- 哪些科学观点必须去死
- (美)约翰·布罗克曼
- 2018字
- 2021-03-30 19:37:58
18 包含任何可能性的“万金油理论”
普林斯顿大学物理学和天体物理学讲席教授，合著有《无尽的宇宙》（Endless Universe）。
基础物理学和宇宙学中有一个普遍的观点：在多重宇宙中，物理法则和宇宙特性在不同的空间片段之间随机发生变化。看起来我们需要抛弃这种观点了。根据这种观点，在我们人类能够观测到的宇宙中，其法则和属性都无法解释或者预测，因为这些都是偶然发生的。而在那些遥不可及的区域里，存在着不同的法则和属性。在整个多重宇宙中，有无穷多个不同的片段，在这些片段中，用阿兰·古斯的话来说就是：“任何可能发生的，就注定会发生，事实上，它还会发生无数次。”基于此，我将上述这个观点称为“万金油理论”。
任何观测结果，不管怎样组合，都符合“万金油理论”，没有任何东西可以反驳它。支持者似乎在为这个理论不能被证伪而洋洋得意。科学界的其他有识之士应该揭竿而起，因为一个不可被证伪的理论本身就已经超出了科学的边界。然而，除了听到少数反对的声音，大多数人对于“万金油理论”逻辑的可能性都表现出了令人惊讶的满足感（虽然在某些情况下，是勉强接受的）。各种科学期刊中都充斥着关于万金油理论的文章。这到底是怎么了？
是否有实验揭示，我们观测到的宇宙和它的根本规律过于复杂，以致科学家无法找到正常的科学解释呢？绝对不是！恰恰相反，在宏观上，最新测量结果显示，我们观测到的宇宙是非常简单的，它可以用极少的参数来描述，整体都遵守相同的物理规律，并且在各个方向上表现出均匀性特征。在微观上，欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机，日前证实了希格斯玻色子的存在，这也符合理论学家在近50年前基于完备的科学推理所做出的预测。
简单的结论要求同样简洁的解释来阐述其必然性。但为什么“万金油理论”可以包含任何可能性，甚至包括那些复杂的情况呢？动机是两个最受欢迎的理论观点——宇宙暴胀理论和弦理论，都遭遇了挫折，并且走投无路了。这两个理论原本都被认为应该产生独一无二的结果。宇宙暴胀理论本应如我们观测到的那样，推导出一个光滑的宇宙，热点和冷点以尺度不变的特性点缀其上。而弦理论本应达到的目标是，解释清楚为什么基本粒子具备精确的质量和作用力。这些理论都经过了30多年的大量投入，但理论物理学家最终发现，他们还是无法实现这些雄心勃勃的目标。宇宙膨胀一旦开始就永恒进行，并产生了一系列由“小型宇宙”组成的多重宇宙，它们的性质以任何可能性在变化着——或平整，或不平，或光滑，或不光滑，或尺度不变，或尺度变化，等等，不一而足。尽管许多理论家试图力挽狂澜，但是到今天为止，仍然没有可靠的理由可以解释，到底什么样的宇宙膨胀可以把我们观察到的宇宙造就成一个光滑的小型宇宙，而这个小型宇宙是否其他方面的特性也相当简单呢？但实际上，能满足这种光滑、连续性质的可能性还是很多的。
在弦理论领域，当科学家试图解释在1998年发现的宇宙加速膨胀现象时，发现同样多的可能性也如同爆炸般不期而至。宇宙膨胀加速被认为是源于正的真空能——一种和真空相关联的能量。本来我们指望能够获得唯一的可能性来预测宇宙、粒子和场的真空状态，结果却发现了以指数级存在的不同粒子和物理法则，真空状态的场景变得极其复杂，而这就是目前我们基于弦理论所得到的结论。据说，在这一系列可能性当中，其中必有一个包含了适量的真空能量、正确种类的粒子和场。把宇宙暴胀理论和弦理论组合在一起，各种组合方式都有可能发生，这样一来不可预测性就大大增加了。
如果从一开始就能意识到这些问题，我猜测业内对这两种理论已存在的接受度也许永远都不会出现。从历史的角度看，如果一个理论未能达到其预期目标，那么只有两种选择，要么改进，要么放弃。然而，事已至此，这些理论的使命感已经变得如此强烈，以至于一些有影响力的支持者严肃地鼓吹应该改变目标和初衷来契合这些理论。他们说，我们应该做好准备，放弃过时的想法，不要再坚持科学的理论，一定要给出明确的预测，“万金油理论”已经是科学所能给出的最好的结果了。
我可以断定，科学只有在能够解释并且预言事物的运行机制的情况下，才是有意义的。一个科学理论的价值是以它能够通过的实验测试的数量来判定的，而这种实验测试必定是不屈不挠、非黑即白、来不得半点含糊的。“万金油理论”不能排除任何可能性，从而无用；它对测试没有原则，从而无信。虽然有许多论文在讨论“万金油理论”潜在的、可观察到的后果，但这些都只是基于可能性，而不是基于必然性，所以“万金油理论”永远不会真正受到考验。
今天的理论物理学家需要优先考虑的是，宇宙暴胀理论和弦理论是否可以避免坠入“万金油理论”的深渊。如果不能解脱出来，就需要寻求新的理论来取代它们。一个不可证伪的“万金油理论”造成了与真正的科学理论之间的不公平竞争，在该领域的领导者应当勇担重任并呼吁“万金油理论”是不能被接受的，还要鼓励有才华的年轻科学家出来迎接挑战。我们越早彻底抛弃“万金油理论”，就越早能让这一重要的科学领域拨云见日。