弦論到底是科學還是哲學?

2021-01-21 科學之家
弦論是科學理論嗎？實驗能證明弦論的正確性嗎？爭論不休的物理學家們向哲學界尋求幫助……


弦論是理論物理的一個分支學科，其基本觀點是：自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小的線狀或圈狀「弦」。弦的不同振動和運動方式會產生出不同的基本粒子，弦振動越劇烈，粒子的能量就越大；振動越輕柔，粒子的能量就越小。弦論還認為我們所處的宇宙僅僅是某個更大系統的一個部分，人類生活在一層「膜」上，就像切片麵包中一片，還有其他完整的「平行宇宙」與我們相鄰。聽起來是不是玄妙？在過去的10年中，物理學家為了弦論的正確性爭論不休。2015年12月7日至9日，眾科學家齊聚德國慕尼黑大學（Ludwig Maximilian University），再次將弦論之爭推向高潮。


被探討的首要問題仍是弦論是否存在可證性，科學理論必須有實驗數據支撐才能證明其嚴謹性，否則就只能被歸為哲學範疇。然而以目前的科技發展水平，即使是最傑出的理論物理學家也無法證明宇宙中確實存在「弦」。但也有科學家認為，描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論有著根本性的衝突，這意味著二者不可能都正確，而弦論是唯一有可能統一「四力（引力、電磁力、強力和弱力）」的理論，也就是說弦論可能是解釋整個宇宙的「終極理論」，現在否定弦論的可證性還為時尚早。


這次會議最終仍未達成統一共識，會議主辦方表示他們已預見這一結果，但隨著實驗技術的進步和天文學方面研究成果的增多，「弦」的真實面目會越來越清晰，意見衝突的各派系最終也會走向和解之路。相關資訊來源於Nature。


小編有話說：諾貝爾獎得主羅伯特•奧曼（Robert Aumann）在論文Agreeing to Disagree中寫道：理性而真誠的真理追求，其爭論的結果必然是達成一致。


Pic Credit: R. Windhorst, Arizona State Univ./H. Yan, Spitzer Science Center, Caltech/ESA/NASA

http://www.nature.com/news/feuding-physicists-turn-to-philosophy-for-help-1.19076

