為什麼弦理論仍然“連錯誤都算不上”

物理學家、數學家和博主彼得·沃伊特抨擊了弦理論、多元宇宙、模擬宇宙和“偽物理學”

彼得·沃伊特在紐約市的科學遊行中展示,他說自從十多年前他在他的著作《連錯誤都算不上》中批評弦理論以來,弦理論的問題變得更加嚴重。這些問題包括“旨在將弦理論與已知現象聯絡起來的模型的複雜性、醜陋性和缺乏解釋力,以及在提出理論的連貫表述方面持續失敗。”

帕梅拉·克魯茲

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


從最好的方面來說,物理學是所有科學領域中最強大和最精確的,但它在胡說八道的能力上甚至超過了心理學。為了保持物理學的誠實,我們需要像彼得·沃伊特這樣的看門狗。他以斷言弦理論而聞名,弦理論幾十年來一直是物理學統一理論的主要候選者,但它存在如此多的缺陷,以至於它“連錯誤都算不上”。這個短語(歸功於沃爾夫岡·泡利)是他廣受討論的 2006 年著作(見我的書評)以及他的熱門部落格的標題,該部落格於 2004 年推出。沃伊特擁有哈佛大學和普林斯頓大學的物理學學位,自 1989 年以來一直在哥倫比亞大學教授數學,他在部落格中追蹤數學和物理學,他的一些即興創作(比如最近一篇關於李群和李代數之間差異的文章)嚴格來說是為專家準備的。但他為像我這樣的非專家提供了大量清晰、非技術性的解釋。我認識沃伊特已經十多年了,他是個好人。他可能很直率,但他總是公平的,而且他不會沉迷於廉價的攻擊、冷嘲熱諷或譁眾取寵。下次媒體吹捧物理學或數學領域的所謂突破時,請檢視《連錯誤都算不上》以獲取真實內幕。沃伊特和我最近進行了以下電子郵件交流。——約翰·霍根

霍根:你從寫部落格中獲得的最大樂趣是什麼?

沃伊特:因為部落格,我獲得的最有價值的經歷是,它讓我與我非常尊敬的人取得了聯絡,他們發現這個部落格有用或有趣。有時這是一次面對面的會面,有時我透過電子郵件收到了某人的來信,有時是透過部落格上的評論。當一篇部落格文章吸引了有見識的人參與討論,他們有一些有趣的事情要說,並且欣賞我正在努力做的事情時,那是一種極大的樂趣。


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霍根:你最近譴責了“偽物理學”。那是什麼?記者是主要責任人嗎?

沃伊特:我所說的“偽物理學”是指關於物理學的偽科學主張,這些主張與“假新聞”具有一些共同特徵,特別是關於基礎物理學的誤導性、過度炒作的故事,宣傳空洞或不成功的理論思想,並帶有點選誘餌標題。那些最應該為此負責的是參與其中的物理學家,他們應該更清楚,並且意識到他們宣傳其工作的方式會誤導人們。記者需要對科學家告訴他們的事情持懷疑態度,但通常他們或多或少準確地報道了信譽良好的物理學家提出的令人印象深刻的主張,並且無法很好地評估這些主張。

霍根:你仍然認為弦理論“連錯誤都算不上”嗎?

沃伊特:是的。我關於這個主題的書是在 2003-4 年寫的,我認為自那以後發生的事情已經證明了書中關於弦理論的觀點是正確的。來自大型強子對撞機的實驗結果表明,沒有證據表明弦理論家所說的額外維度或超對稱是弦理論的“預測”。經過十年的研究,該理論的內部問題甚至更加嚴重。這些問題包括旨在將弦理論與已知現象聯絡起來的模型的複雜性、醜陋性和缺乏解釋力,以及在提出理論的連貫表述方面持續失敗。

霍根:你認為愛德華·威滕在 2014 年告訴我弦理論“走在正確的軌道上” 是為什麼?

沃伊特:我認為威滕在 1984-5 年(與他人合作)提出的關於弦理論如何統一引力和標準模型的推測性圖景對他產生了巨大的影響,他不願意接受當時開發的模型是一個轉移注意力的想法。像許多著名的弦理論家一樣,長期以來他不再積極研究這些模型,但在沒有令人信服的替代方案的情況下,他不太可能放棄希望,即這個時期的願景指明瞭前進的方向,即使進展已經停滯。

霍根:多元宇宙理論“連錯誤都算不上”嗎?

沃伊特:是的,但這並不是它們的主要問題。許多“連錯誤都算不上”的想法,在無法檢驗它們的意義上,仍然可以富有成果,例如透過開闢調查途徑,最終會帶來一些傳統的、可檢驗的東西。大多數好主意一開始都是“連錯誤都算不上”的,它們的含義理解得太差,無法知道它們會走向何方。弦理論多元宇宙理論等事物的真正問題在於,“多元宇宙做到了”不僅僅是無法檢驗的,而且是失敗的藉口。這些理論沒有開闢科學進步的新方向,而是旨在透過為失敗的研究計劃辯護來阻止科學進步。

霍根:你如何看待尼克·博斯特羅姆和其他人提出的我們生活在模擬世界中的觀點?

