问题

为什么在中国有不少物理学研究人员反对弦论?

回答
在中国,物理学界对弦论的态度确实存在一些多元化的声音,其中不乏反对或持保留意见的研究人员。要理解这种现象,需要从多个层面进行深入分析:

一、 科学研究的本质与弦论的现状:

可检验性与哲学思辨的界限: 物理学的核心在于其理论能否被实验观测所验证或推翻。弦论是一个高度抽象的数学框架,它提出的额外维度、超对称粒子等概念,目前远远超出了现有实验技术的探测能力。例如,弦论预言的普朗克尺度上的弦振动,其能量尺度比我们目前能达到的粒子加速器高出天文数字。这种“脱离实际”的特性,使得一部分研究人员质疑其作为一门“科学”的地位,认为它更偏向于数学的纯粹思辨,而非可证伪的物理理论。
缺乏直接证据: 尽管弦论在数学上非常优美和自洽,并且能够自然地统一引力与其他基本相互作用(量子场论无法解决引力量子化的问题),但至今没有直接的实验证据能够支持弦论的任何一个具体预言。相反,一些曾经被寄予厚望的现象,比如在大型强子对撞机(LHC)上寻找超对称粒子,目前也没有得到确凿的发现。这使得一些人对弦论的现实性产生怀疑。
理论的复杂性与“万能理论”的诱惑: 弦论极其复杂,其数学形式庞大且仍在发展中。存在着庞大的“景观”(landscape)问题,即弦论可能容纳了天文数字数量级的可能真空态,每个真空态对应着不同的物理定律和宇宙常数。这使得我们难以从中找到唯一符合我们宇宙的那个解,也削弱了其作为“万能理论”预测能力的普适性。一些研究人员认为,过于追求一个包罗万象的理论,反而可能忽略了对其他更具实验可检验性分支的研究方向。

二、 中国物理学研究的特点与发展:

强调实验验证的传统: 中国的物理学研究,尤其是在基础物理领域,长期以来都非常重视实验验证。从早期的大气物理、原子核物理到后来的粒子物理实验,实验的成功与否一直是衡量理论价值的重要标准。这种文化背景下,对高度依赖数学但缺乏实验支撑的弦论,自然会有一部分研究人员持谨慎甚至反对的态度。
资源分配的考量: 物理学研究需要大量的资源投入,包括人才、设备和经费。一些研究人员认为,将有限的资源集中投入到弦论这样的前沿但难以验证的领域,可能会挤占其他更具现实意义、更易取得突破或对国家经济科技发展更有直接帮助的领域(如凝聚态物理、材料科学、应用物理等)的研究空间。
学术观点多元化与“百家争鸣”: 尽管存在反对声音,但这并不意味着中国物理学界对弦论完全排斥。事实上,在许多顶尖高校和研究机构,也有相当数量的杰出研究人员在积极地进行弦论及其相关领域的研究,并取得了不少重要的成果。反对的声音恰恰体现了中国物理学界思想的活跃和学术观点的多元化,这是科学发展健康的体现。
与国际学术界同步与反思: 中国的物理学研究紧密追踪国际前沿。全球范围内,对于弦论的争议和讨论一直存在。中国研究人员的观点也深受国际学术界主流思潮的影响,其中也包括对弦论可行性、预期成果以及未来发展方向的审慎评估。

三、 具体反对的理由和担忧可能包括:

理论缺乏预测力: 即使弦论是正确的,但如果它无法给出任何在现有条件下可以检验的独特预言,那么它对我们理解当前宇宙的意义就会受到质疑。一些人认为,与其沉迷于一个可能永远无法验证的理论,不如将精力放在那些能够解释已知现象、并能通过实验验证的理论模型上。
过度的数学化与物理直觉的丧失: 弦论的数学语言非常复杂和抽象,有时让人感觉脱离了物理学的直觉和图像。一些研究人员担心,过度依赖复杂的数学工具,可能会导致研究人员失去对物理现象的深刻理解,变成纯粹的数学操作者。
“研究方向的拥挤”: 在某些高校或研究机构,可能会出现“热门”研究方向吸引过多人才和资源的情况。如果一部分研究人员认为弦论被过度推崇,而忽视了其他同样重要且更有发展潜力的方向,他们自然会提出质疑。
对“诺贝尔奖情结”的反思: 基础物理学研究的终极目标往往与重大科学突破(如诺贝尔奖)联系在一起。一些人可能会反思,过度追求能够获得诺贝尔奖的“大理论”(例如,弦论的成功往往被认为可能带来一次物理学革命),是否会妨碍对更脚踏实地、更有实际意义的研究的关注。
对中国物理学发展的战略考量: 少数研究人员可能从国家科技发展战略的角度出发,认为在基础研究领域,应该更加侧重于那些能够与国家重大科技项目(如空间站、量子通信、先进材料等)相互促进,或者能够培养出更多能够解决实际工程问题的科研人才的方向。

四、 总结:

