為何要信任理論？物理學家和哲學家對科學研究方法展開辯論
2020-07-13 天文在線100個物理學家和哲學家相聚在慕尼黑重新評估科學領域中的一個核心問題：「為什麼要相信一個理論？」在今年喬治·埃利斯和喬絲在«自然»上發表的一篇文章上，他們表達了關於現在的發展對理論物理領域的影響的擔憂，特別是去解決基礎問題的不可靠的嘗試，關於時間，空間，和物質。他們的文章刺激了這次會議的召開。
埃利斯和喬絲發現，越來越多的物理學家已經強烈相信沒有經驗確認的理論的可行性。這種趨勢主要表現在對於量子引力理論的追問，特別是弦論，和宇宙學理論。宇宙學理論宣稱早期宇宙引起了多元宇宙。為什麼科學家相信那些還沒有被實驗驗證的理論？有時候更糟，這些理論甚至不能在理論上被驗證。那這還是科學嗎？
慕尼黑會議的組織者之一哲學家理察·道伊德已經發現了相似的趨勢，並在他的書«弦論和科學研究方法»中爭論弦理論學家特別使用一種「無經驗理論確認的科學方法」。這種方法在理論的提升完善階段被使用，並在收集指示的基礎上確立。這種收集指示增加了物理學家對於理論能描述自然本質的自信。例如，這些指示是不同的方法解決一個問題的數量，一個新的理論和一個已經確認的理論的聯繫的緊密程度，和這個理論能引發的意外的發現的數量。
當道伊德專注於弦論的時候，沒有經驗確認的理論已經被使用了，而且已經在理論物理研究中使用了很長一段時間了。到目前為止缺少的是一個合理的哲學基礎。道伊德的觀點提供了一個基礎。不必說，弦論學家對於現在他們的方法有哲學的支持是很高興的，但是並不是每一個人都願意看到科學的方法被削弱。這就是激勵埃利斯和喬絲去「保衛物理完整性」的動力。現在研討會討論的是以下問題：在哪種情況下，這種沒有經驗確認的理論是合理正確。
這是一個急需解決的問題。當物理學已經變得成熟吧，用實驗驗證新的，更基礎的理論變得更加困難。一些已存的理論因為太難去驗證以至於人們認為在可知的未來都無法進行驗證。過去的方法不再適用。諾貝爾文學獎得主戴維·格羅斯說：「我們處在一個科學的不同時代。」
格羅斯為了找到一個好的策略參加了這次研討會。特別地，他很擔心多元宇宙思想的普及程度，我們的宇宙只是萬千宇宙中的一個的猜測，每一個宇宙都有不同的物理定律。「我希望我可以讓哲學家在對於多元宇宙的討論中起到重要作用，這也是我正擔心的點，」當格羅斯在講述他參加研討會的動機的時候所說，「這是一個危險嗎？去討論多元宇宙是合理的嗎？」
格羅斯在卡洛·羅韋利之後通過介紹弦理論的最新進展開展了這次研討會，卡洛研究的是和格羅斯對立的項目：圈量子引力理論。格羅斯認為弦理論是無可替代的，現在所有的物理定律都能和其完美的適應，繼續研究是有很好前景的。羅韋利反對這個觀點，他說弦理論就是錯的，不可替代的理論是沒有根據的，因為很多人都在研究可替代的理論。相反，羅韋利指出，弦理論的普及是存在社會原因的。他解釋，圈量子引力理論的前景是沒有被客觀評估的。這和格羅斯的觀點相牴觸，因為格羅斯堅持認為圈量子理論在幾十年前已經被評估了，而且很多人都認為這不是一個好的方法。
在研討會中，關於科學理論的測評是否會被社會因素影響是一個持續的主題。戴維認為非經驗性的理論評估正確地捕捉到了一個理論正確的可能性，依賴於科學家們的客觀判斷。但這只是理想化的場景，就像理想化在同期的經濟生活中，消費者是完全理智和有充分信息的。很清晰的是這不是一個現實的假設。但不清楚的是，社會以因素和科學測評有多相關。
另一個反覆出現的擔憂是公眾的看法。哲學家馬西莫皮格裡奇提問，我們是否應該走向一個可能對我們信任科學產生負面影響的新的科學戰爭。他提醒觀眾，「這場辯論是公開進行的」，而他一直在現場參與。
理察·戴維指出，公眾看法的部分擔憂是術語的問題。當他講起理論的確認時，他確信我們沒有最終確認理論，而是一個逐漸增強理論是正確的可信度的過程。