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    圖片：University of Southern California弦論被視為解決量子物理和引力難題的重要候選理論。但是，弦論無法解釋宇宙發展理論中的暴脹現象，如果做不到這一點，弦論就一直會被質疑是否能夠真的成立。現在，有科學家提出了新的猜想，他們認為暴脹可以在弦論中存在一段很短的時間，並且能限制暴脹。
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    如果弦論最終被證實，那我們眼前的宇宙，再也不是一個僵硬乏味的物質世界，而是一首美麗的交響曲了。但是想像很豐滿，現實很骨感。在經過50年，無數科學家的研究，仍然只是停留在紙面上，成為一種美好的願景。要跨進現實，前面還有一道萬丈深淵的溝壑。這道巨大的不可逾越的溝壑，就是引力和量子力學的統一。
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    物理學中的弦論之爭凸顯出科學是多麼需要哲學。作者：Massimo Pigliucci，紐約城市學院哲學教授。廣義相對論是一門可靠的科學，而精神分析理論，以及馬克思主義對歷史事件演變的描述，都是偽科學。但是弦論面臨一個很大的問題:雖然一些科學家自信地認為，弦理論不僅是一種非常有前途的科學理論，而且是唯一的選擇。但是，反對者輕蔑地回應，它甚至不是科學,因為它沒有任何經驗證據。振動的弦，多維時空是不可能被實驗驗證的，他們是數學上的、形上學的推測。形上學在科學家的行話中是貶義詞。令人驚訝的是，越來越多公開和尖刻的謾罵往往集中在波普爾的學說上。到底發生了什麼？
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  • 弦論簡評
    這暗示著弦論中一個最重要的事實： 一旦弦確定了， 它的相互作用也就確定了； 相互作用不必象在量子場論中那樣額外引進。將一個相對論性弦理論量子化被證明是十分微妙的。 二十世紀七十年代當人們試圖對弦論量子化時， 一些異乎尋常的東西出現了。 其中最戲劇性的或許是閉弦的基態被證明是自旋為 2 的無質量場， 即引力子。
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  • 哲學與科學到底是什麼關係?哲學對科學起到了什麼作用?
    科學是與哲學是完全不同的認知模式。科學認知源自生命有機體的應激感應，科學，就是通過人類意識工具化的經驗類認知。給科學總結一個公式，就是：科學=感應信息+意識工具化。近現代科學，實際上就是兩個工具：一個是觀測實驗用的有形工具延伸了人的感官感應能力，一個是思維工具加強了對原感應信息進行再處理的可靠性。而哲學，按照三大類劃分，本體論（世界觀）是意識觀念部分，方法論和邏輯學是A類思維工具，倫理學其實是從倫理宗教演化而來，也是意識觀念的部分。哲學三大類，整個看都是與意識緊密相關，按照我之前對意識分類，哲學的這三大類，都屬於第II類、第III類意識信息。
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    不論是自然科學還是社會科學，都有確切的研究對象，並且能夠對這些研究對象進行檢驗、實驗，然後得出規律。比如，化學是在原子層次上研究物質的組成、結構、性質以及變化規律的自然科學。在實踐中，隨著對規律進行運用，取得了巨大的成就後，越來越多的人信服這些規律。哲學不像化學那樣有確切的研究對象，甚至都沒有一個公認的對哲學的定義。如果哲學有了確切的研究對象以後就會從哲學中脫離而出。
  • 後真相時代的科學哲學
    隨著科學研究的尺度進入普朗克標度，遠遠超出了現有實驗技術的可檢驗範圍，物理學中關於物質、時間、空間等一些基本概念的內涵被深刻地改變，正在醞釀著物理學史上一場新的革命，堪稱繼近代物理學革命與20世紀初量子論和相對論革命之後的第三次科學革命。　　從科學哲學的角度來看，20世紀科學哲學的發展與物理學發展的三個階段是同步的。
  • 弦論和諾貝爾物理學獎賭局
    弦論就此誕生。之後很多人認為，弦論實際上是意外落入人間的理論，畢竟誕生之初，就連描述理論的基本數學工具還未被發明出來。 當然，弦論本身還遠為完滿，所以又出現了許多與之競爭的其它大一統理論，比較有名的如：圈量子理論。所有這些理論的問題在於，它們能夠對現有現象提供很好的解釋，但是卻無法給出可被實驗驗證的理論預言！
  • 哲學辨析：神學是如何蛻變為科學的？
    世界唯心還是唯物？在人類尚未得到終極答案之前，一切合理的說法皆有可能！終極哲學辯論：科學與意識密切相關，科學不能解釋意識（科學尚不能解釋意識如何產生，因此不能排除意識唯心的可能性），但意識可以決定科學的性質（科學由意識建立，假若意識唯心，科學的本質也是唯心）。
  • 科學與哲學的關係,你怎麼看?
    但是說到底，無論是科學還是哲學，都是我們人類在研究它。無論是有限的還是無限的東西，我們都作為一個有限的個體在研究，並且期待這個研究事業能夠無限的進行下去。回到遠古時代，那個時候科學還不發達，很多現象我們是沒有辦法解釋，很自然的就把那些東西寄託於神靈。
  • 科學的盡頭是神學還是哲學?你怎麼看?
    科學與哲學的關係其實是很密切的，可以簡單認為哲學就是科學的「鼻祖」，科學研究的是具體的事物，而哲學研究的是抽象的事物，哲學為科學提供世界觀和方法論，而科學（自然科學）是哲學發展的基礎。科學與哲學是具體與一般，實踐與理論的關係。
  • 佛教到底是迷信還是科學?你的認知該清醒了
    那佛教到底是不是迷信？真正對佛學有研究的，就會知道佛法非迷信，佛法是要通過你自己去真修實證，開悟證悟，從而最後達到佛菩薩的境界。拜佛求佛到底會不會有感應？佛教不是迷信，承認一個真理，一個至道，每個人要想學佛，先要去接受佛教經典，先要把理論弄清楚，研究明白，佛教理論，是科學之上的哲學，是形而上道的描述。
  • 科學與哲學關係應該是科學要研究哲學
    哲學和科學歸屬兩個知識層面，哲學評價哲學，科學評比科學。若要貶評中醫，需要先懂得一些哲學，包括西方近現代哲學，用哲學角度，才有資格討論評價中醫。因為，哲學層次及層面在科學之上。在國家教育部學科設置中，哲學學科也是高於所有具體科學學科的。
  • 哲學屬於科學文化嗎,它們是什麼關係
    科學的手段也不僅僅是經驗，也是演繹，具體問題波普爾已經在《猜想與反駁》中有獨到的看法。科學本來在亞力士多德那裡從屬於哲學，哲學也是萬學之母，只不過後來被劃分了出去。但是，在現在科學發展的特殊語境下，我們也需要一些哲學思考，比如到底是還原論還是整體論，上帝到底值不值骰子，我們用的物理概念那些是虛幻的那些是真實的那些是粗暴的模型，那些概念已經深入人心而沒能質疑，總之就是不帶偏見，不先入為主，不局限於經驗，充分發揮哲學思維的批判性，解構性，建構性等。科學是微鏡，哲學是望遠鏡，缺一不可。
  • 科學的盡頭,哲學的盡頭
    總聽人說，科學的盡頭是哲學，哲學的盡頭是神學。我知道這世上有很多不可思議的地方，這世間有很多不可思議的事情。但還是簡單的覺得，所謂神學只是人類還沒有認知的事物總和，物理、化學、天文、地理、生物……細化出來，不要太多啊。哲學就是這頭和那頭的辯論，大和小的辯論，寬和窄的辯論，直與彎的辯論，空與實的辯論，宏與微的辯論。