探索量子引力:为什么犯错对科学至关重要
理论物理学家费伊·道克(Fay Dowker)表示，科学进步依赖于辩论。
爱因斯坦的引力理论并不适用量子物理学．理论物理学家，比如费·道克教授正致力于创造一种理论:量子引力。她告诉艾米·巴雷特，为什么犯错是迈向达成共识的一步。
你现在在忙什么?
我正在研究量子引力的问题，这是一个问题，而不是一个理论，因为我们还没有量子引力的理论。所以，挑战在于找到一个。
这是一个问题，因为我们目前物理学中最好的两个基本理论彼此不兼容。这是一个强有力的声明，说他们是矛盾的，但我不害怕说，实际上。我认为科学的进步是通过观察我们目前理解的不同部分之间的矛盾，它集中在这些矛盾上以取得进步。
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所以，科学容忍矛盾，但不是永远。在历史的任何一个特定时刻，我们的不同理解之间总是会有矛盾，而这些矛盾正是我们想要关注的地方，以便做得更好。试图统一我们的理解。
我正在研究的这种方法叫做因果集理论。因果集只是我们给数学上的，离散的，原子对象起的名字，我们认为它是时空的基本基础。
你是如何进行研究的——你的一天是怎样的?
典型的一天可能包括一个讲座，准备一个教程，与我的博士生谈论他们的项目，坐下来，阅读一篇刚刚发表的有趣的论文。所以，它是非常多样的，这是我的工作的伟大之处之一。当我在教书的时候，我在思考研究和做研究的同时，也在为教学做准备，会见学生。
更像这样
我是一名理论物理学家，这意味着我不局限于实验室，所以我几乎可以在任何地方做我的研究。我经常使用电脑，所以我经常坐在书桌前用电脑阅读论文。
我发现如果面前没有一张纸，手里没有一支笔，我很难思考，所以我在做计算，在纸上草草记下笔记。
我的同事使用了大量的计算机模拟。计算机非常有用，即使我们在做理论物理。人们使用计算机来模拟他们正在创建的模型，也可以解决困难的方程:通常计算机可以做我们不能做的事情。
人们用计算机来解微分方程，例如，支配时空几何和结构的方程:爱因斯坦方程。它们很难用分析的方法解决，仅仅用铅笔和纸。
因此，我们必须使用巨大的计算能力来解这些方程，例如，告诉我们黑洞碰撞产生的引力波的形式是什么样的。
有多少物理学家正在研究你希望解决的问题?
这是一个研究量子引力的全球社区。有不同的方法。
我们分为不同的方法，所以有些人会专注于一种启发式动机，而另一些人会专注于不同的出发点。目前，实验证据很少，所以很难用实际观察来指导。
我正在研究的理论，因果集论的创始人，是一位物理学家，他叫拉斐尔•索尔金．他在加拿大滑铁卢的圆周研究所工作，他的工作在理论发展方面比任何人都要先进。
为什么解决量子引力问题很重要?
这是科学的缩影，试图更好地理解宇宙。正如我所说，科学容忍矛盾，但它不会永远容忍矛盾。因此，科学的进步是通过解决我们目前理解的不同部分之间的矛盾来实现的。
更好地理解的科学动力是我们试图寻找量子引力理论的动力。量子引力的问题是如此基本:时空是所有发生的事情的竞技场。这就是我们的宇宙。
因此，在基础层面上更好地理解这一点必然会产生我们无法预见的后果，因为我们还不知道量子引力是什么。它必然会对我们生活的方方面面产生影响。尽管，如我所说，很难预测这些会是什么。
我们离理解这一点还有多远?
