事实如此浪漫

6张图表显示了具有里程碑意义的发现,但后来被揭穿了

T从最小的异常开始。第一批系外行星是恒星光线最细微的变化。希格斯玻色子只是噪音中的一个碰撞。而大爆炸产生于几个本应保持不变的快速移动的星系。伟大的科学发现来自于引起人们注意的微小信号。

现在,另一个诱人的结果正在酝酿之中,激起了全世界物理学家的好奇心。这是由大型特罗龙撞机收集的数据中的凹凸(LHC),世界上最强大的粒子加速器。如果在LHC的第二次运行期间凹凸成熟到更清晰的峰值中,它可能表明存在新的意外粒子的存在比质子重2倍。最终,它可以挑起我们对物理学的理解的重大更新。

去年,LHC的CMS实验报告了2个GEV(左)的凸点。刚近地图集实验报告了同一社区的三秒形凹凸。 ATLAS / CMS通过对称性杂志

也可能只是统计上的侥幸,注定会随着时间的推移而消失。但是这个突起目前的显著性水平是3,这意味着这个小东西可能会一直在这里。物理学的经验法则是,一个标准差的结果很容易是由随机波动造成的,就像均匀硬币抛了两次反面。一个3 σ的结果被认为是一个值得讨论和发表的观察结果。但物理学家要宣布一个发现,一个改写教科书的发现,其结果必须在5 σ的水平上。在那一点上,信号随机产生的几率只有百万分之一。

在收集到更多数据之前,还不知道LHC研究人员的新发现是否属实。甚至更大的潜在发现——那些有5 σ结果或更好结果的发现——也曾让物理学家们误入歧途,在被其他数据推翻之前,给人们带来了对宇宙新见解的希望。当挑战我们可能测量的极限时,假阳性总是一种危险。以下是五个看似可靠的发现被推翻的例子。


额外的系外行星

对系外行星的搜索在20世纪90年代中期就开始了,但早期也有一些错误的开始。1963年4月,彼得·范德坎普(Peter van de Kamp)宣布发现了一个看不见的物体对巴纳德的恒星产生了轻微的拉扯作用,巴纳德的恒星是距离我们第二近的恒星系统。引力扰动是如此微小,以至于范德坎普依靠50年的观测来证明他的观点。

第二天新闻出现纽约时报,标题是“在距离太阳36万亿英里的地方发现了另一个太阳系。”但今天,你不会发现范德坎普的发现列在已知的数千颗系外行星

彼得·范德坎普(Peter van de Kamp)费力地用手测量了巴纳德的恒星,得出的结论是,它的运动表明,每24年有一颗木星大小的行星围绕它运行。 彼得·范德坎普/天体物理学杂志

1974年,匹兹堡大学的天文学家乔治·盖特伍德观察了没有找到这颗神秘行星的证据.大约在同一时间,斯沃斯莫尔学院的天文学家约翰·赫尔希发现望远镜van de kamp依靠缺陷

系外行星的历史充满了这些传说。就在去年,天文学家宣布发现一颗令人兴奋的新系外行星:Kapteyn b,它被认为在其恒星的宜居带舒适地运行,在那里液态水可能存在于其表面。此外,据估计,它的年龄是地球的两倍,所以“如果智慧生命在那里进化,它的技术将远远领先于我们,”研究合著者米科·图米(Mikko Tuomi)说告诉天空和望远镜杂志

但新的星球并不需要很长时间才能满足争议。一个不同的天文学家发现了这个夏天作为Kapteyn B被解释为Kapteyn B的常规变化可能是明星的斑点和旋转的产物。

去年,研究人员报告了一颗围绕卡普坦b轨道运行的行星,周期为48天。今年,其他研究人员报告称,这颗恒星的自转时间几乎正好是它的三倍(143天),这表明它的光线变化是由于它的自转而不是行星轨道引起的抖动。 Guillem Anglada-Escude等,“kapteyn的星星两颗行星:冷酷的超级地球,最接近的光环Red-dwarf”;arXiv


比- - - - - -真相中微子

很少有实验结果违反物理定律。但在2011年,不可能的事情似乎发生了。物理学家c欧洲核子研究中心(European Center for Nuclear Research)发现的证据表明,中微子以极高的速度从瑞士到达意大利,实际上已经打破了宇宙速度的极限。他们到达的速度比光速快60.7纳秒。

数据的新闻泄露,兴奋的谣言认为爱因斯坦的特殊关系的伟大理论受到了挑战。但是,当CERN宣布其结果时,团队没有使宏伟的索赔 - 而是平静地报告了异常,并邀请了其他解释或证据。然而,许多新闻机构未能抓住这种警告,兴奋地声称不可能发生的事情。

幸运的是,物理社区持怀疑态度。“这些家伙已经做到了最佳状态,但在扔爱因斯坦在篝火上,你想看看一个独立的实验,”Cern理论家John Ellis告诉纽约时报.许多研究人员寻找其他的解释,这在一定程度上受到了简单地寻求帮助的谦逊团队的影响。

来自ICARUS实验的数据有助于证明OPERA的中微子的运动速度并不比光速快。如果它们存在,那么在CERN产生并在Gran Sasso探测到的μ子中微子的能量就会聚集在低能级,如右图所示,而不是像左图所示的那样分布。 伊森·西格尔(Ethan Siegel)的《从爆炸开始》(Starts With a Bang)提供了精彩的图像和解释

事实上,一些研究人员认为有机会是推进科学前进的机会。“最糟糕的数据比最佳理论更好,”Antonio Erieditato是当时的实验领导者,告诉鹦鹉螺回想起来。“如果你寻找合理的结果,你永远不会有什么发现,或者至少你永远不会有什么意外的发现。”你只是创造了一个预期的发现——这说起来有点矛盾。”

