,都不时在西南联大挂黑板……

    所以大家有问题后,先尽量自己思考,查阅资料,确实想不通,就问问身边的老师同学,再不懂,上网问问李老师或者其他老师。当然,像我这样根本就很少思考所以根本提不出问题的一条筋就千万不要学。

  5. 45 晃晃

    shanqin:
    Agreed. It should be called religion of devil, much worse. I just losted my Chinese input :)

  6. 46 晃晃

    终于装好输入法乐,刚刚敲了这么两行英文,就可耻滴错鸟。

    说来古代只有考取功名才需要写八股文,向我们这种准备一辈子搞奇技淫巧的人根本不需要了解这个。现在无论文理都要考这个伟大的科学理论,也算得上是天朝的一大进步。

  7. 47 mark sun

    我读高中和大学的时候就严重鄙视某些机构组织把某个西方泊来的哲学派别奉为神明的做法,当它是一种哲学理论去研究批判是可以的。可一定要把它牵强附会成为科学,并用来给国民洗脑就不对了。

  8. 48 果酱

    晃晃:
    没什么的:-)

    其实国人中普遍存在这样一种精神胜利的,即使是在官科之间也常有以“民科”相互讥讽对方的,借以抬高自已,并不是这些人真的受到了“民科”什么大的伤害。大多正如过去城里人看不起乡下人,上海人看不起小城里人一样的心态。我估计移居香港的上海人或许也会看不起上海人的。好了,这一话题过于敏感,到此为止。

    上面的博文看起来象搞笑,看到老师问的第二句话我楞没笑出来

    老师:你家兄弟几个?
    考生:就我一个。
    老师:你学理论物理,你父母怎么办?
    考生:……

    大家就没有感触吗?他为什么要问这样的话…………

  9. 49 想娶奶茶

    老师:你家兄弟几个?
    考生:就我一个。
    老师:你学理论物理,你父母怎么办?
    考生:我争取拿到学位前傍到富婆。
    老师:……

  10. 50 小傑

    to 晃晃:

    以前我有个家教学生,不断追问(甚至是反驳),
    她的问题只要好好把课本看清楚不难厘清。
    我在网络上,跟她从深夜聊到天亮没睡,
    问题依然没有解决,请她去看书,她说我敷衍她。

    当时我已经没有担任他的家教老师,
    若今天我去当面家教,我教多少时间,
    她付我多少薪资,她还要这样子问,那她钱多,我认了。

  11. 51 Shi Zonghua

    haha什么时候世道变的让富婆喜欢理论物理了?

  12. 52 晃晃

    to 小傑:

    收了钱,自然有义务提供服务。不过要是我的话,我会告诉他父母(当然应该直接向出钱的人负责)我不反对他这样做,反正我只按时间收费,但这样损失的是他自己。到底采取什么策略,由他和他父母决定,反正我该说的都说到了。

  13. 53 EASE

    晃晃:

    你倒是个会做生意的!而且不是奸商。

  14. 54 Jenson夜晨

    高斯模型和混合高斯模型到底是个什么样的概念

    谢谢!

  15. 55 李淼

    Jenson夜晨:

    没有听说过混合高斯模型?请听说过的人介绍一下。

  16. 56 Sibyl

    啊,哈哈,非高斯性和八卦有不少类似啊,学工的和学理的,非高斯性的正和负。。。

    怎么就好象我家狗狗的性别了,本来以为它是男生,突然鉴定是女生了

    被狗和非高斯性彻底折服了

  17. 57 kk

    請教一下,
    為何FLZ’98年那篇不能算是討論non-gaussianity的濫觴?

  18. 58 李淼

    kk:

    我没有看过。

    理论上,从第一原理开始计算的,应该是Maldacena。

  19. 59 Philharmoniker

    今天看到李老师刚出了一篇multi-stream inflation的文章,于是想到这篇谈non-Gaussianality的博文。突然发现里面的jadebook同学上学期来我们学校讲过相变。他好像是在我们这边高研中心做博士后吧。

  20. 60 李淼

    Philharmoniker:

    我不敢掠美,这篇文章的主要工作是王一做的。

    对,宋玉书夏天后会去高研中心。

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