杀死太阳！ 疯狂的思想实验如何推动科学发现

听着，我并不是真的想杀死太阳——我只是想弄清楚 如何。 但当我告诉我的同事们 新科学家 当我得知我正在招募科学家来做这件事时，我遇到了困惑的表情。 我每天都写关于太空的文章，我发现它无穷无尽地令人着迷。 我对宇宙的奥秘感到很自在，所以为什么我想破坏它的任何一部分，更不用说杀死我们心爱的、重要的恒星了？

尽管我的同事们很困惑，但我们的美国编辑还是纵容了我和我的搭档的毁灭 切尔西·怀特。 我们开始联系思想自由的天体物理学家和行星科学家，邀请他们加入我们的播客， 死亡行星协会。 和他们一起，我们开始修补宇宙——至少在我们的脑海里——不仅杀死了太阳，还想象了一个 引力波启示录，如果我们 把月亮切成两半 或者 将地球凿成立方体。

当我们考虑向节目中的嘉宾提问时，他们都是大学教授和合格的科学家，我们发现自己在查找有关重力和行星科学的花絮，计算逃逸速度和罗氏极限。 尽管播客是一种奇思妙想——一个有趣的游戏——但它也开始让人感觉有点像我们在做科学。 我们意识到看似荒谬的思想实验一直是科学方法的核心。

哲学家说，科学始于思想实验，而不是使用实验室长凳或望远镜进行的经验实验 H·彼得·斯蒂夫斯 在德保罗大学。 伽利略·伽利雷16世纪现代科学方法的创始人之一，因从比萨斜塔掉落一根羽毛和一把锤子而被人们铭记。 据说，通过证明它们以相同的速度下落，伽利略推翻了 2000 年前关于重力如何运作的观念。 “[It] 就像牛顿被苹果击中头部一样奇特，”斯蒂夫斯说。 “但有证据表明，他进行了一项思想实验，以证明亚里士多德的引力概念是错误的。”

在历史的进程中，我们在进行实际实验方面已经变得更加出色，但思想实验仍然很重要。 例如， 艾尔伯特爱因斯坦他还通过与引力的斗争改变了我们对宇宙的看法，他以在头脑中想象出荒谬的场景而闻名。 一天晚上，当他乘坐有轨电车时，他想象着如果他以光速行驶，世界会是什么样子。 经过多年试图解释光的行为的挫折之后，这颗种子长成了 狭义相对论 1905 年。“以如此宏大的规模想象事物，以不同的方式呈现熟悉的事物，”哲学家说 盖伊·卡哈内 在牛津大学。

今天也是如此。 沉迷于思想实验是试图理解的理论家的常见做法 黑洞 以及这些极端的物体揭示了现实的本质。 例如，黑洞的强大引力意味着您无法将任何科学仪器放置在黑洞旁边或内部，以便将数据传回。 因此，理论家花费大量时间思考和计算处于这些位置之一的观察者可能会发生什么——导致对概念的各种令人惊讶的见解，例如 时间 和因果关系。 “一旦你以这种有趣的方式思考，你就会开始看到一些原本看不到的东西，”卡哈恩说。

在《死亡行星协会》第二季第一集中，我们进行自己的黑洞思想实验。 黑洞通常被认为是巨大的空隙，会吞噬靠近它们的一切——它们是最终的毁灭者。 那么，通过尝试拆除一个，我们能学到什么呢？ 为了寻找黑洞的弱点，我们考虑使用无限快的航天器来逃离黑洞及其部分质量，或者使用不切实际的强大磁铁将其撕裂。 我们实际上无法建造这些宇宙工具，但想象它们重塑了我们对黑洞的看法。

在录制这一集的过程中，这让我们以新的方式思考黑洞。 使用 量子力学，我们可以将它们想象成极其巨大的物体，其逃逸速度恰好高于光速，或者根据 广义相对论，它们是时空本身无限深的凹痕。 根据记录，后者更难摧毁。

摆脱严肃性是切尔西和我在播客中疯狂追求的一个机会。 宇宙学家也可以从这样的思考中受益，说 温迪·弗里德曼 在芝加哥大学。 随着我们观察到越来越多 天文异常，与宇宙学的标准模型不一致，越来越明显的是，我们最好的宇宙经验理论应该进行彻底改革。 弗里德曼说：“随着数据变得越来越好，理论变得越来越有创意，总有一些东西会适合。” “我们现在需要古怪的想法，因为有很多事情我们不明白。”

诺贝尔奖得主宇宙学家吉姆·皮布尔斯， 标准模型的架构师之一，同意这种有趣的思维“是科学的重要组成部分”，只要你能取得正确的平衡。 “我沉迷于蓝天思考； 如果做得太过分，就会浪费时间；如果压抑，就会造成损失，”他说。

现在，我并不是说切尔西和我要解决问题 宇宙学标准模型 考虑如何给银河系更多的手臂。 但我确实认为，当科学家过于认真对待自己时，就会失去一些东西。 当然，我们在制作《死亡星球协会》时的对话有点愚蠢，但它们也是我经历过的最发人深省的交流之一。

“如果你把月亮切成两半，炸毁太阳，或者突然把地球变成一个立方体，那么，这一切都很有趣——而且不仅仅是对邪恶博士、邦德反派或博格人来说，”斯蒂夫斯说。 “鉴于我们目前对科学的理解，它促使我们思考极限情况，并在做的过程中享受乐趣。 这两点都很重要：推动力和乐趣。”

如果我们没有玩得开心，我们永远不会意识到如果太阳消失，鲸鱼会比人类活得更久。 事实证明，对于大多数其他类型的末日来说也是如此，因此水下生命在宇宙中可能比陆地生物有更好的机会。 我们当然不会想到使用气凝胶作为一种宇宙飞带来捕获小行星。

斯蒂夫斯引用罗布·莱纳的邪典电影 这是脊椎穿刺， 他将其描述为科学真理的字体：“愚蠢和聪明之间只有一线之隔。” 换句话说，将我们的愚蠢程度提高到 11 并不意味着我们最终不会产生聪明或有趣的想法。

这是脊柱水龙头拥有令人惊讶的科学真理

画报出版社有限公司 / Alamy

宇宙很大而且很混乱，有时感觉就像宇宙中可能发生的任何事情都可能发生在外面的某个地方。 这就是它的美妙之处。 所以，无谓的猜测，无论多么荒唐，也不一定是无用的。 它可以帮助揭示宇宙的秘密——即使这确实意味着像卡通恶棍一样思考，有时甚至试图杀死太阳。

至于我同事们的困惑，我会让斯蒂夫斯来回答：“理智问题很难。 你是个疯子吗，莉亚？ 也许。 但以最好的方式。” 当我继续想象探索并偶尔破坏宇宙时，我会带着这样的赞美。