理論物理學是否誤入了死胡同？

20世紀是物理學一個非常多產的世紀，在此期間湧現出了大量的著名物理學家。首先，阿爾伯特?愛因斯坦的廣義相對論告訴我們不要把引力看作是一種力，而是空間的扭曲。然後，馬克斯?普朗克、埃爾溫?薛定諤和維爾納?海森堡發展出了量子力學，對亞原子世界有了全新理解，這裡面也有愛因斯坦的重要貢獻，雖然他本人並不支持量子力學。

20世紀中葉，在原子內部發現了兩種新的基本作用力——強相互作用力和弱相互作用力。接著最後幾十年里，物理學家又建立了粒子物理的標準模型，它描述了我們宇宙中已知存在的所有粒子和力。

但新世紀卻有了一個艱難的時期。雖然是有一些引人注目的發現，像2012年發現希格斯玻色子，以及2016年發現引力波。但這些成就是建立在數十年前的理論之上，比如早在一百年前，愛因斯坦就已經預言了引力波。而像弦理論（認為物質是由微小的能量振動環構成）這樣的新想法仍然沒有得到證實。

引力波

圓周理論物理研究所的所長Neil Turok表示，自20世紀70年代以來，物理學家所做的所有理論工作都沒有產生一個成功的預言，這真的讓人非常震驚。

這並不意味著物理學家都在閑著。相反，期刊上發表的研究比以往任何時候都多。但是所有的研究並沒有讓我們對宇宙的理解有太多進步，至少不像物理學家在上個世紀所做的那樣。

大量研究，少量進展

Neil Turok表示，如今的物理學家寫了很多論文，建立了大量的理論模型，舉辦了很多會議，互相引用科學研究，有了科學的所有表面形式。但物理學就是要做出成功的預測，而這正是一直所缺少的。

目前，一些最著名的實驗也未能產生一些期待已久的發現。例如 ，大型強子對撞機（LHC）在證實了希格斯玻色子的存在之後，物理學家希望在這個巨型粒子加速器中的研究能夠得到超對稱性的證據。超對稱性對是標準模型的一種補充，它預測了費米子和玻色子之間的對稱性，不幸的是至今沒有任何發現。

神秘莫測的暗物質

同樣，在世界各地對暗物質粒子的研究也是如此，目前還沒有發現任何暗物質粒子。

如果弦理論到目前為止還無法進行實驗驗證，那麼所謂的多元宇宙，即我們的宇宙只是眾多或者無限宇宙中的一個，這種說法在一些科學家看來更像是科幻小說而不是對現實的描述。

被數學引入歧途？

法蘭克福高級研究學院的物理學家Sabine Hossenfelder表示，如今許多物理學家都被數學誤導了，被那些可能是「美麗」或「高雅」的方程式所吸引，但它們卻與現實世界缺乏明顯聯繫。理論物理學家過去常常解釋觀察到的現象，現在他們竟然試圖解釋「為什麼他們無法解釋那些觀察不到的東西」，甚至他們連這個都做不好。

開普勒太陽系模型

伽利略是第一個詳細描述數學和物理世界之間聯繫的物理學家，事實上，今天所有成功的物理理論都是用數學方法表達的。但是也有一些偉大的思想家被數學引入歧途。例如，在17世紀，天文學家約翰尼斯?開普勒提出了一種複雜的理論，用歐幾里得幾何的五個「柏拉圖立體」來描述行星的軌道。他的假設當然很高雅，但這是錯的。

尋求簡單

物理學家在他們的理論中經常追求數學上的優雅，與此同時，他們也被「簡單」概念所吸引。一些人用「奧卡姆剃刀原理」來證明這種美學吸引力，根據奧卡姆剃刀原理，在一些有競爭力的理論之間進行選擇時，更簡單的理論通常是正確的。

2004年獲得諾貝爾獎的物理學家Frank Wilczek表示，他希望物理學家找到的定律會是「漂亮的」， 希望它們能表現出對稱性，並能用一些假設來解釋很多事情。但Wilczek警告說，沒有人能保證這些原理會取得成功。

標準模型的拉格朗日量

Wilczek同意近年來的物理學似乎乏善可陳，但他表示，部分原因是物理學家在70年代和80年代取得了巨大的成功，這就使得現在很難改進這些目前最好的物理模型。至於超對稱性和暗物質粒子，現在就埋葬這兩種想法還為時過早，有時候必須要有耐心。

Turok也樂觀地認為，一個新的物理學時代可能即將到來，它可能會在量子理論和相對論的範圍產生大膽的新想法，我們需要一些年輕的物理學家站出來。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！