ACM通信

来自总统

有时候需要一些时间!

文顿·g·瑟夫著
ACM通讯，2014年5月，第57卷第5期，第7页
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评论

我和ACM副主席亚历克斯·沃尔夫在一次执行委员会会议上聊天，那次会议是在Alan Guth在1980年提出的宇宙概念被证实为大爆炸后的通胀膨胀之后不久举行的。亚历克斯指出，这一理论的科学测量和证实花了34年时间才得以实现。他的观察引起了共鸣。人们常常会有这样一种印象，即科学研究必须产生默契的期望结果在一段可预测的时间内，否则它是无用或无关的。

我立刻想起了另外两个预言，它们花了一些时间才得到证实。在暴胀之前的最新发现是希格斯玻色子的发现，它传播希格斯场，赋予亚原子粒子质量。1964年，彼得·希格斯预言了这种粒子的存在。近50年后，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机能够测量到与希格斯玻色子预期特征相匹配的大质量粒子存在的明确证据。

另一个是π μ子或介子的发现。来自维基百科(http://en.wikipedia.org/wiki/Pion)我们了解到:“汤川秀树在1935年的理论工作预测了介子作为强核力的载体粒子的存在。从强核力的范围(从原子核半径推断)，汤川预言存在一个质量约为100MeV的粒子。在1936年发现μ子(最初称为“μ介子”)后，人们最初认为它就是这种粒子，因为它的质量为106兆电子伏特。然而，后来的粒子物理实验表明，μ子并没有参与强核相互作用。

1947年，第一个真正的介子，带电介子，由塞西尔·鲍威尔(Cecil Powell)， César拿铁，朱塞佩·奥恰利尼(Giuseppe Occhialini)等人在英国布里斯托尔大学合作发现。由于粒子加速器尚未问世，高能亚原子粒子只能从大气宇宙射线中获得。使用明胶-银工艺的摄影乳剂被长期放置在高海拔山脉的地点，首先是比利牛斯山脉的Pic du Midi de Bigorre，后来是安第斯山脉的Chacaltaya，在那里它们受到宇宙射线的影响。”

这些绝不是理论预测和实际发现之间延迟的唯一例子，但它们有助于说明这一点，即可能需要一些时间来验证理论研究的结果。在某些情况下，延迟是由于缺乏仪器来发现确证的测量结果。我想起了所谓的冰块^一个由国家科学基金会资助的南极实验。建造深埋在冰层中的5000个传感器需要巨大的努力，这些传感器旨在探测来自银河系和河外超新星的强大宇宙射线中微子，而忽略低功率的太阳中微子。这项工作的回报是探测到二十多个极高能量的中微子，其中最强大的中微子是以芝麻街的人物命名的:伯特、厄尼和大鸟。(即使是严肃的科学家也有幽默感!)

这些例子很好地说明了理论与实践之间无休止的双人舞。在某些情况下，测量可以证实理论，而在另一些情况下，测量与理论相矛盾。一旦其他可能的测量误差来源被抛弃，科学家可能被迫改变理论来解释测量。这就是科学原理的本质:用测量来证实理论，用其他人的结果来证实观察，用理论来解释测量。这些证实或反驳可能需要几十年才能实现，这是科学调查长期过程的一部分。在年度预算制定过程中，关于科学研究效用的争论接踵而至，我们最好记住希格斯玻色子、介子和宇宙背景测量的故事，这些测量证实了大爆炸后的膨胀。有时，建立和证实科学理论需要时间、耐心和大量的努力。这样的等待和花费是值得的。

Vinton G. Cerf， acm主席

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