然而羅維利認為這些詞彙太繁冗了。他更喜歡一個謹慎的術語，就像「非經驗性的理論評估」。斯拉瓦·穆哈諾夫說，部分的責任歸咎於科學記者，他們總是就高度投機的話題發表「新聞」。普通的讀者無法從科學媒體中推斷出來有多少有爭議的觀點。
研討會以一種有活力的方式進行。戈登·凱恩解釋說，弦理論可以做出預測。他宣稱他的團隊展示出弦理論可以準確的預測希格斯質量的觀測值。這對於戴維·格羅斯來說是一個過於誇張的言論，戴維打斷戈登並說「這不是被廣泛接受的。」賈德瓦力沒那麼禮貌「我敢用你的晚餐打賭，我可以證明它是錯的。」賈德瓦力接受凱恩的觀點：「讀一下這篇論文，我並不需要去讀它，因為我知道它是錯的。」一個在觀眾席上的哲學家抱怨說他想聽到剩餘的談話。「這就是我們所說的科學方法的一部分。」格羅斯對哲學家解釋說。
當討論繼續時，哲學家克裡斯·蘇特裡奇哀嘆「移動門柱問題」。如果一個理論的預測，就像超對稱粒子的出現一樣，可以一直符合新的數據（例如未被發現的數據），這讓在現實中很難檢驗一個理論。「很多懷疑論的原因是『我們如何解決它？』面對這樣的靈活性，我們如何使有意義的測試成為可能？」
哲學家拉丁·達達什蒂的討論可能最接近答案。如果物理學家不得不依靠非經驗性的理論評估，這就需要他們花更多的注意去講清楚他們的假設。他爭論：「總是會存在限制，所以沒有可替代物。」達達什蒂總結到：當假設沒有被完全揭示，這將會帶來危險，可替代物將被永遠拋棄。
在會議的最後一天我說物理學家在實踐時確實是用未被揭示假設：他們用美學的判斷去選擇方法。哲學家埃琳娜·卡斯特拉尼講述了弦論的歷史：「這個理論被認為是很漂亮的，而且它有一個很吸引人的數學結構，獲得了現實狀況和深度物理理論的一致同意，於是從直覺上就感覺弦論和物理世界多少是有一些關聯的。」但是憑什麼漂亮是評估的一個有價值的標準？這個問題被歷史學家克拉夫提出，他認為理論過去被認為是優美的，但現在被認為是錯誤的：例如穩定的宇宙的理論，原子渦動說，大一統理論。
對於研討會的任務是是否有可替代的理論來替代弦理論，可替代理論在參與者中還不能完全呈現。當弦理論發聲時，除了羅韋利，沒有人會對量子引力提出其他的研究方法。最明顯的遺漏是漸進安全重力。當然，在研討會上也有一些對於多元宇宙的懷疑，但只有很少的人支持這些懷疑。
弦理論家喬波爾欽斯基，本打算提出支持多元宇宙的論點，不幸的是，他在短時間內取消了他的參與。他的討論被戴維·格羅斯替代。格羅斯自己不喜歡多元宇宙的觀點，但他認為提出一個與自己觀點相反的想法是一個好的做法。假扮波爾欽斯基，格羅斯認為我們生活在多元宇宙的概率是94%.觀眾們都笑了。格羅斯堅持說：「這很有趣。」，但並沒有說服力。在他扮演喬波爾欽斯基角色的時候，格羅斯強烈反對弦理論學家研究弦理論是因為社會因素。
羅韋利感覺在研討會上的這種具有攻擊性的腔調被誤導了，他說：「沒有人懷疑弦理論是有趣的。」但是格羅斯有他自己的擔憂：「因為有一群人在他們的博客或者是書上發表攻擊弦理論的言論，公眾會被迷惑。」當其中的一個博客主經常寫一些量子引力理論，這種評論冒犯到我了。現實是，科學博客主（就像彼得·沃伊特，伊桑·西格爾，包括我自己）最大的任務已經變成清理草率的科學新聞。誇大宣傳是一個確實存在的問題，但這並不意味著博客主就要對此負責。
慕尼黑會議強調了很多研究基礎問題的物理學家的擔憂。這是一個早該發生的辯論，但是格羅斯所期待的解決策略並沒有出現。反而，越加清晰的是物理學家和哲學家同樣才剛剛開始理解這個問題。當經驗性的確認太過於遙遠的時候怎麼繼續進行是一個需要未來調查研究的問題。似乎類似的研討會將在未來繼續展開。然而，對於斯拉瓦穆·哈諾夫，情況是很清晰的：「將任何理論都只在實驗的基礎上建立是錯誤的，將每個理論從實驗中剝離也是錯誤的。真正的真理是在二者之間。」
作者: Starts With A Bang
FY:傅紅寧
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