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1985年，新墨西哥州阿爾伯克基-圣達菲高速公路上的月出

物理學的停滯

瀏覽物理學類科普書籍的書架，您經常會發(fā)現(xiàn)類似的主題。無論是《隱藏的現(xiàn)實》（2011）、《深藏的秘密》（2019）還是《我們的數(shù)學宇宙》（2014），這些書都暗示著一個有待物理學家揭開面紗的潛在秘密世界——一個超越我們感官認知的領域，仍然是他們的特殊權限?？v觀物理學的發(fā)展史，它對物理宇宙的描述優(yōu)雅而精確。然而，如今物理學家努力探索的現(xiàn)實似乎越來越遠離他們所居住的世界。盡管實驗取得了成功，但物理學卻一再辜負人們的期望，未能提供更深入、更“終極”的物理學——一種能夠統(tǒng)一其他所有物理學的現(xiàn)實。因此，物理學家似乎不得不接受越來越具有推測性的命題。然而，由于沒有明顯的途徑來驗證這些推測，物理學家別無選擇，只能重復類似的方法和實驗——只是規(guī)模更大，成本更高——希望可以發(fā)現(xiàn)新的東西。似乎有一種焦慮感困擾著他們，擔心找不到新的東西，或者未來的實驗只會揭示更多的無知，因此基礎物理領域被激勵去追求更天馬行空的想法。

作者：阿德里安·德·蘇特

編輯：阿K

我認為，追求更基本現(xiàn)實的統(tǒng)一性和支配性不是物理學家的特權，而是現(xiàn)代世界強加在他們肩上的不可能承受的重擔。我建議，我們應該對宇宙的構成抱有更多元、更細微的理解，這種理解不僅接受其他實踐、學科和現(xiàn)實對其當前困境的批評，還歡迎這種批評。

我曾是一名充滿抱負的理論物理學家，后來又成為一名研究基礎物理實踐的社會學家，在物理學領域度過的時光讓我不禁思考，關于統(tǒng)一性和終結性的論述在多大程度上繼續(xù)為不斷傳播這些論述的群體服務。更進一步說，在多大程度上，為了更真實地理解存在、現(xiàn)實和宇宙的構成，物理學需要放棄作為現(xiàn)實主要傳播者的角色？

在倫敦市中心的一個雨天，我坐下來采訪了一位天體粒子物理學教授。當時，我已經觀察了他研究小組的每周例會一年多了：這是一項合作的一部分，旨在構建一個大型實驗來探測暗物質。

在采訪中，我注意到了一些之前從未注意過的事情。我注意到，在小組會議中，人們經常討論實驗模型和數(shù)據處理等技術問題，但除此之外，我意識到人們還感到焦慮，不僅是在這個小組中，在更廣泛的粒子-暗物質領域和基礎物理學領域也是如此。

這種焦慮源于人們意識到，他們從事這項工作已經很長時間了，并開始懷疑他們的工作成果。正如教授告訴我的那樣：“我們規(guī)模越來越大，設備越來越先進。但也許這一切都毫無意義?！痹诓稍L中，他反復談到如果自己是初學者會做哪些不同的事情，談到在這些實驗上花費的資金，以及他對那些被招募來參與這項工作的早期職業(yè)研究人員的責任感。顯然，這既是職業(yè)問題，也是個人問題。

我加入暗物質研究小組的歷程始于幾年前。我畢業(yè)于天體物理學和應用數(shù)學專業(yè)，希望研究最基本的現(xiàn)實，因此考慮過接受理論宇宙學博士研究項目。然而，當我被要求從那些幾乎沒有觀測驗證希望的投機項目中做出選擇時，我失望地離開了這一領域，意識到我無法在那里找到對現(xiàn)實的更深入理解。

