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如今的物理學(xué)基礎(chǔ)研究是一潭死水。一個又一個實驗返回的是毫無意義的結(jié)果：沒有新的粒子；沒有新的維度；沒有新的對稱性。沒錯，數(shù)據(jù)中可能存在著這樣或那樣的異常，其中有些最終會成為真正的大新聞。但是，實驗物理學(xué)家們只是在黑暗中摸索。他們不知道新的物理學(xué)會出現(xiàn)在哪里，而從事理論工作的同事并不能提供多少幫助。

有些人認(rèn)為這是一場危機(jī)。但我不認(rèn)為“危機(jī)”并不能很好地描述當(dāng)前的形勢：“危機(jī)”這個詞太樂觀了。這個詞給人的印象是，理論物理學(xué)家們意識到了他們的方法錯誤，并開始嘗試改變；換句話說，他們正在覺醒，并將放棄有缺陷的方法。然而，我沒有看到任何覺醒。這一學(xué)術(shù)共同體的自我反思微不足道，甚至可以說完全沒有。他們做的是40年來一直在做的事情，喋喋不休地講述自然性和多重宇宙，然后（再一次）將他們的“預(yù)測”轉(zhuǎn)移到下一個更大的粒子對撞機(jī)上。

我認(rèn)為“停滯”這個詞能更好地描述這一狀態(tài)。讓我明確一點，關(guān)于這種停滯，問題不在于實驗，而是在于理論物理學(xué)家的大量錯誤預(yù)測。問題也不是我們?nèi)鄙贁?shù)據(jù)。我們擁有大量數(shù)據(jù)。但是，已有的理論——粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型和“和諧宇宙模型”（cosmological concordance model）——已經(jīng)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了很好的解釋。不過，我們知道情況并非如此?，F(xiàn)有理論是不完整的。

之所以這么說有兩個原因。首先，我們知道暗物質(zhì)只是用來描述某種我們不理解的東西的臨時名；其次，粒子物理學(xué)的數(shù)學(xué)公式與我們用來研究引力時用的數(shù)學(xué)并不兼容。早在20世紀(jì)30年代，物理學(xué)家就知道了這兩個問題。直到20世紀(jì)70年代，他們?nèi)〉昧撕艽蟮倪M(jìn)展，但自此之后，物理學(xué)基礎(chǔ)理論的發(fā)展就停滯了。如果實驗中發(fā)現(xiàn)了什么新東西，那并不是因為有成千上萬的錯誤預(yù)測，而只能說是“盡管”有這些錯誤預(yù)測，仍然取得了進(jìn)展。

成千上萬的錯誤預(yù)測聽起來很驚人，但其實還是低估了。我只是總結(jié)了對物理學(xué)的預(yù)測，這些預(yù)測超出了大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）應(yīng)該發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)模型：所有具有多種形狀和構(gòu)造的額外維度、所有的對稱群，以及所有名稱很花哨的新粒子。你可以通過統(tǒng)計論文，或者統(tǒng)計在該領(lǐng)域工作的人數(shù)和他們的平均產(chǎn)出來估計這些預(yù)測的數(shù)量。

他們都錯了。即使在大型強(qiáng)子對撞機(jī)尚未獲得的數(shù)據(jù)中能發(fā)現(xiàn)某些新的東西，我們也已經(jīng)知道，理論物理學(xué)家的猜想并不成立。一個都沒有。他們還需要多少證據(jù)才能證實他們的方法不能成功呢？

這一缺乏進(jìn)展的漫長階段是前所未有的。沒錯，從古希臘哲學(xué)家德謨克利特首次提出原子的猜想，到它們真正被探測到，花了大約兩千年時間。然而，這是因為在這兩千年時間里，人們除了思考物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)之外，還有許多其他事情要做，比如建造更加牢固的房屋。因此，援引年代學(xué)時間是沒有意義的。我們更應(yīng)該看看物理學(xué)家實際的工作時間。

對此，我也可以為你列出一些數(shù)字。是的，我愛數(shù)字，它們是如此的真實。

根據(jù)美國物理學(xué)會和德國物理學(xué)會的會員數(shù)據(jù)，在1900到2000間，物理學(xué)家的總數(shù)增加了大約100倍。這些物理學(xué)家中絕大多數(shù)都不是從事基礎(chǔ)物理學(xué)的工作，但就出版活動而言，物理學(xué)的各個子領(lǐng)域都以大致相當(dāng)?shù)乃俣仍鲩L。而且，（撇開第二次世界大戰(zhàn)前后的變動）出版物的數(shù)量和作者的數(shù)量基本上都呈指數(shù)性增加。

