如何看待某「业余科学家」在天文学顶刊 MNRAS 以一作身份发表重量级论文?


昨天,题主 @Frank Hua 提出了一个问题:“如何看待某「民科」在天文学顶刊 MNRAS 以一作身份发表重量级论文?”,

我就是题主提到的当事人。应题主和知乎工作人员的双份邀请,这里尝试做一个“亲自答”。

我自己 55 年出生于农村,72 年高中毕业后在农村生产队劳动了 5 年,77 年恢复高考后进入北京农机学院拖拉机设计专业,本科毕业。虽然我一直喜欢的是物理,但是不敢报物理专业,因为能进入大学是首要目标,当时想的是农村人选农业相关专业可能容易录取。

大学毕业后在中专学校教过书,也曾经在国营企业工作。无论在哪里工作,都是单位的技术骨干,先进工作者。94 年从国营企业辞职下海做生意,原因很简单,为的是挣钱能买到自己的房子。

刚开始时,我们在城市偏僻地方租了一间房子,电子硬件、软件设计,机械设计,电子组装,机械加工全是我一个人干,因为农村生活让我有了很强的动手能力。单片机设计编程全部是自学而来。

我做生意完全是靠自己的发明创造,设计生产高性价比的测试设备,后很快就买上了自己的三居室房子。后来在小领域做到了全国第一。有一项发明还进了国家标准。从此过上了自由自在的生活。

在这期间,曾经喜欢的物理跟我已经无缘。直到 2000 年前后儿子读高中以后,他提出了一个问题:当一个磁铁旋转的时候,它的磁场是否跟它一起旋转?从这个问题开始,我们的业余物理研究一发不可收,从此走上了民科之路。

可以说,如果没有我儿子的加入,我不可能重新思考物理问题,不可能走上民科之路,更不可能取得任何成果。

本来我的数学和英语底子很薄。文革中两年初中、两年高中就没学到多少东西。大学毕业后近二十年与物理绝缘,早就把数学物理忘的差不多了。你现在让我做点求导,积分或者解微分方程的题,我也不会了。需要的时候主要靠我儿子。

还有英语,说起来你们可能不相信,到我现在能默写出的英语单词绝对不会超出 1 百个。中学时从未学过英语,大学时只学了一本书。加上岁数大了记忆力差,根本记不住英语。我现在看英语资料,主要依赖百度翻译。打开英语文档后,用百度翻译一段一段地划译浏览,看到有感兴趣的地方就细读英语原文。由于看的多了,只在自己关注的领域,英语原文也能看个七七八八。绝大多数的单词,是靠脸熟。这很像我们看繁体字的书,那些字能认得,但是默写不了。好在我儿子,我太太英语不错,读和写点英文东西难不倒我们,就是慢点。

在民科研究中,我起主导作用,大多数的点子是由我起头,然后我们父子一起讨论。我提出的大多数点子都会被我儿子给粉碎掉。因为有了一起讨论的儿子,我们的观点会逐渐从错误,幼稚趋于成熟。我的一个人生经验是,与人讨论是进步的重要推动力。

我从未学过什么梯度,散度,和旋度,也没学过傅立叶变换。然而我们的研究涉及到了这些知识,这就得全靠儿子了。在关于磁冻结的试验中,需要设计单片机电路,编写单片机程序,也都是他负责。我虽然以前搞过多年单片机设计,但是我只会使用现已淘汰的 80196 一种单片机。而现在我们的实验中使用的 STM32 系列单片机,我已经一窍不通了。我儿子的计算机技术都是自学的,在小学时他就在少年电脑报上发表过一些简单程序。在中学阶段编写的化学试卷编辑器还在国外赚了一些美元。在进入大学之前他就考取了高级程序员证书。那年考证,别人都是大学毕业只有他是中学毕业,他还考了个全省第二名。他在高中阶段,有两个我们当地大学的学生搞毕业设计时遇到难题,老师让他们找我儿子帮忙。中学生指导大学生编程序,也是有点奇怪吧。

