本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
“熱愛實踐而沒有理論的人，就像水手沒有舵和羅盤就上船一樣，永遠不知道他會拋錨在哪裡。”——列奧納多·達·芬奇
如今，作為一個理論家，往往是孤獨的。事實上，大多數人一聽到理論這個詞，就會開始想到類似這樣的東西
（圖片來源：F. Steiger。）
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但如果你是有科學頭腦的人，你就知道你的理論有多麼強大。因為你的理論——如果它足夠好——不僅可以讓你解釋你已經看到的東西，還可以讓你預測一些新的東西，然後你可以去尋找。
在19世紀初，關於光的本質有兩種理論。其中一個可以追溯到牛頓，認為光是一種射線。
（圖片來源：愛荷華大學。）
當然，它是一種射線。但是還有另一種觀點——甚至可以追溯到更遠（到克里斯蒂安·惠更斯）——認為光也可能是一種波。在1799年，當托馬斯·楊首次將光穿過兩個靠近的細縫時，這種觀點獲得了大量支援。
（圖片來源：馬修·帕裡-希爾和邁克爾·戴維森。）
由此產生的圖案——著名的雙縫干涉圖案，如下所示——只有在光實際上是一種波的情況下才能解釋。
（圖片來源：本傑明·克羅威爾。）
所以這是19世紀的主要理論：光是一種波。所以，如果你是一個優秀的理論家，並且對研究光感興趣，你會怎麼做？
好吧，如果你是著名的法國數學家和物理學家西蒙·泊松，你會想到你能想象到的最荒謬的配置，希望以此來反駁光是一種波的理論。這正是他在1818年所做的。
（圖片來源：奧本大學。）
他想象，你取一個波源，讓它照射到一個完全黑色、球形的障礙物上，並在其後設定一個螢幕。顯然，他認為，你會在螢幕上看到一些光，指示球體的外部，以及內部的黑暗，或者說陰影。
但是，他計算得出，如果光的波動理論是正確的，你就會得到一些完全荒謬的東西！
（圖片來源：羅伯特·範德貝。）
當然，你會看到外部有光，內部有陰影，但是最中心的那是什麼？泊松用光的波動理論預測，你實際上會在這個陰影的最中心得到一個明亮的光點！這有多麼荒謬啊！因此，他認為，光的波動理論絕對是瘋狂的，肯定是錯誤的。
很難反駁吧，不是嗎？
嗯…
（圖片來源：亞歷山大·西克斯德尼爾斯，來自亨利·謝弗的畫作。）
認識一下弗朗索瓦·阿拉戈，法國前總理（以及其他許多職務）。在泊松做出預測後不久，阿拉戈決定對該理論進行檢驗，並實際進行了實驗，以尋找“理論上荒謬的”光點。
如果你自己做這個實驗，會發生什麼？
（圖片來源：韋爾斯利的托馬斯·鮑爾。）
令人驚訝的是，這個光點是真實存在的！如果你的理論在科學上是好的，這正是它會做的。它不僅會解釋已經觀察到的東西，它還會讓你將其應用於新的情境，並對你期望找到的東西做出可檢驗的預測。預測越瘋狂，實驗越成功，理論就越有說服力。
這樣的例子比比皆是。1927年，喬治·勒梅特基於他對愛因斯坦的廣義相對論在宇宙中的應用，預測宇宙會膨脹。愛因斯坦的最初回應是，“你的數學是正確的，但你的物理學是令人憎惡的。”
(圖片來源不可用。)
然而，兩年後，埃德溫·哈勃發現，事實上，一個星系離我們越遠，它遠離我們的速度就越快。唯一令人憎惡的是愛因斯坦無法認識到他的理論實際上有多麼強大。
在20世紀60年代，大爆炸理論受到了很大的質疑。但它有一個預測：在宇宙中會有一個非常低溫、均勻的輻射背景，滲透到整個空間，並出現在各個方向。
（圖片來源：美國國家公園管理局。）
但是在1964年，阿諾·彭齊亞斯和鮑勃·威爾遜正是發現了這一點。此後，大爆炸理論——非常有理由地——基本上沒有受到挑戰。
而且，雖然它們超出了我的專業範圍，但生物學中的進化和自然選擇，以及氣候科學中的全球變暖也是如此。它們當然是理論，就像我上面描述的那些一樣可靠和引人注目。
所以下次有人告訴你大爆炸、進化或全球變暖只是一個理論時，你就知道該怎麼做了。
(圖片來源不可用。)
你會告訴他們，是的，它是最好的理論。
在科學中，這已經是我們最接近確定性和真相的程度了。我們越是理解和檢驗它，它就越有說服力、有效和強大。當這種情況發生時，我們可以從中學習，發現並識別是否存在問題，並嘗試解決它。
但前提是你聽從正確的理論。
關於作者： 這裡表達的觀點和意見是理論天體物理學家、路易斯和克拉克學院物理學教授以及2010年度物理學部落格的作者伊桑·西格爾的觀點。是的，鬍子是真的。（圖片來源：查德·沙漢。）
所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。