"如果這是真的..."

最近幾個月最熱門的科學話題可能是CERN的OPERA實驗結果，OPERA的結果顯示在他們的測量中，他們發現微中子的速度比光速快了一些。如果這是真的，那意義絕對非同小可。這個幾乎可以肯定值得一個諾貝爾獎。整句話的關鍵字在"如果這是真的"...

我很少在這個blog上面寫跟科學有關的事情，不過當我唸文學的朋友都會跑來問我"微中子是不是比光速快"，"愛因斯坦是不是錯了"，那大概表示我應該盡些自己的責任來做些解釋。

物理領域常常三五年就會出現一些驚人的結果。當大家聽到的時候大概都會"哇"一下，不過正常的物理學家的下個反應應該都會是"這是真的嗎，有人重複驗證過這個現象嗎？"沒有人會毫無保留的接受這些新結果。

我不打算解釋他們的實驗結果。我想做的是以我一個物理學家的角度，我會怎麼看這個實驗結果。OPERA實驗在九月的結果顯示微中子從CERN到他們實驗的地方，微中子到達的時間比光速快了60ns。愛因斯坦的狹義相對論告訴我們，光速是所有速度的極限。如果有東西比光速更快，那愛因斯坦的狹義相對論便會出現很大的麻煩，因為最根本的假定會被推翻。

但是我們應該多相信OPERA的實驗結果？我們看他們的實驗方法，看他們如何估計他們的實驗誤差，接著提出我們的疑問，然後請他們回答來自各方的疑問。這些都是當他們及其他物理實驗一貫的處理方法。OPERA除了自己內部審核之外，還要能夠回答外界所提出的質問，這些事讓物理學家相信他們結果的第一步。所以當他們九月公佈結果的時候，同時舉行了一場演講來解是他們的結果。這個演講花最多的時間就是在解釋他們是怎麼檢查他們的結果。

對，這只是第一步。某種程度上，這個第一步是讓大家相信他們沒有幹出愚蠢的錯誤。不過更關鍵的是第二階段。需要有另一個獨立的實驗來做同樣的測量。當兩個完全獨立的實驗得到同樣的結論，這樣會大幅提高實驗結果的可信度，畢竟兩邊同時出錯，而且是同樣錯誤的可能性相當低。

以這個標準，前幾天OPERA實驗又公佈了追加的實驗結果，當然再次引起了報紙的廣泛報導，再次宣稱愛因斯坦又錯了。不過對我來說，當我看到這個結果是來自OPERA實驗，我只能看了笑一笑。對我來說，這只能證明OPERA實驗的新結果跟舊結果一致，而且做的更好。但這跟證明他們的結果是正確的是兩回事。因為我還是沒看到另一個獨立實驗的結果。

我會接受微中子比光速快嗎？會。不過我要等另外一個獨立實驗的數據出來，我才會相信這個結果。這個相互檢驗的過程相當重要。物理現象的產生應該是具有可重複性，也就是在同樣的條件下，任何人都應該可以重複實驗結果。這就是為什麼幾乎所有高能物理實驗都會同時有兩組實驗，例如LHC的ATLAS跟CMS，Tevatron的CDF跟D0，RHIC的PHENIX跟STAR。這些實驗的偵測器不同，研究人員不同，研究方法不同，在同時測量一個物理量的時候，可以相互驗證。

所以如果有人問我，我相不相信OPERA的結果。我想我的回答是"我相信他們做了很仔細的檢查，不過我要等另一個獨立實驗的結果出來，我才會相信這個結果。"

那如果第二個結果跟OPERA的結果不一致呢？那就再等第三個吧...