我们民科研究的转折点在 2004 年 8 月 21 日。在那之前我们讨论得到了非常坚信的结果:磁场不会跟随磁铁一起共转!有了这个结论以后,我儿子突然提出,有一种恒星叫脉冲星,说是它的磁场跟着星体一起转动。这是我第一次听说脉冲星。我马上就去找脉冲星的资料,主要是北大吴鑫基教授在天文爱好者杂志上发表的脉冲星系列科普。

看到那个脉冲星的系列介绍以后,我们马上就认定,机会来了!磁场不可能跟随中子星一起转动。整个脉冲星灯塔模型一定是错的。2004 年 8 月 21 日清晨,我突然想到,太阳磁场有 22 年的周期,如果太阳能塌缩成中子星,它的磁场有可能不是停止翻转,而是更快地翻转。我们的磁场振荡模型(MO 模型)由此诞生。那天是个特殊的日子,同事的女儿结婚,我清早开车去给帮忙,一路上因为这个想法我都非常兴奋。

在 2006 年 7 月的北京 36th COSPAR 会议上,我们用 poster 公开了这个 MO 模型。当然这个模型到如今仍然是纯粹的民科理论,静静地挂在 arXiv 上几乎没有什么反响。

为什么我们笃信我们的模型一定会成功?这有两个原因:

1, 灯塔模型是基于一个错误的物理理论,这个理论也叫 M 理论。

在物理界有一个一百多年来一直没有定论的问题,叫法拉第佯谬,也叫单极感应问题。感兴趣的人可以用“homopolar induction”或者“unipolar induction”做学术搜索,会出来大量的讨论这个问题的论文和书籍。这个问题说的是:当一个磁铁转动的时候,它的磁力线是否会跟它一起共转。支持共转的叫 M 理论,著名支持者是韦伯。反对共转的叫做 N 理论,著名的支持者是法拉第。

这个问题,直到现在仍然是争论不休。前不久西北大学的李小俊团队还在欧洲的一份杂志上发表了一篇支持 N 理论的论文。总的说来,在普通物理界基本上都是支持 N 理论。例如著名科学家费曼和阿尔文都间接支持 N 理论。费曼说过:当磁铁移动时,说磁力线跟随磁铁一起移动是没有意义的。这意味着说脉冲星的磁场跟着星体一起转动是没有意义的。

而天体物理界几乎全都相信 M 理论。脉冲星领域更是如此。两个理论存在争论,这是明确的事实,好奇的是,在天体物理教科书中,从不论述一下,为什么要选择弱势的 M 理论作为基础。

我们是 N 理论的坚定支持者。也就是说,我们支持法拉第的观点,不支持韦伯的观点。再过一段时间,我们打算提供一个最简洁的实验,争取结束这场争论。

在这场旷日持久的争论中,N 理论明显占据着上风。但是脉冲星灯塔模型却直接使用了弱势的 M 理论。所以,我们认定灯塔模型必败无疑。

一说到星体磁场的旋转,肯定有人会联想到地球磁场是不是跟随地球旋转这个问题。因为地球磁场有 11 度的磁倾角,要是磁场不跟随地球一起转动,那磁场如何变化呢?这个问题可能困扰着几乎所有的人。要理解这个问题,请参见我们放在微博里的原创视频:

weibo.com/7263730644/Iu

我认为我们这个视频是认识星体磁场运动的一个关键点。我们这个视频真的应该进入天体物理的教科书。

在 YouTube 上面,我们发布了一个关于如何正确认识磁场运动的系列视频,谈到了磁场的一维平动,二维平动,一维转动,二维转动。感兴趣的话可以去那里观看;

youtube.com/channel/UCp

2, 越来越多的观测事实正在否定灯塔模型。在 1968 年建立灯塔模型时,认定脉冲星只能是中子星,因为只有中子星才能有极端强大的磁场(说是因为磁通守恒,体积塌缩以后,磁场就强了)。但是近 20 年来,在主序星和超冷星中也发现了几颗脉冲星。除了脉冲周期很长以外,窄的射电脉冲,100%的圆偏振,相干辐射等特性都跟脉冲星完全相同。专家也是用灯塔模型解释这些新发现。跟脉冲星不同,这些非致密星的磁场可以测出来,都低于几千高斯,这比我手里的钕铁硼磁铁的磁场都弱。如此弱的磁场能在磁极产生辐射,这是不是很可疑?

