物理研究者是否有懷疑物理學正處於困境？當我說物理時，我指的不是應用物理，材料科學或者Murray-Gell-Mann所說的「卑劣態的物理（squalid-state physics）」。我說的是那種最宏大的、試圖去理解現實的物理學。宇宙從哪裡來？它是由什麼組成的？它的運作遵從何種規律？甚至宇宙真的存在嗎？我們在這裡是純屬幸運，抑或我們的存在是某種必然？
20世紀80年代，霍金和其他重量級人物宣稱物理學正處在「終極理論（final theory）」或者「萬物理論（theory of everything）」的邊緣，它們能夠回答上述那些宏大的問題並解開現實的謎團。我成為科學作者某種程度上也是因為我相信他們的說法，但到20世紀90年代初，我變成了一個懷疑者。萬物理論（theory of everything）的一個主要競爭者認為，所有自然粒子和作用力，包括重力，都源於在9個以及更多維度上蠕動的無窮小的弦粒子（stringy particle）。
問題是沒有可行的實驗能夠探測到弦或者其它維度。弦理論學家Edward Witten被一些人認為是在世的最偉大的物理學家，1991年，我和他一起提出了弦理論（string theory）的可測試性問題。他強調弦理論（string theory）「不可思議的一致性，非凡的優雅和美」。他向我保證「美麗但出錯的理論及其罕見，能達到弦理論萬分之一高度的錯誤理論還從來沒見過」。
Witten主要是說弦理論（string theory）美到不可能出錯。我在2014年採訪他時，他說他對於弦理論「是條正道」依然非常自信，即使它和以前一樣仍缺乏證據。
弦論只是不能被實驗證實或證偽的幾個流行的物理觀點之一。其他還包括多重宇宙理論（multiverse theories），它認為我們的宇宙只是在許多宇宙中的一個，而關於宇宙誕生的理論稱為暴脹論（inflation）。我曾在《科學的盡頭（The End of Science）》這本書中探討過，對這些高度推測性理論的執著，表明物理學正在撞向不可逾越的邊界。
但我能知道什麼？我只是個科學記者！對於更具權威性和最新的物理學評論，請看Sabine Hossenfelder迷人而又坦誠到讓人難受的新書——《迷失於數學：美感是如何將物理學指向歧途的（Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray）》。專攻量子引力的Hossenfelder，因為相信物理是理解現實的最大希望，20年前成為一名物理學家。在理想情況下，通過與數學邏輯和實驗證據相結合，物理學能幫助我們克服一廂情願和其它偏見。
《迷失於數學（Lost in Math）》講述了Hossenfelder的幻滅，她意識到例如對美的痴迷這種主觀因素已經影響了物理學。美學思考在指引物理學家對弦理論（string theory），宇宙暴脹論（inflation），超對稱理論（supersymmetry），多重宇宙（multiverses）以及許多量子力學解釋的判斷。
物理學家看來堅持著濟慈的古老格言：真理等於美。在缺乏數據的情況下，該原則將物理學下降為品味而非真理。你喜歡弦理論（string theory）和巴赫，但我更愛循環空間理論（loop-space theory）和披頭四。「我再也不能確定我們在這幹什麼了，物理學的根基，是科學，」 Hossenfelder寫道，「而且如果不是的的話，我為什麼還要在這浪費時間？」
讓《迷失於數學（Lost in Math）》與其他物理學家所著的書不同的是，Hossenfelder所做的使她更像一個記者，她有一個很受歡迎的的博客——「逆反應」。在她書中我最喜歡的部分裡，她拜訪了一些物理學家並交流了領域內的問題。她的一些受訪者，包括卓越的前輩Steven Weinberg，Frank Wilczek和George Ellis，以及離經叛道的George Ellis，都出乎意料的坦誠。Wilczek擔心物理學已成為「後經驗學」，他把這種處境形容為「可怕，太可怕了」。
物理學家看樣子缺乏對實驗證據和可測試性的關注，Ellis表示，這不只對物理不利，這事關整個科學。「科學正在度過一段艱難時光」他說，「所有對疫苗接種，氣候變化，轉基因作物以及核能的談論，都表露著對科學的懷疑。理論物理學應該是科學的基石，是那塊最硬的石頭，昭示科學如何被完全地信任。而如果我們開始對此放寬要求，我認為對其他領域而言後果將十分嚴重」。
Hossenfelder列舉了除了審美偏好之外其它物理學的認知偏差。它們包括確認偏誤（confirmation bias），沉沒成本謬誤（the sunk-cost fallacy）和社會期望偏誤（the social desirability bias）。在解釋後者時，Hossenfelder評論道，「如果部落首領身後站著十幾個帶長矛的人，你不會告訴他他的帳篷會發臭」。儘管如此，Hossenfelder還是勇敢地宣稱「這個帳篷臭氣燻天」。
當然，認知偏差困擾的不僅是物理而是整個科學。它們幫助解釋科學的可重複性危機和收益遞減規律（diminishing returns）。「當今幾乎所有科學家都在資金和誠實之間有著不可告人的利益衝突」 Hossenfelder寫道。
可是，也許因為她同樣是沉沒成本謬誤的受害者，Hossenfelder不能放棄她已經投入這麼多時間的努力。她在本書結束時表現了一種樂觀態度。她拒絕接受「物理學的成功屬於上個世紀，現在是神經科學、生物工程或者人工智慧（這取決於你問的是誰）的世紀」這種宣稱。她說，「我得到了一筆新的研究資金。有許多工作要做。物理學的下一個突破就在這個世紀。它會很美。」
有些東西擁有幾乎讓人無法忍受的痛苦以及，是的，美麗——人類努力去實現一個宏偉的目標，雖然久經挫折。但正如Hossenfelder所說，對於物理學家的成功「多久才算久」？問得好。在哪一刻，如果有的話，物理學家會斷定他們無法完成他們的探索，因為存在是無解之謎？
作者簡介
John Horgan
John Horgan領導史蒂文斯技術學院的科學寫作中心（Center for Science Writings at the Stevens Institute of Technology）。他出版的書籍包括《科學的盡頭（The End of Science and The End of War）》
本文觀點僅代表作者，不代表《科學美國人》。
（翻譯：陳馥豔；審校：潘燕婷）
文章來源[Scientific American]：
https://blogs.scientificamerican.com/cross-check/how-physics-lost-its-way/