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科学引力波实验争论-柯林斯的科学哲学思想研究

时间:2023-11-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:1972年,人们开始怀疑韦伯实验的合理性。通过对韦伯实验的调查,柯林斯发现,人们关于韦伯实验的争议主要集中在探测引力波的实验装置上,其他还包括对引力波本身存在性的质疑。引力辐射的聚焦。有科学家认为,韦伯无法提供引力波辐射的辐射源。引力波的存在是否是个谎言。引力波是否是通灵力。

科学引力波实验争论-柯林斯的科学哲学思想研究

2.1.1 关于引力波实验的具体争论

根据爱因斯坦相对论理论,地球在运转时会产生引力波。但是,通常认为,引力波是非常微弱的,很难被测到。1969年,美国马里兰大学物理学家韦伯(Joseph Weber)声称,他探测到了引力波。韦伯的实验原理如下:将一根重达几吨的铝合金棒悬在空中,当有引力辐射脉冲通过时,铝合金棒会因为自身的振动频率与引力辐射频率相同而产生振动。另外,韦伯将一个反应灵敏“压电”晶体(piezo-electric crystals)固定在棒上。铝合金棒在振动时会带动压电晶体放电。然后用信号放大器将信号放大,接着用图表记录器将这些信号记录下来,反馈到电脑上。

自韦伯之后,陆陆续续地,曾有12个科学实验小组试图效仿韦伯的实验,但遗憾的是最终都以失败而告终。1972年,人们开始怀疑韦伯实验的合理性。到1973年,有两个实验小组在《物理评论快报》(Physical Reuiew Letters)上公开发表声明说,按照韦伯实验的操作无法得到肯定的实验结果。同年12月,又有一个小组在《自然》(Nature)上发表评论说,无论怎样增强仪器的灵敏度仍然无法得到韦伯的结果。此后,便没有人再相信韦伯的结果了。到1975年,几乎所有的科学家都认为韦伯的实验是个错误,除韦伯本人之外再没有人愿意继续从事这方面的研究了,甚至韦伯用来进行实验的资金来源都成了一个问题。

通过对韦伯实验的调查,柯林斯发现,人们关于韦伯实验的争议主要集中在探测引力波的实验装置上,其他还包括对引力波本身存在性的质疑。柯林斯初步统计了一下其中涉及的科学争论,发现共有16项之多,包括:

(1)探测棒的振动的方法。

韦伯是把压电晶体粘在棒的中间,其他实验者有的是把晶体夹在两块振动部件之间,有的是使用电机间距随棒的长度变化而变化的电容器。

(2)建造棒的材料。

韦伯使用的是铝合金,其他实验者有的使用蓝宝石晶体,有的用的是纯铝。

(3)用来处理信号的电子元件。

有实验者认为,电子信号会淹没在噪声中,这样,不同的探测器探测到的都是一个信号。

(4)用来从“噪声”中辨析出“信号”的统计方法。

有实验者认为可以通过“输出图形”来判断信号,高于规定下限的“波峰”就是信号。但是,也有实验者在信号的统计上,用的是其他方法。

(5)造成“次要”波峰的频率和探测器灵敏状态的频率。

在引力波探测器探测到的信号中,并不是所有的信号代表的都是引力波,有的是引力波,有的则不是。这样,由于不能保证引力波探测器时刻都处在灵敏状态上,就需要将所有测到的数值进行筛选,估算出一个是引力波的波峰的数值,然后再将不符合该值的信号逐一排除。但是,有的科学家认为这样的做法欠妥。首先,不能肯定探测器的灵敏度。其次,不能保证引力波始终保持在一个峰值上,可能有的引力波信号大一些,有的信号小一些,不能一概而论。

(6)棒的辐射频率和灵敏度高的频率。

探测器在共振频率下是最灵敏的,但是有科学家认为,不能保证每次的测量都在共振频率上。

(7)辐射脉冲的寿命。(www.xing528.com)

(8)仪器的校准。

有科学家抱怨韦伯没能提供校准探测器细节。

(9)距离辐射源的远近。

有科学家认为,韦伯没有提供辐射的距离。

(10)辐射的带宽。

引力波的辐射全部集中在大约1661赫兹的窄波带里,有科学家认为,韦伯对能量的估计显然过高。

(11)引力辐射的聚焦。

有科学家认为,韦伯无法提供引力波辐射的辐射源。

(12)伪造的效应。

有科学家认为,韦伯测到的信号不一定都是引力波,还有可能是电离层中的电流中微子通量、雷暴和太阳黑子。

(13)引力辐射脉冲引发的棒的能量释放。

此外,还有不少科学家对关于“引力波”本身产生了质疑。

(14)实验结果可能涉及的“第五种力”。

也就是说,引力波是除了当前已知的磁力、引力、强相互作用力和弱相互作用力之外的第五种力。

(15)引力波的存在是否是个谎言。

(16)引力波是否是通灵力。[1]

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