最重要的是,我们的 MO 模型提出时,就已经提出脉冲星的磁场振荡与脉冲辐射存在着 90 度的相位差。而现在看到的三个目标,全都符合我们的预测,没有例外。这些天我们正在打磨一篇新论文,要再提两个新预言。验证这两个预言不需要新的观测,只要挖掘旧数据即可。如果能够证实我们的新预言,MO 模型将正式成为灯塔模型的竞争模型。

在我们提出 MO 模型以后,并没有得到回响。那么,我们就极力寻找一种验证灯塔模型的方法。

这就出现了题主提到的 MNRAS 论文。它的链接是(下载可能需要梯子):

doi.org/10.1093/mnras/stu223

发表这篇论文时,得到了美国著名教授 Weisberg 的支持。他把我们的粗糙的原始论文打造成了一篇漂亮的论文。我们共同完成了那篇论文,我是第一兼通信作者。Weisberg 教授是我们的伯乐。

在我们的论文发表以后,由我们论文的审稿人带领的团队就用我们发表的方法开始了对灯塔模型的验证。出了初步结果后他们就把草稿发了过来。然后我们就开始了几十轮的交流讨论。我们帮他们纠正了几个错误后,他们就把我们加入了作者列表想投稿。我们马上拒绝了署名。因为凭直觉,我们认定其中一定还有 BUG,就力劝他们暂缓发表,让他们把数据发过来,我们再给检查一下。但是他们着急发表,把我们移到致谢名单后,就投稿到了领域顶刊 ApJ。这是他们的论文链接:

ui.adsabs.harvard.edu/l

他们在论文里声称,使用我们发表的方法,(几十年来)第一次证明了灯塔模型是正确的。那就意味着,我们的 MO 模型是错误的。我们当然不服气。他们的论文发表以后,我们要来了论文的数据,开始检查,很快就发现了重大 BUG。他们使用的一个关键数据,就是脉冲星 PSR J0737-3039 B 的频率, 本来是一个精度非常高的数据(0.36056035664435254 Hz)。可是在它们的程序中用的是 0.3605Hz,当我们用高精度数据替换他们的低精度数据后,他们结果不再成立。因此他们的工作失败了。当把我们的发现发给他们以后,本以为他们会主动撤稿,遗憾的是,他们保持了沉默。

这就是 MNRAS 论文的故事。

在跟某个专家介绍我们的 MO 模型时,我们提到了磁场不可能跟随星体一起转动。他则指出,磁力线会跟脉冲星的等离子体冻结在一起,所以两者必然共转。这是我们第一次听说磁冻结原理。然后我们就开始了对磁冻结原理的研究。是我儿子读懂了磁冻结方程的推导过程,发现了理论上的漏洞,我们就设计完成了 3 项实验,证明了我们的理论分析,然后就发表了两篇 SCI 论文。详细情况可以参见以下链接:

等离子体磁冻结条件是什么?

在这两篇论文里边,我们用理论和实验否定了诺奖获得者阿尔文提出的磁冻结原理。

最后说一下我对民科的看法。

原来我在牧夫天文论坛也算是个知名民科。有个班主(留美博士)甚至把他自己的签名换成了嘲笑我的段子。他笃定我们的民科观点不会被发表。自从我们的论文发表以后,那里就没有人再说我是民科了。原来嘲笑我的人也闭了嘴。

其实我真的对被称为民科毫不在意,也自称民科。我总认为民科群体是个三教九流都有的杂乱群体。绝大多数都是胡思乱想。

我也不认为我的小小成绩是给民科群体争了光。也请其他民科不要引用我的故事。

其实我也多次跟其他民科交锋辩论。但是我有个原则:只有看清了对方的错误所在,我才会跟对方辩论。如果我看不出对方的错误所在我是不会跳出来讽刺挖苦的。如果看不出他的问题所在,或者看出了但没有说服对方的能力,就忍一忍,闭住嘴,绕着走。这就是我这个民科对民科现象的看法。

精通多语言者很多,为啥韩日间谍还会因为语言暴露?
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