不能完全檢驗的理論對物理學還有用嗎？

是什麼決定了一個想法是否合理科學？這個問題已經被哲學家和科學家廣泛討論過，這是因為它不僅僅是一個抽象的概念，「是什麼使一些設想變得科學或者不科學」決定了它是否應該在課堂上教授或者由獲得研究資助。

在大多情況下，答案相對簡單。例如，與陰謀論相反，地球不是平的。所有的證據都支持地球是個球體，因此，基於地平論的陳述是不科學的。

然而，在某些情況下，應該在何處以及如何劃定科學界線始終被熱議。其中一個標準是由著名科學哲學家卡爾·波普（Karl Popper）提出的，他認為科學理論必須「可證偽」。

科學理論的可證偽性

波普在他的經典著作《科學發現的邏輯》（The Logic of Scientific Discovery）中寫道，一個不能被證明是錯誤的理論，即一個能足以涵蓋所有可能的實驗結果的理論，在科學上是無用的。他認為，一個科學觀點必須包含其自身被推翻的關鍵：它必須做出可以檢驗的預測，如果這些預測被證明是錯誤的，那麼，這個理論就必須被拋棄。對於無法證偽的科學理論，必然是錯誤的，需要被拋棄。

然而，這種可證偽性要求給理論物理的某些領域留下了什麼？

例如，弦理論涉及的物理是非常小的長度尺度，任何可預見的實驗都無法達到。宇宙暴脹理論解釋了可觀測宇宙的許多特性，但它本身可能無法通過直接觀測得到驗證。一些批評家認為，這些理論是不可證偽的，因此，它們具有可疑的科學價值。

可證偽性的缺陷

與此同時，許多物理學家與科學哲學家站在同一立場，他們指出波普的模型存在缺陷，因為可證偽性在識別明顯的偽科學方面最有用，比如地平論，但在判斷從科學既定範式中發展出來的理論方面，相對不那麼有用。

新罕布夏大學的理論物理學家Chanda Prescod-Weinstein表示：「我們應該擔心自己的傲慢，可證偽性很重要，但要記住，大自然是為所欲為的。在我看來，任何一代人認為自己已經解決了所有能解決的問題，都是極度自大的。」

麻省理工學院的粒子物理學家Tracy Slatyer對此表示贊同，她極度擔心，可證偽性可能會阻止新想法的萌芽，扼殺創造力。Slatyer指出：「在理論物理學中，我們所研究的絕大多數想法都是錯誤的。它們可能是有趣的想法，可能是美好的想法，可能是華麗的結構，只是在我們的宇宙中無法實現。」

粒子與實踐哲學

以超對稱（SUSY）為例。超對稱性是粒子物理標準模型的擴展，其中每個已知粒子都與一個對應的超對稱粒子配對。該理論是時空數學對稱性的自然產物，其方式與標準模型本身相似。它在粒子物理學中得到了很好的證實，即使超對稱粒子可能超出了物理學家的實驗範疇。

超對稱理論可能會解開現代物理學中的一些重大謎團。首先，由於這些超對稱粒子的存在，使得希格斯玻色子的質量比量子力學預言的要小。

俄克拉荷馬大學的物理學家Howard Baer指出，量子力學認為希格斯玻色子的質量應該高到可能的最大質量尺度。這是因為在量子理論中，質量是許多參與相互作用的不同粒子的貢獻結果，而希格斯場賦予了其他粒子質量，並積累了許多這樣的相互作用。然而，希格斯粒子的實際質量並不大，這需要一個合理的解釋。

如果超對稱粒子出現在一定的質量範圍內，它們對希格斯粒子質量的貢獻自然而然地解決了這個問題，這一直是超對稱性理論的一個論據。到目前為止，大型強子對撞機還沒有發現任何在自然性範疇內的超對稱粒子。

然而，超對稱的廣義框架可以允許更大質量的超對稱粒子，而這些粒子有可能被大型強子對撞機探測到，也可能探測不到。事實上，如果放棄了自然性，超對稱理論根本沒有提供一個明顯的質量尺度，這意味著超對稱粒子可能超出了人類已有的粒子加速器的探測極限。這一點讓一些人感到不安，如果沒有明顯的質量尺度來指導對撞機找到超對稱粒子，那麼，這個理論是可證偽的嗎？

暗物質研究也面臨同樣的問題。儘管有強有力的間接證據表明，有大量的物質在所有波段的光都是不可見的，但粒子實驗尚未發現任何暗物質粒子。暗物質粒子可能是無法直接探測到的。一些物理學家認為，我們需要考慮另一種引力理論。

暗物質模型可以成立或者被推翻，但到目前為止，暗物質模型經受住了所有的考驗。沒有其他的引力理論可以解釋簡單的暗物質模型所能解釋的所有現象——從星系的行為到宇宙微波背景的結構。物理學家接受暗物質的概念，因為它能起作用。

理論是否科學該由誰決定？

加州理工大學的宇宙學家Sean M. Carroll認為，不少非常有用的理論都有可證偽和不可證偽的預言。有些可能在原則上是可測試的，但在現有科技水平無法實現。很多粒子物理模型都屬於這一類，但這並不妨礙物理學家發現它們的用處。超對稱作為一個概念可能是不可證偽的，但在廣義框架內的許多特定模型肯定是可證偽的。目前有關暗物質存在的證據都是間接的，即使從未直接發現暗物質粒子，這些證據也不會消失。