這就像了解沙丘的一切……卻不知道一粒沙子是由什么組成的。

相反，我被社會學所吸引，它讓我洞察看似更真實的世界——日常世界——并有機會探索那些被當作不可量化、混亂和主觀的現(xiàn)象。自然科學主要致力于將不熟悉的事物變得熟悉，而批判性人文科學則往往從相反的方向出發(fā)——將熟悉的事物變得不熟悉。他們的目標是質疑那些理所當然的事情，并研究特定的言論、知識甚至現(xiàn)實是如何在政治上被利用的。

最終，我的研究將我?guī)Щ亓?a class="keyword-search" >宇宙學。我想了解宇宙如何成為地球以外世界的代名詞，并被認為是物理學的專屬領域。因此，我決定與研究暗物質和其他宇宙學問題的物理學家一起進行民族志研究。

如果讓物理學家列舉基礎物理和宇宙學領域懸而未決的重大問題，那么暗物質問題很可能位列其中。據推測，暗物質占宇宙中所有物質的85%以上，但人們尚未發(fā)現(xiàn)它的存在。正如天體物理學家普里亞姆瓦達·納塔拉詹2019年在倫敦皇家藝術學院的演講中簡潔明了地解釋的那樣：

我們可以精確地繪制出暗物質的空間分布圖，并告訴您暗物質的位置……以及它的作用……但我們不知道它是什么。這就像了解沙丘的一切：它們是如何形成的，如何重塑……但我們不知道一粒沙子是由什么組成的。

這就是為什么在過去的四十年里，粒子物理學家們建造了多個探測器，希望找到這些“沙?！薄Ｋ麄冇媱澖ㄔ旄嗟奶綔y器，每一代都比前一代更大、更靈敏。然而，最近人們開始感到不安。盡管投入了大量時間和金錢，但那些一度被寄予厚望的暗物質候選者卻未能經受住考驗。一些物理學家甚至開始懷疑他們是否真的能找到暗物質。事實上，另一位受訪者在職業(yè)生涯中一直致力于尋找暗物質，但他甚至認為暗物質并不存在，至少不是以他們所理解的方式存在。

即使這些擔憂似乎不會立即困擾其他暗物質研究人員，但能夠“精確繪制”暗物質空間分布圖并告訴我們“它有何作用”的宇宙學家和天體物理學家們，也足以引起警覺。正如一位宇宙學教授告訴我的那樣：“這一切都是暫時的，如果你連這種粒子是否存在都不確定，那么整個研究工作都會籠罩在問號中?！?/p>

我發(fā)現(xiàn)，就像暗物質問題一樣，基礎物理學目前面臨的困境，不僅僅是因為從業(yè)者尚未發(fā)現(xiàn)更深層次的現(xiàn)實，更因為人們對他們寄予厚望。物理學看似擁有最深層次的現(xiàn)實，但支撐這一觀點的，與其說是該領域的實證結果，不如說是神話和故事。

事實真相是，根據其高標準，基礎物理研究已經進入停滯期。少數(shù)能夠擺脫實踐嚴格要求束縛的物理學家認為，物理學正處在十字路口，誤入歧途，甚至面臨危機。正如所有這些作者所言，基礎物理學家似乎越來越缺乏想法，最新的實驗充其量只能驗證舊的理論。

宇宙學領域就是其中之一。如果僅從普及程度來看，大爆炸宇宙學故事似乎已經基本完成。例如，許多宇宙學家將談論“精確宇宙學”時代，在這個時代，唯一剩下的工作就是為已經基本解決的宇宙添加細節(jié)。盡管如此，許多標準宇宙學模型仍然是理論上的推測。

暗物質并不是唯一的問題。例如，暗能量最初被提出時，人們呼吁精確宇宙學，但除了一個數(shù)學術語，它尚未被證明是物理學家根據觀察平衡方程式所需的。宇宙膨脹理論認為早期宇宙加速膨脹，但由于其“過于方便”的性質，它仍然是一個有爭議的問題。

