网站首页

弦理论是一门科学吗？10年来，物理学家和宇宙学家一直在争论这个问题。现在，人们把目光转向哲学寻求帮助。

2015年12月7日至9日，在慕尼黑数学哲学中心和阿诺德·索末菲理论物理中心组织的一次特别会议上，一些长期对哲学不满的物理学家会见了哲学家，指责理论物理偏离实验科学太远。组织者说，会议的中心议题是科学方法的完整性和科学在公众中的声誉。

会议在德国慕尼黑的路德维希大学和马克西米连的慕尼黑大学举行。此次研讨会的直接原因是2014年发表在《自然》杂志上的一篇文章。在这篇文章中，开普敦大学的宇宙学家乔治·埃利斯和约翰·霍普金斯大学的天文学家约瑟夫·西尔克哀叹理论物理学中的一个“令人担忧的转折”。

“面对将基本理论应用于观察到的宇宙的困难，”他们写道，“一些科学家认为，如果一个理论是美妙的，并且能够经得起解释，它就不需要通过实验来验证。”

本文讨论的第一个问题是可行性。正如科学哲学家卡尔·波普尔在20世纪30年代提出的那样，科学家必须证明一种科学理论，这种理论将很快通过实验被认为是正确的。埃利斯和西尔克在文章中指出，在某些领域，一些理论物理学家已经偏离了这一指导原则，甚至公开主张理论物理学不应受制于这一原则。

两人以弦理论为例进行了讨论。该理论用极小的细线代替基本粒子，以调和描述引力和量子世界的理论之间的矛盾。这根绳子太小了，用现代技术无法探测到。然而，一些人认为弦理论是一个值得追求的理论，不管这个实验是否能测量它的结果。原因很简单:它似乎是解决许多疑问的“良药”。

此外，西尔克和埃利斯还引用了另一个似乎已经抛弃了“波普主义”的理论:多元宇宙理论。多重宇宙理论认为大爆炸产生了多重宇宙，其中大部分与我们的宇宙完全不同。

然而，加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家大卫·格罗斯在研讨会开幕式上的讲话中区分了这两种理论。他认为弦理论可以在原则上被检验，所以弦理论肯定是一个完美的科学理论。多重宇宙的概念要困难得多，因为它所假设的宇宙即使在理论上也无法从我们的宇宙中观察到。"仅仅因为(弦理论)目前无法检验，就断定它不是科学是荒谬的。"格罗斯说。他因对强核力的研究获得了2004年诺贝尔物理学奖，并对弦理论做出了杰出贡献。

与会者卡罗尔·罗利是法国艾克斯马赛大学的理论物理学家。他认为，尽管弦理论目前还不能被检验，但这并不意味着它不值得理论物理学家的努力和时间。埃利斯和西尔克指出了路德维希·马克西米利安的慕尼黑大学的理查德·戴维写的《弦理论和科学方法》(剑桥大学出版社，2013年)中的观点。大卫在他的书中写道，弦论者已经开始遵循贝叶斯统计原理，即在先验信息的基础上预测某一假设正确的可能性，然后用越来越多的必要信息修正预测。然而，大卫发现物理学家已经开始倾向于使用纯粹的理论因素，例如通过理论的内在一致性或在没有替代方案的情况下修改预测，而严肃的方法应该是根据实际数据修改预测。

在这次会议上，格罗斯和罗利进行了激烈的争论。前者认为，正是因为缺少替代品，弦理论才更有可能是正确的。后者多年来一直致力于量子引力的研究，并断然否认没有可行的替代方案。同时，埃利斯拒绝承认理论因素可以提高理论的可靠性。他说:“我对贝叶斯的回答是，新证据必须是实验证据。”

其他人独立讨论了贝叶斯统计在弦理论中的作用。斯德哥尔摩北欧理论物理研究所的物理学家萨宾·森菲尔德认为，弦理论的流行可能会加深人们的印象，认为它是物理学中唯一的选择。然而，弦理论的流行也可能受益于社会学因素。她举了一个例子:许多年轻学者把他们的研究方向转向弦理论，因为从工作前景来看，这个领域的研究显然比那些鲜为人知的领域的研究更有希望。

约瑟夫·西尔克

科学历史学家、丹麦奥尔胡斯大学的成员赫尔奇·克罗从历史的角度表达了他的观点。他说:“以前有很多关于‘新科学方法’的提议，但是用其他标准代替经验测试的尝试总是失败。”他补充道:“至少在某些物理领域是这样的。弦理论和多元宇宙理论只是大多数物理学家研究的一个小领域。

这种舒适对罗威利来说是远远不够的，他坚持认为，已经被实验证明的理论和正在被检验的理论应该明确区分开来。他说:“当你走在街上时，有人拦住你说，‘难道你不知道世界是由弦组成的，而且有平行的宇宙吗？’？“这种感觉很糟糕。”

会议结束时，物理学家们似乎没有达成一致。与西尔克和埃利斯共同组织这次会议的大卫说，他不希望人们从根本上改变他们的立场，而是希望通过不同领域的接触来“缓和一点”彼此之间的关系。埃利斯认为，更有效的形式，如两周的暑期学校，可能更有利于达成共识。

• 上一篇：关于宇宙的九个令人困惑的秘密，你知道些什么？
• 下一篇：我们宇宙的组成是什么？