在那天结束的时候,计时问题的根源被追踪到一个连接不良的光纤电缆携带GPS信号。


“第一”希格斯玻色子

2011年7月,在两个独立的LHC实验中出现了微弱的信号。有毫无疑问,这是一个类似希格斯玻色子的小碰撞在144千电子伏(GeV)。物理学家们立刻开始担心了。

一个打火机的Higgs Boson(大约115个Gev)将证明是有希望的超对称这一理论将已知的基本粒子整合到宇宙的完整目录中。从某种意义上说,超对称可以让物理学家从头开始理解宇宙。但是一个更重的希格斯玻色子(大约140 GeV)将被证明是有希望的多元宇宙,我们宇宙只是一个无限宇宙中的一个,其他人超出了任何观察的范围。

这个诱人的第一个发现暗示了后一个。约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的理论粒子物理学家戴维·卡普兰(David Kaplan)在纪录片中说,“这开始看起来像是大自然做出了自己的选择。颗粒发烧.如果这个发现能经受住时间的考验,“我们将永远无法获得更深层次的理论。”所有这些信息都可能存在于其他宇宙。我们可能走到路的尽头了。就是这样。”

这个沉重的结果似乎是毁灭性的。但在不到一个月的时间里,这些发现就从人们的视野中消失了。如果再来一次5 σ级的碰撞,就会出现在126 GEV不到一年。标准模型之外的粒子物理的性质仍有待确定。

来自LHC的早期数据显示在144 GEV大约有重要且令人惊讶的凸点。后来在126 GEV的其他有前途的颠簸周围显然聚集了数据。 阿特拉斯合作


外星厨房用具吗?

2010年,在澳大利亚帕克斯天文台工作的天文学家们报道了短暂但明亮的无线电波爆发在他们的数据。它们看起来与快速射电暴(frb)惊人地相似,这种罕见而神秘的信号被认为起源于太空深处。但新爆发的各个方面都强烈表明,它们实际上起源于离地球更近的地方,比如闪电或卫星。事实上,这些爆发被称为“peryton”,来了来自A.神话中有翅膀的麋鹿,投射出人类的影子,表现出它不是什么东西。这些peryton是否意味着所有的frb仅仅是地球上某些普通过程的副作用,而不是星系间空间中发生的奇异过程的令人兴奋的新证据?

五年来,这个问题一直没有得到解答,因为研究人员未能找到任何解释这些信号的原因,无论是来自地球还是来自外太空。但今年早些时候,在帕克斯工作的另一组天文学家解开了这个谜团。他们注意到大部分的peryton都是在午餐时间发现的,于是开始在厨房里进行测试。这些测试表明,罪魁是一个微波炉:如果过早打开,它就会释放出诱人的无线电波,伪装成来自银河系以外的信号。

就像在帕克斯观察到的许多peryton一样,这些图片中出现的两个peryton是在午饭前不久出现的。(天文台的时区是UTC 11,所以在帕克斯00:30就是上午11:30。) 埃琳娜·彼得罗夫等人,“在帕克斯射电望远镜中确定peryton的来源”;arXiv


引力波变成了尘埃

这一发现被称为“值得获得诺贝尔奖”。2014年3月,天文学家发现了涡旋图案在宇宙最古老的光中它被视为引力波的证据,引力波是长期以来寻求的证明宇宙经历了膨胀的证据,一种大约在万亿分之一万亿分之一秒时的超快膨胀。它还支持了一个更大胆的预测:我们的宇宙只是多个宇宙中的一个。

新闻发布会兴奋地令人兴奋。随之而来的是令人振奋的:在几分钟之内,世界立即知道这种检测不同。“这是巨大的,像它一样大的,”约翰霍金斯大学的Marc Kamionkowski不是发现团队的一部分,告诉纽约时报.但很少有人像安德烈·林德(Andrei Linde)这样激动,他是暴胀理论的主要作者之一。用一瓶香槟敲了他的门告诉他这个消息。

但是,这一切都转向了灰尘。这是今年早些时候的结果确认扭曲图案在最古老的光线中没有涟漪,但是银河尘埃产生的旋转模式。宇宙经历通货膨胀的理论仍然缺乏确凿的证据。

宇宙微波背景中的扭曲极化最初被认为是引力波的结果。随后的研究表明,它很可能是由银河系中的尘埃引起的。 二手P2


科学并不总是精确的科学

与普遍的看法相反,科学充满了缺陷和不确定性。它涉及渐进式的进展,因为新的主张不断受到质疑,可能会持续数年进行反复辩论。科学家们还需要一段时间才能确定从长远来看哪些结果会成功。但最终他们会这样做,科学朝着更大的真理迈出了扭曲的一步。

所以问题变成了:这样的事故会伤害公众对科学的看法吗?加州理工学院的物理学家肖恩卡罗尔认为,如果公众明白科学是一种过程,尴尬的幸军的短期伤害将不那么严厉。“科学家声称令人惊叹的结果,有时它们是对的,但有时他们错了,”他在面试中告诉我。“你必须耐心看看是否被其他研究人员确认。”

卡罗尔认为,答案并不全是黑白分明的。“我不认为我们需要有一个标准,在公众知道之前,每个结果都必须是绝对无可指责的。这可能需要几十年的时间。公众有权利看到科学的实际应用,但“另一方面,我们不应该太草率。”我们不应该在没有任何理由认为我们走在正确的轨道上的情况下就把东西扔出去。”


3评论-加入讨论