事實上，仔細研究宇宙學的眾多主張會發(fā)現(xiàn)，宇宙遠未得到充分解釋，而只是由各種猜測勉強拼湊而成，它更像是一系列實體的集合，就像暗物質一樣，看似言之有理，卻始終無法得到證實。正如宇宙學家佩德羅·費雷拉所言，進一步實驗“很有可能”只能“更精確地說明我們的無知，卻無法得出更多結論”。

這在其他基礎物理領域也有體現(xiàn)。在2012年，高能物理領域發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，這是長達數(shù)十年研究計劃取得的最高成就，成功證實了粒子物理標準模型的預測，該模型是描述物質微觀結構的框架。然而，物理學家們一直認為標準模型只是一個臨時解決方案，是通向更完整的“萬物理論”的墊腳石，該理論將把重力納入其解釋中，并成功解釋各種規(guī)模的物理現(xiàn)象。因此，人們容忍了該模型的缺陷和更方便的特性。

然而，隨著時間的流逝，這些缺陷仍然存在。耗資數(shù)十億美元的大型強子對撞機（LHC）并未顯示出理論家的擴展或替代方案有任何實際意義，只是投機性的放縱。對此，一些人呼吁建造更大的對撞機，例如擬議的未來環(huán)形對撞機（FCC），以期一窺他們堅信的標準模型之外的物理學，預計成本為170億美元。

除此之外，還有關于大爆炸前物理學和多元宇宙的更多猜測，以及弦理論學家提出的理論內部一致性可能比經驗驗證更重要。這些理論可能會帶來所謂的“后經驗物理學”。除非情況有所改變，否則要么意味著放棄基礎物理學，要么意味著物理學領域越來越脫離經驗驗證。簡而言之，這可能會導致世界失去對宇宙的認識。

那些指出這種停滯不前的物理學家傾向于開出更多的物理處方，盡管物理學的做法有所不同。但沒有人會認為答案可能根本不在物理學中。相反，我建議我們重新審視如何看待和談論基礎物理學。雖然統(tǒng)一性和終結性可能對學科很重要，但這些概念反映的宇宙與其說是真實的宇宙，不如說是我們期望發(fā)現(xiàn)的宇宙。從這幅圖來看，解決物理學當前困境的良方可能不是更多的物理學，而是更少的物理學。

“終極理論”的夢想長久以來激勵著物理學家。理論物理學似乎即將實現(xiàn)這一夢想，但永遠無法觸及，它試圖將量子理論和廣義相對論這兩大最成功的理論融合到“萬物理論”中。人們希望，有時甚至假設，這種理論在更完整的愿景中，還將尋求在其解釋中涵蓋所有其他形式的知識。

即使如今明確呼吁實現(xiàn)后一種雄心壯志已經不太流行，但關于統(tǒng)一性和終結性的論述仍在該學科中持續(xù)存在。事實上，這種假設經常被融入實踐本身。例如，1993年，天體物理學家愛德華·W·科爾布表示：

宇宙學的工作是提供一個畫布，讓其他科學領域……將各自的線索編織到我們對宇宙的理解中。宇宙學是研究宇宙中最大事物的學科，粒子物理學則是研究最小事物的學科，兩者之間的相互作用最能說明科學固有的統(tǒng)一性。

人們認為這種統(tǒng)一性是科學所固有的，而物理學通常處于這種統(tǒng)一性的最頂端。這種假定的權威性無處不在，以至于一些頂尖物理學家認為宗教和哲學已經過時。例如，斯蒂芬·霍金在他死后出版的《對重大問題的簡短回答》（2018）一書中斷言，宇宙物理學已經“排除了造物主存在的可能性”。由于這種論調，人們普遍認為，僅憑物理學就能也應該解開宇宙的“秘密”。

為了理解我們?yōu)槭裁慈菀讓⑽锢硎澜缗c我們獨特而最基本的現(xiàn)實混為一談，讓我們回到我們一開始討論的話題，即大眾物理書籍所反映的主題。這些書籍想要傳達的觀點非常明確：有一種現(xiàn)實隱藏在我們的感官之外，它比所有其他現(xiàn)實都更基礎，而理解這種現(xiàn)實仍然是物理學家的專業(yè)職責。

