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20世紀(jì)，是物理學(xué)多產(chǎn)的一個世紀(jì)。首先，愛因斯坦的廣義相對論顛覆了牛頓的引力理論，他將引力視作為時(shí)空的扭曲、而不是某種力。接著，普朗克、薛定諤和海森堡等人發(fā)展了理解亞原子世界的量子力學(xué)。在20世紀(jì)中期時(shí)，物理學(xué)家深刻的意識到在原子的內(nèi)部還有兩種基本力——強(qiáng)核力和弱核力。而到了下半個世紀(jì)，物理學(xué)家則建立了描述宇宙中已知所有粒子和基本力的標(biāo)準(zhǔn)模型。

但在這個新的世紀(jì)里，物理學(xué)家似乎舉步維艱。的確，這些年我們有一些非常重大的發(fā)現(xiàn)。例如，2012年科學(xué)家在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中找到了標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊拼圖——希格斯玻色子；四年后，人類首次在引力波天文臺中直接探測到了引力波。盡管這都是非常偉大的成就，但值得注意——無論是希格斯玻色子還是引力波，都是基于上個世紀(jì)發(fā)展出的理論所預(yù)言的。而像弦理論那樣的新思想?yún)s始終沒有得到過任何驗(yàn)證。

物理學(xué)家Neil Turok說：“自1970年代后，所有的理論工作都還沒有產(chǎn)生一個成功的預(yù)言，這是很令人震驚的現(xiàn)狀?！钡@并不意味著物理學(xué)家沒有在埋頭苦思，事實(shí)上現(xiàn)在發(fā)表于期刊上的研究論文比以往任何時(shí)候都要多。但Turok表示，目前所有的研究并沒能真正的幫助我們更好地理解宇宙——至少不像上個世紀(jì)那些物理學(xué)家所做到的那樣。他說：“現(xiàn)如今，物理學(xué)家撰寫許多的論文、建立許多的理論模型、舉辦許多的研討會議、相互引用彼此的研究成果——我們擁有了好的科學(xué)所需要的一切。

但我認(rèn)為，一個好的物理理論就是要能成功地作出預(yù)言，而這正是目前所缺乏的。一些最被寄予厚望的實(shí)驗(yàn)也沒有找到任何發(fā)現(xiàn)。以位于瑞士地底下的巨大加速器——大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）為例。在它找到希格斯玻色子后，物理學(xué)家希望LHC也能夠迅速找證據(jù)，來證明預(yù)言了一系列新的、更重的粒子的超對稱理論。但卻仍未取得任何進(jìn)展。

同樣地，在尋找暗物質(zhì)（一種占據(jù)了宇宙大部分質(zhì)量卻不可見的物質(zhì)）的道路上，我們也毫無收獲。世界上一些著名的實(shí)驗(yàn)，比如LUX實(shí)驗(yàn)、XENON1T實(shí)驗(yàn)、以及中國的熊貓計(jì)劃等等，都沒有發(fā)現(xiàn)任何暗物質(zhì)的蹤跡。此外，一直是萬有理論最佳候選的弦理論如果一直拒絕實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，那么像多重宇宙這樣的概念對于一些科學(xué)家而言就像是科幻小說，而不是對現(xiàn)實(shí)的描述。

物理學(xué)家Sabine Hossenfelder表示，如果某些東西存在、而我們卻無法觀測到它，那這意味著什么？這一問題似乎屬于哲學(xué)范疇的討論。人們可以選擇相信多重宇宙，但它并非科學(xué)。

在Hossenfelder的最新著作中，她認(rèn)為今天的許多物理學(xué)家都因數(shù)學(xué)而步入歧途，他們被“美麗”或“優(yōu)雅”的方程所誘惑，與真實(shí)的世界斷了聯(lián)系。她寫道：“我無法相信這個曾經(jīng)備受尊敬的職業(yè)現(xiàn)在成了什么樣，過去的理論物理學(xué)家能解釋觀察到的現(xiàn)象。而現(xiàn)在他們試圖解釋的卻變成了‘他們無法對某些未被觀察到的事物作出解釋的原因’。他們甚至都不擅長這一點(diǎn)?！?/p>

伽利略是第一個詳細(xì)地描述了數(shù)學(xué)與真實(shí)世界之間的聯(lián)系的科學(xué)家，的確，今天我們所看到的所有成功的物理理論都是由數(shù)學(xué)描述的。但是，也有一些偉大的思想家被數(shù)學(xué)帶跑偏的例子。

舉個例子，在17世紀(jì)，德國天文學(xué)家開普勒發(fā)展了一個詳盡的理論，利用歐幾里得幾何的“柏拉圖立體”（正多面體）來描述行星的軌道。他的假設(shè)簡直堪稱優(yōu)美，但卻是錯誤的。

物理學(xué)家經(jīng)常在他們的理論中尋求數(shù)學(xué)上的優(yōu)雅；與其同時(shí)，他們被與之密切相關(guān)的簡單概念所吸引。一些人引用“奧卡姆剃刀”(Occam’s razor)來證明這種對美學(xué)的吸引力。奧卡姆剃刀認(rèn)為，在兩個相互競爭的理論中做選擇時(shí)，更簡單的那個通常是正確的。

因強(qiáng)核力工作而獲得2004年度諾貝爾物理學(xué)獎的Franck Wilczek說：“我們希望我們找到的定律是優(yōu)美的。我們希望他們會呈現(xiàn)出對稱性，那樣它們就可以基于幾個簡單的假設(shè)來解釋清楚許多的事情，所以我們得到的會比投入的更多。

但Wilczek警告說，沒有人能確保這些原則會得到回報(bào)。盡管它們有良好的記錄，但“它們并一定都行得通。Wilczek承認(rèn)，近年來物理學(xué)似乎并沒有什么起色，但他說，部分原因是由于我們在上個世紀(jì)獲的成功太巨大了，在70年代和80年代，我們已經(jīng)發(fā)展出非常好的模型來描述這個世界，因此想要在此基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的發(fā)展將是非常非常困難的。

他說，至于超對稱性和暗物質(zhì)粒子，現(xiàn)在就放棄掉這兩種觀點(diǎn)還為時(shí)過早，“有時(shí)候，你必須要有耐心。Turok也樂觀地認(rèn)為，物理學(xué)的新時(shí)代或許就要到來——我們需要一個能夠?qū)⒘孔永碚摵蛷V義相對論聯(lián)系在一起的大膽的新想法?！盎蛟S我們需要等待的是一些年輕人站出來說，‘啊哈！這就是把所有東西統(tǒng)一在一起的方式’。

博科園-科學(xué)科普｜文：Dan Falk｜來自：原理/principia1687