科學被認為是基於事實和理論的, 但物理學呢?

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科學是經驗性的 。經驗的東西意味著它主要處理的是事實、資料和現象,可以透過人類的感官或儀器輕易地觀察到。典型的科學實驗方法從根本上說都是經驗性的,因為事情的發生是被觀察到的。

不過,實驗並不總是科學的一部分。在人類歷史的大部分時間裡,實驗根本不是弄清世界如何運作的最有效途徑。像托馬斯-霍布斯這樣的17世紀偉大而博學的人堅定地反對實驗,因為他們認為實驗的控制性太強,太人工化,無法真正瞭解事物的本質。工匠的人工製品,如羅伯特-波義耳的機械氣泵,根本不值得信任。

相反,這些亞里士多德主義者會透過觀察自然發生的事件來做科學,並盡力用抽象的理性來解釋這些現象。

然而,自1660年代左右起,實驗在科學中發揮了越來越大的作用,這被稱為 “科學革命”,但並不是毫無爭議的。如今,實驗是每個中學生科學教育的關鍵部分,不能沒有它們,它們是界定和區分科學學科與人文和藝術學科的關鍵所在。

科學被認為是基於事實和理論的, 但物理學呢?

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弦理論認為,物質是由在儘可能小的長度尺度上以不同方式振動的弦組成的。

現代物理學和絃理論

現在,現代物理學可以說是第一個突破了這一長期的實驗學科。理論物理學中的某些領域,如弦理論是目前非常流行和成功的範例,但卻沒有任何一個實驗。

弦理論家從來沒有做過實驗,他們也沒有提出一個可能進行的實驗。弦理論中從未出現過任何有用的東西。與此同時,量子力學正在湧現出諸如量子計算機等技術。

當然,你可能會說,弦理論太新,太前沿,沒有什麼實驗意義。但是,弦理論可以追溯到20世紀60年代末,它已經有50多年的歷史了。 到了20世紀70年代的某個時候,已經有成千上萬的實驗驗證了量子理論的預言。那麼,我們就不能用弦理論的“年輕”來解釋沒有任何重要的實踐或經驗結果了。

弦理論確實有一些有利於它的論據,雖然它不是經驗性的。理查德-達維德(Richard Dawid)是一位由物理學家轉行的哲學家,他認為既然弦理論沒有可行的競爭者,我們應該採取 “觀望 ”的態度,然後再把它排除在非經驗性之外。

首先,弦理論具有連貫性和內部一致性。當然,連貫性和一致性並不意味著某件事情是真實的,但如果某件事情是真實的,它肯定必須是連貫和一致的。

除此之外,弦理論是第一個不包含 “自由引數 ”的主要物理理論。物理學中的自由引數實際上是一個常數,它被插入方程中的某個地方,以使數字相匹配。這些常數只能透過實驗來計算。例如,萬有引力方程(F = GMm/r²)包含引力常數G,在它被實際經驗測量之前是完全不受約束的。

這樣的常數隨處可見:宇宙學常數(空間的能量密度)、哈勃常數(宇宙從一個點向外膨脹的速度)、玻爾茲曼常數(氣體的能量含量與其測量的溫度有關),以及其他無數的常數。這些常數的出現可能是因為它們是 “自然的”,或者僅僅是因為人擇原理。

然而,弦理論沒有不受約束的引數。總之,在理論上是這樣的。達維德認為,弦理論因此可能是最終的理論,沒有任何東西可以取代它,因為弦理論對宇宙的描述非常優美,在最小的長度尺度上都能發揮作用。

所有這些對弦理論的支援並沒有減弱弦理論沒有經驗基礎這一核心問題。問題是:這重要嗎?

後經驗主義科學

如果卡爾-波普爾爵士的哲學可以作為參考的話,那麼它絲毫沒有道理。波普爾斷然否定科學中的任何驗證或證明,並說科學只能由可以被證偽的理論組成。任何不能被證偽的東西都屬於偽科學,或形而上學。波普爾把精神分析和馬克思主義都歸入這一類,因為它們作為理論都太靈活和可塑性強了,而且都能以這樣一種方式來容納它們所呈現的任何事實,以至於沒有什麼能證明這些理論是錯的。

後事實,還是前事實?

不管批評家怎麼說,弦理論已經發生了,正在發生,並可能在未來很長一段時間內繼續發生。我想起了20世紀初美國專利局局長查爾斯-荷蘭-杜爾(Charles Holland Duell)的那句名言。

一切可以發明的東西都已經被髮明瞭。

杜爾的天真在當時肯定是錯誤的。並不是說每一個可以解釋一切的理論都已經被理論化了,也不是說所有需要解釋的東西都已經被記錄下來了。

另一方面,批評家不可能知道弦理論最終不會提出預測和使用。其他一些批評後經驗物理學的人指出,弦理論可能會得到超對稱粒子的經驗證據的支援,儘管不確定我們目前的粒子對撞機是否真的能夠探測到必要的能量來做到這一點。儘管如此,這至少是弦理論可能要接受的一個前瞻性測試。

物理學,尤其是弦理論,是後事實嗎?我們是否已經過了需要實證支援的階段,而弦理論卻被其內在優點所證明?

或者,相反,弦理論是前事實?我們是否只是沒有進展到可以收集相關事實來支援或證偽弦理論預測的地步?

不管是哪種情況,這都不重要。弦理論的勢頭是這樣的,以至於需要一個巨大的正規化轉變來轉移該領域目前所吸引的大量研究工作。無論弦理論是嚴謹的科學、猜想的神學,還是純粹的、沒有基礎的數學,對於弦理論是否會被完成,都沒有絲毫關係。

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