如果我知道……(笑)我也不知道。我认为这在很大程度上取决于未来宇宙学的发展。什么样的新数据会出现。现在有一种矛盾，有些人甚至会称之为矛盾，在我们最好的理论，宇宙学的标准模型，和我们的观测之间，特别是我们对宇宙膨胀率的观测之间。
所以，宇宙在膨胀，我们的星系彼此之间越来越远，我们可以测量发生的速度。
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这个速率现在与我们的标准宇宙学模型相矛盾。矛盾很强烈，但实验物理学家非常保守。在他们非常非常确定之前，他们不想宣布一个矛盾，但现在我们的观察和我们目前使用的模型之间的矛盾越来越大。
我认为这将表明我们的宇宙学标准模型必须改革，我认为这将是量子引力的线索。我们走着瞧吧。随着越来越多的宇宙学数据的收集，这可能会在未来几年发生，也可能不会发生。
公众对宇宙学和量子力学有什么误解吗?
当我做公开演讲时，我惊讶于人们是多么的见多识广。当我做公开演讲时，我经常会从观众那里得到问题，这些问题比我同事问我的问题要敏锐得多，也深刻得多。
我认为这是因为当人们感兴趣时，他们会有更广阔的视角。他们更有疑问。他们想知道一个人为什么对这个感兴趣。为什么要这么做?更广泛的问题是什么?我非常喜欢这样。
人们是非常精明的:他们能发现你论点中的矛盾之处。
我真的很喜欢和非专业人士交谈，因为他们的问题很有挑战性，而且通常都很有见地，尤其是在宇宙学方面。
量子力学是另一回事，但这不是人们的错，不是感兴趣的非专家的错。关于量子力学的困惑，也许是误解，比比皆是——它们确实比比皆是——是因为物理学家本身还没有就量子力学以及如何理解它达成共识。
考虑到量子力学创建于1925年，用爱因斯坦的话来说，它是我们最成功的物理理论，这是一个不同寻常的情况，但对于如何理解它，仍然没有达成共识。这意味着什么呢?这是什么意思?它给了我们什么样的世界图景?
这和广义相对论是不同的情况。科学界对广义相对论给我们的世界图景有共识。对于量子力学给我们的世界图景，人们并没有达成共识。有不同的观点。一种观点是，即使问这个问题也是浪费时间，我们不应该费心。
但在那些认为这是一个真正的、重要的生理问题的人当中，我自己也属于这一类，有不同的观点。所以，感兴趣的非专家们注意到的是存在分歧，有争议，有不同的观点，物理学家们关于量子力学的本质有很多我不得不说相互矛盾的陈述。
有些人甚至会说，在科学中没有意见的空间——你对此有什么看法?
我很惊讶居然有人会认为科学中没有观点。怎么会有人有这种印象呢?我的意思是，科学在辩论、讨论和分歧中蓬勃发展。
即使是一个科学家，如果你看他们说的话，他们的工作……随着时间的推移而发展。人们后来的工作和陈述可能与他们早期的工作和陈述不一致。所以，作为一个社区，我们不断地相互辩论和争论。
这是科学工作的方式，也是科学的力量所在。个人总是会犯错。事实上，我们很多时候都是错的，但社区作为一个整体在进步，因为我们可以达成共识。我们必须说服对方。我们必须让彼此相信，某件事的证据足够有力，足以让我们改变观点，这就是它的力量。
那你自己的科学之旅呢?你是如何取得今天的成就的?
当我还是个小女孩和小学生的时候，我对数学很感兴趣。上学时我对物理不太感兴趣，我上大学学的是数学。到了第三年，我学到了广义相对论，我爱上了它。
从那时起，我就爱上了这本书，它一直是我智力之旅的基石。我有机会教我的本科生，这是一种快乐，一种特权，是的，这是我梦想中的教学经历。
所以，我接触物理的时间比较晚，我是在读本科的时候才开始对物理感兴趣的。
在我看来，量子引力一直是人们所能提出的最基本的问题。我喜欢广义相对论，但我看得出它不符合我们对物质的理解。所以，我想知道，现在仍然想知道，如何做到这一点。如何调和世界的量子本质和我们对引力的理解。
作者