沃伊特:我非常喜歡摩西·羅扎利的這條評論(網址為http://www.scottaaronson.com/blog/?p=3208#comment-1733601):“就形而上學的推測而言,它非常不浪漫。我的意思是,你對創世神話的最佳嘗試是有人坐在電腦前執行程式碼?那些全能的神還會做什麼,吃披薩嗎?”

霍根:肖恩·卡羅爾寫道,可證偽性作為區分科學與偽科學的標準被高估了?你的回應?

沃伊特:沒有人認為僅僅透過呼叫可證偽性就可以簡單地處理決定什麼是科學和什麼不是科學的微妙的“劃界問題”。應該在上下文中看待卡羅爾對關於可證偽性的幼稚想法的批判:他試圖證明多元宇宙研究計劃的合理性,這些計劃的模型未能透過直接可檢驗性的幼稚標準(因為你無法看到其他宇宙)。然而,這是一個稻草人論證:此類研究計劃的問題不在於直接可檢驗性,而在於沒有間接證據支援它們,也沒有任何合理的方式獲得任何證據。卡羅爾和其他有類似興趣的人面臨著一個嚴重的問題:他們似乎正在做出空洞的主張並從事偽科學,“多元宇宙做到了”並不比“綠巨人做到了”更具有可檢驗的解釋。為了說服人們這是科學,他們需要開始表明這些主張具有非空的、可檢驗的後果,但我看不到這種情況發生。

霍根:物理學的整個統一性努力是否有可能被誤導?

沃伊特:原則上,我們當前最佳理論中存在的統一性可能就是全部,這當然是有可能的。然而,除了事實證明很難做得更好之外,沒有充分的理由說明為什麼會這樣。歷史的教訓是不要放棄,這種看似困難的問題通常會找到解決方案。深入研究技術問題,我沒有看到任何固有的棘手之處,而是一系列令人困惑的問題,這些問題具有很多結構,看起來我們缺少一兩個關於事物應該如何組合在一起的好主意。

霍根:物理學是否像哈里·克利夫警告的那樣,面臨終結的危險

沃伊特:應該警惕關於“物理學”的普遍說法,因為它有許多子領域,面臨不同的問題。高能粒子物理學是一個面臨終結危險的子領域。在實驗方面,它面臨著基本的技術障礙。任何能夠探索甚至比大型強子對撞機能量略高的下一代加速器都將在遙遠的未來,而且非常昂貴。現在尚不清楚是否有意願資助和建造這樣的東西。在理論方面,由於缺乏指向更好理論的實驗結果,以及拒絕放棄失敗的理論思想,該領域目前正處於危機之中。

霍根:數學比理論物理學更健康嗎?

沃伊特:數學比理論物理學處於更健康的狀態。原因之一是它從未受到實驗的驅動,因此對技術實驗障礙的問題免疫。在缺乏實驗來指明前進方向並保持每個人誠實的情況下,數學發展出了一種與理論物理學不同的文化,這種文化強調對一個人理解和不理解的事物之間的分界線進行嚴格的澄清。這種清晰度使人們有可能就什麼是進步達成一致:即朝著正確的方向移動分界線。我相信,在其當前的危機中,理論物理學可以從更像數學家的行為中受益匪淺。(但我一直未能讓物理學家同意我的觀點)。

霍根:機器會取代數學家嗎?

沃伊特:很難猜測機器和人類在遙遠的未來會是什麼關係。在不遠的將來,我可以想象機器或演算法取代數學家所做的一些工作,但看不到任何跡象表明它們可以取代現在最優秀的數學家所做的創造性工作。

霍根:你是對科學的未來持樂觀態度還是悲觀態度?那人類的未來呢?

沃伊特:我一直很喜歡安東尼奧·葛蘭西的口號“理智上的悲觀主義,意志上的樂觀主義”[由葛蘭西,一位義大利政治家和哲學家,於 1927 年在獄中寫成]。

“科學”在我看來是一項非常異質的活動,其中一部分是健康的,另一部分則在衰落,有時是你在《科學的終結》中指出的那種方式,成為自身成功的受害者。我對大多數科學子領域都非常無知。在我最瞭解的兩個領域中,一個領域(基礎物理學)遇到了麻煩,而另一個領域(純數學)則一如既往地做得很好。

至於人類的未來,去年美國任何形式的健康民主的崩潰,以及“後真相”政治的出現和勝利,對我(我相信對許多其他人來說也是如此)來說,變得更加難以樂觀。少數人手中財富和權力日益集中的長期趨勢似乎勢不可擋。我們矽谷新貴和社交媒體和無處不在的數字監控我們存在的美好新世界的“顛覆性創新”開始使一些科幻反烏托邦看起來令人恐懼地合理。我仍然在等待我在 20 世紀 60 年代後期成年時承諾的和平、愛與理解的未來。

霍根:你的烏托邦是什麼樣的?

沃伊特:除了和平、愛與理解之外,在我的烏托邦中,其他所有人都會像我目前一樣,擁有儘可能少的問題和儘可能多的生活樂趣。

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