改編自《迷失在數學中：美麗如何誤導物理學》，作者：薩賓·霍森菲爾德。版權所有©2018年。由Basic Books出版，它是珀爾修斯圖書公司的一個印記，珀爾修斯圖書公司是PBG出版有限責任公司的一個部門，PBG出版有限責任公司是阿歇特圖書集團公司的子公司。
我寫這篇文章時，正值十二月，我在慕尼黑。我正在數學哲學中心參加一個承諾回答“為什麼信任一個理論？”問題的會議。這次會議由奧地利哲學家理查德·達維德組織，他最近出版的《弦理論與科學方法》一書引起了一些物理學家的不滿。
弦理論目前是關於[基本物理學]相互作用的統一理論中最受歡迎的想法。它假定宇宙及其所有內容都由小的振動弦組成，這些弦可能是閉合的，也可能是有鬆散的末端，可能會伸展或捲曲，可能會分裂或合併。這可以解釋一切：物質、時空，是的，也包括你。至少這是這個想法。迄今為止，弦理論沒有任何實驗證據支援它。同樣參加會議的歷史學家赫爾格·克拉格將其比作渦旋理論。
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理查德·達維德在他的書中以弦理論為例，說明了“非經驗理論評估”的應用。他的意思是，要選擇一個好的理論，其描述觀察的能力不是唯一的標準。他聲稱，某些不基於觀察的標準在哲學上也是合理的，他得出結論，必須修改科學方法，以便可以僅在理論基礎上評估假設。理查德提出的非經驗評估的例子——弦理論家通常用來支援他們理論的論點——是：（1）缺乏其他解釋；（2）使用以前有效過的數學；以及（3）發現意想不到的聯絡。
理查德並不是說應該使用這些標準，而只是指出他們正在被使用，並且他為他們提供了理由。這位哲學家的支援受到了弦理論家的歡迎。其他人則不那麼歡迎。
針對理查德提出的修改科學方法的建議，宇宙學家喬·西爾克和喬治·埃利斯警告說，這將“打破幾個世紀以來將科學知識定義為經驗的哲學傳統”，並且在《自然》雜誌上發表的一篇廣為流傳的評論中，他們表達了他們擔心“理論物理學有淪為數學、物理學和哲學之間無人區的風險，而無法真正滿足任何一個領域的要求”。
我可以超越這些擔憂。如果我們接受一種新的哲學，提倡根據事實以外的東西來選擇理論，為什麼要在物理學上止步不前？我設想未來，氣候科學家會根據一些哲學家設想的標準來選擇模型。這個想法讓我
汗流浹背。
但我參加這次會議的主要原因是，我想要得到吸引我從事物理學的問題的答案。我想知道宇宙是如何開始的，時間是否由單一的瞬間組成，以及是否真的可以用數學來解釋一切。我不期望哲學家回答這些問題。但也許他們是對的，我們沒有取得進展的原因是我們非經驗的理論評估很糟糕。
哲學家們肯定是對的，我們在制定理論時使用了觀察充分性以外的標準。科學透過生成和隨後測試假設來運作只是故事的一部分。測試所有可能的假設是根本不可行的；因此，今天的大部分科學事業——從學術學位到同行評審再到科學行為準則——都致力於從一開始就識別好的假設。各個領域的社群標準差異很大，每個領域都採用自己的質量過濾器，但我們都使用一些。在我們的實踐中，如果不是在我們的哲學中，預選假設的理論評估長期以來一直是科學方法的一部分。它不能免除我們進行實驗測試，但它是進行實驗測試的必要操作。
因此，在物理學的基礎領域，我們一直都在根據實驗測試以外的理由來選擇理論。我們不得不這樣做，因為我們的目標通常不是解釋現有資料，而是開發我們希望以後進行測試的理論——如果我們能說服某人去做的話。但是，在測試之前，我們應該如何決定研究哪個理論？實驗者又如何決定哪個理論值得測試？我們當然會使用非經驗評估。只不過，與理查德不同，我不認為我們使用的標準非常哲學。相反，它們大多是社會和美學方面的。而且我懷疑它們是否能自我糾正。
從美學出發的論點在過去使我們失敗了，我擔心我現在正在目睹又一次失敗。
“那又怎樣？”你可能會說。“最終不總是解決問題了嗎？”是的。但是，撇開如果科學家不被美學分心，我們可能會走得更遠這一事實不談，物理學已經改變——並且還在不斷變化。在過去，我們能勉強應付過去，是因為資料迫使理論物理學家修改構思不佳的美學理想。但是，我們越來越需要首先有理論來決定哪些實驗最有可能揭示新的現象，而這些實驗需要花費數十年的時間和數十億美元才能完成。資料不再主動來到我們面前——我們必須知道在哪裡獲取它們，而且我們負擔不起到處搜尋的代價。因此，新的實驗變得越困難，理論家就越需要小心，不要在沉浸在美麗的夢想中時不知不覺地陷入死衚衕。新的需求需要新的方法。但哪些方法呢？
我希望哲學家們有一個計劃。