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实验能判决理论吗? 精选

已有 5620 次阅读 2014-8-25 09:45 |个人分类:物理|系统分类:观点评述



“实践是检验真理的唯一标准”,但对具体的理论、具体的实践和具体的标准——例如在物理学中,它的表现却很复杂,很“辩证唯物主义”。最近偶然“发现”彭老师(Roger Penrose)在大书The Road to Reality的最后一章专辟一节讨论了“能用实验反驳错误理论吗?”(Can a wrong theory be experimentally refuted?)——老彭那书刚出来就见过,还看着它的中译本《走向实在之路》出世(湖南科技出版社,新版换了新貌),却没留意最后的章节,罪过——这一节的小标题似乎沿袭了迪昂Pierre Duhem的一个大标题“can theories be refuted?彭老的意见是,非也。特别对今天的“big science”来说,实验未必能驳倒错误(即使是)的理论。例如超对称性,本是个数学玩意儿,预言任何基本粒子都有超对称的伙伴,但迄今一个伙伴也没找到。理论的解释是,对称破缺了,超伙伴质量太大(即能量忒高),而我们的实验太“低能”。假如一直找不到超伙伴,超对称也不会被否定,因为实验可能还不够强大。于是彭老说,不存在什么判决实验来驱逐一个流行的思想(即使它真是错的)。(it is not so easy to dislodge a popular theoretical idea through the traditional scientific method of crucial experimentation, even if that idea happened actually to be wrong.

 

前些时候,一个科学小组(BICEP2)报告了暴胀宇宙的引力波痕迹。Harvard-Smithsonian天体物理中心的John Kovac说,虽然很高兴看到了暴胀论预言的引力波,但理论其实是不可能被真正证明的,因为总可能还有别的更聪明的解释。(But it’s the case that science can never actually prove a theory to be true. There could always be an alternative explanation that we haven’t been clever enough to think of.)另一方面,从宇宙微波背景(CMB)找证据的理论还不少,除了最流行的暴胀,彭老自己也“编写”了一个“共形循环宇宙学”(CCC),而且彭老是反对暴胀的。于是,同样的实验(即使是可靠的),也可能成为好几家新娘的嫁衣裳,那所谓预言或解释,便成了点鸳鸯式的追认。在这样的情况下,实验对理论的选择似乎不起什么作用。何况,实验数据未必可靠呢。果然,没过几天,那个引力波证据就遭到质疑了,而暴胀论依然如故。假如去年没找到希格斯玻色子,标准模型也一如既往地“标准”。

 

实际上,我们常常更容易(也更应该)质疑实验。近年有不少作假的勾当,都发生在实验里。理论尽管有自由想象的逍遥,却受严酷的体系和逻辑的约束,并不容易逍遥法外;即使它逍遥到了疯狂,也是暴露在阳光下的。理论也许会变成疯子,但不会成为骗子(如果谁被骗了,那是他自己的眼力有问题)。怀疑或厌恶一个理论,并不一定需要找实验来帮忙,凭爱好就可以了——如爱老爷不喜欢量子论,彭老爷不喜欢暴胀论,并不在于实验的有无和对错,而在于形而上的信仰和理论形式的偏爱。那么,实验的意义在哪儿呢?下回接着说“判决实验”那些事儿。









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