如果有機會，以一本平裝書為代價，也可以與潛在讀者分享這一現(xiàn)實。我們應該質疑這些書及其敘述所起的作用，當它們被組合在一起并不斷重復時，不僅面向非專業(yè)人士，而且面向物理學家本身。

我們犯了一個錯誤，認為世界可以被物理學所質疑，宇宙從根本上是物理的。

正如理論物理學家卡羅·羅維利在《現(xiàn)實并非表面所見》（2014）的序言中所言：“我們對世界的了解越多，就越會被它的多樣性、美麗和簡單所震撼?！痹谛蜓缘暮竺娌糠郑昧税乩瓐D洞穴寓言中耳熟能詳?shù)陌姹?，以支持物理學家對真理的追求，以及超越復雜表象、探索簡單現(xiàn)實的探索。羅維利指出，我們“都身處洞穴深處，被無知和偏見束縛”，他認為，科學能夠“揭示現(xiàn)實的新領域，構建新穎且更有效的世界圖像”，從而帶領我們走出困境。

正如社會學家布魯諾·拉圖爾在《自然政治學》（1999）中所言，洞穴寓言是一個耳熟能詳?shù)墓适?，揭示了西方科學思想的一個顯著特征：將世界一分為二。一方面，主觀世界充滿困惑，羅維利稱之為“偏見”和“無知”——這些屬性可以被描述為社會世界。另一方面，自然世界是客觀而原始的，不受人類干擾。

物理學家可以聲稱自己扮演著一個似乎只屬于他們的角色，即擺脫拉圖爾所描述的“社會世界的暴政……以便最終能夠思考客觀世界”。在這個角色中，物理學家擁有特殊的權威，以及在這種世界之間來回穿梭的獨特能力，并向不完美的人類講述“真實的”現(xiàn)實。

哲學家和數(shù)學家阿爾弗雷德·諾思·懷特海德在20世紀20年代將這種本質屬性（物質、形式、形狀和實質）與次要屬性（顏色、聲音、味道、情感、思想等）之間的區(qū)分稱為“自然的二分法”。正是由于他所謂的“錯置具體性的謬誤”，即“將抽象與具體混淆的錯誤”，我們才將抽象的世界——物理學所描述的世界——視為更真實的世界，并認為它是后者的起源和原因。

我們生活在一個似乎更重視物質、物理和客觀現(xiàn)實的時代，而輕視那些被認為非物質、精神性和主觀性的東西，這應該不會令我們感到驚訝。事實往往并非如此。事實上，懷特海認為，這種分歧是偶然的，與我們構建現(xiàn)實的方式密切相關。在物理學取得諸多成就的同時，我們卻錯誤地認為，既然世界可以用物理學來解釋，那么宇宙就一定是物理性的。

那么，我們如何認真對待差異的可能性？我們如何設想一個以不同方式構成的世界，而又不愚蠢地放棄物理學帶給我們的許多見解？回答這些問題需要我們面對心理學家和哲學家威廉·詹姆斯在《實用主義》（1907）中提出的“所有哲學問題中最核心的問題”：一與多。

與人們普遍認為世界不可分割的常識相反，詹姆斯指出，世界既是一個整體，又是由許多部分組成的，只有從這種角度去認識世界，才能更好地理解它。

詹姆斯提出的觀點既簡單又激進，與許多哲學和科學研究的觀點背道而馳。經過思考，似乎沒有任何證據支持世界整體或終極統(tǒng)一的假設，經驗似乎也無法證實絕對分裂的概念。正如詹姆斯在《多元宇宙》（1909）中所言，他發(fā)現(xiàn)“沒有充分的理由懷疑存在任何比我們有限生命所游歷的分布、串聯(lián)和流動的現(xiàn)實更高級別的現(xiàn)實”。然而，許多形式的探索的目的往往是為了辨別一個固定且唯一的現(xiàn)實，或其中的一些方面。

