來源:環球科學公眾號
弦論是科學嗎？過去十年來，物理學家和宇宙學家一直在爭論這個問題。如今，這個社群開始向哲學尋求幫助。
2015年12月初，為了控訴理論物理的部分分支與實驗科學脫節的現象，一群吵得不可開交的物理學家找到科學哲學家，一起舉辦了一個不同尋常的研討會。按照會議組織者的說法，科學方法的完備性以及科學在大眾中的形象正處在危急關頭。
一年前，南非開普敦大學的宇宙學家喬治·埃利斯（George Ellis）和約翰斯·霍普金斯大學的天文學家約瑟夫·西爾克（Joseph Silk）在《自然》雜誌上發表文章表達對物理學的擔憂，稱理論物理正遭遇「一個令人擔憂的轉折」（G. Ellis and J. Silk Nature 516, 321–323; 2014）。而這次（2015年12月7日至9日）在慕尼黑大學舉行的研討會，就是為了討論這個問題。
「一旦遇到難以應用到可觀測的宇宙的基礎理論，」他們寫到，一些科學家就會爭辯說，「如果一個理論足夠優雅並且解釋清晰，那它就不需要實驗檢驗」。
會上討論的第一個問題就是可測性。看一個科學理論是否成立，科學家常常會去檢驗，是否存在一種能在原則上把它排除，或者說將其「證否」的實驗。這就是哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）在20世紀30年代提出的理論。埃利斯和西爾克在文章中指出，某些領域的一些理論物理學家已經偏離了這個指導原則——甚至辯稱應放寬驗證科學理論之真偽的條件。
兩位作者把弦論作為主要例子。為了使相對論和量子力學相容，弦論用無限細的弦來代替基本粒子。今天的科技無法探測如此微小的弦；但一些人辯論道，即使實驗永遠不能測出弦的存在，弦論也值得探索，就是因為它看起來是很多難題的「正確」解答。
埃利斯和西爾克同時提到了另一個看似背叛了「波普爾主義」的理論：多重宇宙理論，該理論聲稱大爆炸產生了許多宇宙，其中大部分都與我們的宇宙迥然不同。
但在開場演講中，加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的理論物理學家大衛·格羅斯（David Gross）說，這兩種理論有本質的區別。他把弦論列為「原則上」可以測量的理論，所以完全是科學的，因為弦的存在將來或許可以探測。
他說，更讓人感到困擾的是類似「多重宇宙」這樣的概念，因為從我們的宇宙很可能觀察不到這些假設的宇宙，甚至在原則上都是做不到的。「僅僅因為現階段無法驗證弦論就說它不是科學，這是非常荒謬的。」格羅斯說。格羅斯對於強核力的研究使他在2004年分享了諾貝爾獎，而且該研究在實驗中得到了很好的驗證。他對弦論也有重要貢獻。
來自法國艾克斯馬賽大學的理論物理學家卡洛·洛夫裡（Carlo Rovelli）參與了會議，認同「弦論現今不可測不代表不值得研究」的觀點。但埃利斯和西爾克的文章的主要針對的是慕尼黑大學哲學家理察·戴維（Richard Dawid）在他《弦論與科學方法》（Cambridge Univ. Press, 2013）一書中的觀點。戴維寫道，弦論學者已經開始遵循貝葉斯統計的原理，即在已有知識的基礎上估計特定預測正確的概率，並在不斷獲得新知識的過程中不斷修正預測。但是，戴維指出，物理學家已經開始使用純粹的理論因素（比如理論的內在自洽性，或者缺乏可靠的替換者）來修正預測，而不是依據真實的數據。
會議上，格羅斯認為，缺乏替換理論使得弦論更有可能是對的。洛夫裡持相反觀點，他在圈量子引力領域工作數年，斷然否定了沒有可用的替換理論的假設。與此同時，埃利斯不認同理論因子會有更高的成功概率。「我對貝葉斯主義的回應是：新的證據必須是實驗證據。」他說。
其他人圍繞「使用貝葉斯統計來支持弦論」提出了其他看法。德國法蘭克福高等研究院的扎比內·霍森費爾德（Sabine Hossenfelder）說，弦論的流行或許讓人們以為這是唯一方法。社會學因素或許幫助弦論積攢了人氣，她說：「舉個例子，年輕的研究人員可能會轉向弦論，因為相比其他知名度低的領域，從事弦論可能有更好的工作前景。」
來自丹麥的奧胡斯大學的科學史學者黑爾格·克拉格（Helge Kragh）從歷史的角度看待這些事情。「之前也有人建議說我們需要『新的科學方法』，但是使用其他標準替換『實驗上的可測性』的嘗試都失敗了，」他說。好在問題只局限在物理學的少數領域中，他補充道。「弦論和多重宇宙在大多數物理學家工作中只佔很小比重。」
洛夫裡對此並沒有感到寬慰，他強調了明確區分由實驗建立起來的科學理論和試探性理論的重要性。「如果大街上有人攔住你，並對你說『你知道世界是由弦構成並且存在平行世界嗎？』這種感覺相當糟糕的。」
臨近會議結束，物理學家仍然爭論不休，完全沒有達成共識。與埃利斯、西爾克等人一同組織這次會議的戴維說他並不指望人們能從根本上改變立場。但他希望人們或許能在交流中「建立更加融洽的關係」。埃利斯建議採用更加沉浸式的討論形式，比如為期兩周的暑期學校，這對達成共識或許更加有效。（ 撰文：達維德·卡斯泰爾韋基（Davide Castelvecchi）翻譯：寒冬）弦論和多重宇宙，這些難以驗證的理論算不算偽科學？
本文來源：網易科技報導 責任編輯： 王真_NT5228