現(xiàn)在，為了簡單起見，讓我們假設(shè)今天物理學(xué)家每周工作的時間和100年前的物理學(xué)家一樣長——考慮到增長是指數(shù)級的，細(xì)節(jié)并不重要。然后我們可以問：如果從今天開始算，多長時間的工作量能相當(dāng)于100年前開始的40年的工作量？好好猜一下！

答案是大約14個月。只按工作時間來看，今天物理學(xué)家應(yīng)當(dāng)能在14個月里完成一個世紀(jì)前需要花40年才能做到的事情。

當(dāng)然，你可以質(zhì)疑這種“進(jìn)步”不能如此簡單地擴(kuò)展，因為盡管大家都在談?wù)摷w智慧，但研究畢竟都是個人完成的。這意味著，僅僅雇傭更多的人，并不能任意減少研究時間。個人也需要時間來交流和理解彼此的見解。另一方面，我們已經(jīng)大大提高了信息傳輸?shù)乃俣群捅憷裕覀儸F(xiàn)在還利用計算機(jī)幫助思考。無論如何，如果你想爭辯說雇傭更多的人并不能有助于進(jìn)步，那為什么還要雇傭他們呢？

所以，不，我對這一估計并不認(rèn)真，但它解釋了為什么許多人不知道目前這種前所未有的停滯現(xiàn)狀。今天我們對基礎(chǔ)物理學(xué)的投資比以往任何時候都多，但沒有產(chǎn)出任何東西。這是個問題，而且是一個我們應(yīng)該談?wù)摰膯栴}。

最近有人跟我說，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來分析大型強(qiáng)子對撞機(jī)的數(shù)據(jù)標(biāo)志著科學(xué)共同體正在反思。但事實并非如此。首先，粒子物理學(xué)家運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)工具來分析數(shù)據(jù)已經(jīng)有至少30年時間。他們現(xiàn)在用得更多，是因為更容易用，因為所有人都在用，還因為《自然-新聞》對此作了報道。因此，不，粒子物理學(xué)中的機(jī)器學(xué)習(xí)并不意味著反思。

另一個我必須經(jīng)常忍受的評論（而非問題）是，我只是在抱怨，但對物理學(xué)家應(yīng)該做什么沒有任何更好的建議。

首先，這是一個愚蠢的批評，它讓你更關(guān)注批評者而不是被批評者。假設(shè)我不是在批評一群物理學(xué)家，而是一群建筑師。如果我告訴公眾，這些建筑師花了40年時間建造的房屋都倒塌了，那么，為什么是我來負(fù)責(zé)想出更好的房屋建造方法呢？

其次，這一批評是錯的。我已經(jīng)多次非常清楚地指出，理論物理學(xué)家應(yīng)該做出什么改變。只是他們并不喜歡我的答案。他們應(yīng)該停止嘗試解決不存在的問題。一個理論不漂亮并不是問題。我所說的，是應(yīng)該專注于數(shù)學(xué)上定義明確的問題。而且，看在老天份上，不要因為科學(xué)家忙于同事間流行的工作而獎勵他們了。

我的這一建議并非沒有根據(jù)。如果你審視物理學(xué)的歷史，你會發(fā)現(xiàn)這門學(xué)科致力于解決能夠帶來突破的數(shù)學(xué)難題?？纯纯茖W(xué)的社會學(xué)，你會發(fā)現(xiàn)糟糕的激勵手段會導(dǎo)致嚴(yán)重的低效率；你再看看科學(xué)的心理學(xué)，就知道沒有人喜歡改變。

開發(fā)新的方法比發(fā)明數(shù)十種新粒子難得多，這也是他們不喜歡我的結(jié)論的原因。任何改變都會減少論文產(chǎn)出，而他們不希望這樣。這種阻力并不是來自制度壓力，而是科學(xué)家自己不愿意挪動屁股。

也許你會問，他們還能堅持多久？他們的理論“傳說”還能持續(xù)存在多久？我覺得，恐怕沒有什么能夠阻止他們了。他們互相評審論文，互相評審基金申請，并且不斷告訴彼此他們做的是好科學(xué)。他們?yōu)槭裁匆Ｏ聛?？對他們來說，一切都很順利。他們舉辦會議，發(fā)表論文，討論偉大的新想法。從內(nèi)部來看，一切如常，只是沒有什么有價值的結(jié)果出來。

這不是一個會自行消失的問題。

（翻譯：任天）

作者簡介：薩拜因·霍森菲爾德（Sabine Hossenfelder）是德國法蘭克福高等研究所的理論物理學(xué)家，研究領(lǐng)域涉及標(biāo)準(zhǔn)模型、量子引力現(xiàn)象和廣義相對論的改進(jìn)。如果你想了解更多物理學(xué)研究中存在的問題，可以閱讀她的著作《在數(shù)學(xué)中迷失：美如何使物理學(xué)誤入歧途》（Lost in Math： How Beauty Leads Physics Astray）。