“多元宇宙”要求我們接受，我們可以通過許多方式來認識世界并存在于其中

因此，詹姆斯的回答是，多元宇宙或“多元宇宙”的存在，其中世界的統(tǒng)一性和多樣性不是世界的特征，而是世界的未來。多元宇宙首先是一個正在形成的世界。它永遠沒有完成，對它的統(tǒng)一性和分裂性的答案仍然未知，需要不斷進行實證研究。

為了將這個想法發(fā)揮到極致，它要求我們接受這樣一個事實：我們可以通過多種方式來認識世界并置身其中，并且認真對待其他知識、實踐和文化所提出的現(xiàn)實，將其視為現(xiàn)實。然而，“認真對待”不僅僅是自由寬容的行為。正如科學哲學家伊莎貝爾·斯滕格斯在2003年所說：“道德測試可能……從設身處地考慮他人必須容忍你的角度開始。”

這并不是說應該有一個囊括所有多樣性的世界。認真對待”也不是天真的相對主義行為，即在不批判性地研究不同現(xiàn)實如何相互交叉、重疊和可能相互矛盾的情況下，期待它們平等共存。挑戰(zhàn)比上述兩種情況都要艱巨得多：它要求我們允許這些現(xiàn)實深刻地困擾自己。

我認為我們必須認真對待其他世界存在的可能性。我指的不是人們熟悉的多元宇宙猜想，也不是物理學為應對宇宙的不確定性而提出的“多世界”假設。而是認真對待那些物理學和現(xiàn)代現(xiàn)實主義所否定的世界。也就是說，在這些世界中，原住居民眼中的地球是真實的，東方人的鬼魂會得到照顧，而上帝會回應與他對話的福音派信徒。

這也意味著人們開始重新公開質疑物理學的主張。過去，物理學家和哲學家曾就時間的本質以及物理學在多大程度上能夠代表現(xiàn)實進行過激烈的公開辯論，而如今，物理學和哲學之間的公開辯論卻很少認真進行。相反，當類似問題在哲學期刊上辯論時，它們大多會屈服于物理學的主張。

毫無疑問，基礎物理學取得了巨大成就。此外，其推測性賭注可能隨著時間的推移而得到回報。然而，這種賭注使該領域變得模糊不清，如果它達不到自己的高期望，那么應該在哪里尋找替代方案，而那些被認為最接近現(xiàn)實的從業(yè)者卻離現(xiàn)實最遠。

對此，我們需要一種謙遜的物理學，它不亞于大膽的推測，但允許提出與其觀點相悖的觀點，而不僅僅是服從于物理學主張的觀點。這樣，我們就會擁有一種更具冒險精神的物理學，它接受并邀請其他實踐和學科對其當前困境提出批評。

更實際地說，它允許物理學與其他實踐相結合。生物物理學和氣候物理學就是很好的例子。與宇宙學和基礎物理學不同，它們不以一個領域優(yōu)于另一個領域為前提，而是了解各自的局限性、應用領域的各自特點和局限性。

但我們還可以走得更遠，從純粹的物理主義出發(fā)，接納那些被斥為幻想、故事或“非物質”的模式，讓物理學重新參與其他辯論、愿景和現(xiàn)實構型。這可能需要我們放棄物理學作為科學標桿的特權地位，就像我們對待古代哲學家和高級牧師一樣，因為物理學擁有比其他學科更深入、更根本的現(xiàn)實。

甚至可能需要我們完全放棄物理學，以實現(xiàn)一個不僅接受而且鼓勵差異和更多可能性的擴展現(xiàn)實。或者，正如科幻小說家厄休拉·勒奎恩所說，我們需要的是“更廣闊現(xiàn)實的現(xiàn)實主義者”。