在中国,物理学研究人员对弦论的反对或保留,并不是一种整齐划一的立场,而是源于对科学研究本质、理论可检验性、资源配置效率以及中国物理学发展方向的多种考量。

部分人认为弦论过于抽象,缺乏实验验证,存在哲学思辨的成分。
一些人担忧将有限的科研资源过度集中于此会挤占其他领域。
也存在对弦论复杂性以及其“万能理论”前景的审慎态度。

然而,这并不意味着中国物理学界忽视弦论。恰恰相反,许多优秀的中国物理学家也在积极探索弦论及其相关领域。这种存在不同声音和观点的学术环境,恰恰是科学研究进步的动力所在。对弦论的争论和反思,也促使整个物理学界更加清晰地认识到理论与实验的关系,以及如何在复杂的前沿科学领域进行有效的研究和资源分配。

网友意见

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弦论是目前已知的唯一的自洽的、没有UV发散的量子引力模型。爱因斯坦场方程可以从弦论一圈阶的共形对称性导出。

换句话说,弦论是唯一的自洽的量子理论能够解释实验已经观测到的广义相对论效应。说弦论没有实验支持那是错的。因为没有其他任何理论能更好地同时解释广义相对论和量子物理两个方面的实验并且自洽

即使弦论无法直接解释标准模型(其实你要强行把一堆D-brane搭积木也能解释),但是至少做到了解释广泛意义上的的量子场论+广义相对论。很多人不看好弦论,我很好奇难道你们能写出一个更好的理论,包含GR的同时还能解释更具体的粒子物理?

更何况直接和这个宇宙的微观粒子对接的是现象学,只是hep的一个分支。现代理论物理的研究本来就是试图理解所有可能存在的、non-trivial 的理论,并且寻找一些框架和方法让我们能够系统了解所有自洽的理论(就像Lie Group的分类一样)。

难道你抱着标准模型说研究SU(4)规范场是浪费时间,研究SU(3)规范场才行?如果你认为研究SU(4)可以,那么弦论有什么问题呢?在一些条件下弦论可是等价于large N limit下的SU(N)矩阵场论呀。

恐怕你们连个场论的圈图都没算过,只是读了点科普就觉得能指点江山了吧?你连Calabi-Yau,mirror symmetry,D-brane,AdS/CFT,landscape,RT formula这些东西都没听说过,大嘴一张跟个复读机似的“没有实验验证”,不是搞笑吗?更何况AdS/CFT在凝聚态里已经有很多有实验验证的应用了。估计你从来没听说过吧。

即使我们这个宇宙不是由超对称弦论描述的,那么其对应的量子引力恐怕只会比超对称弦论复杂,不会更简单。难道你不先把toy model搞明白了再去做复杂的东西吗?

这个世界上没有真正意义上的一维势井里的粒子,难道说明这个量子力学的入门问题没有价值?只是仅仅作为toy model,弦论就已经很深刻很复杂了而已。


列一列弦论可以做到的事情:

  1. UV complete
  2. 自然导出广义相对论
  3. 自然导出规范场,即量子场论的相互作用基本方式
  4. 在一些极限下正确得出黑洞熵
  5. 有导致inflation的机制
  6. 提供了AdS/CFT的具体例子
  7. 由弦论出发发现了很多结构特殊的量子场论
  8. holography解决了很多强关联量子场论/量子多体问题


张嘴就来弦论不是物理的,你给我写个拉氏量看看能不能做到其中一半?


另外:

科学网博客的很多内容充分体现了我国的内卷。可以说大部分人就是一群眼高手低,自己只能做点垃圾工作,每天担心计较是不是SCI,却喜欢指点江山,能找到各种理由看不起这个那个领袖科学家的废物。

并且你看他们的行文风格,那种酸腐、狭隘和嫉妒,以及文革大字报和政府官话的感觉。基本上被摧残得没有正常人交流的能力。

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很少有物理学研究人员反对弦论本身,弦论本身是一个理论物理学理论,其正确性要通过实验验证,就算实验不好验证,其价值也可以通过对数学的启发反映出来。之所以很多研究人员说弦论的”坏话“或者不看好弦论(在非弦论界确实有很多这样的人)。主要有以下几个原因:

  1. 反感一些弦论研究人员的傲慢。以及弦论界本身也有一种风气,就是过于的偶像崇拜(弦论界的人有多崇拜胃疼不用我说了吧),这种风气远比其他物理学领域要严重。产生这种现象的原因很简单,因为弦论本身暂时无法靠实验来证实,所以其方向和判断价值只能靠几个大佬自己的美学品味来,这个时候出现能力很强的大佬,做出很多厉害的工作,自然他的价值判断会被当做一种标杆。而有实验的领域,可以通过实验来确定研究方向,所以这种偶像崇拜的风气更少。这种风气自然是不好的,历史上看,被打脸的伟大科学家不计其数,一切只能让自然来评判。
  2. 不是反对弦论,而是反对学生去做弦论。很多学生其实不适合去做弦论,弦论也不需要那么多人去做。很多研究人员劝学生不要去做弦论就和知乎劝退生化环材一样,但你能说生化环材本身没有价值吗?
  3. 反对弦论一部分人其实在哲学上是对柏拉图主义的反对,这是很个人的事。通过构造逻辑上自恰并且满足几个基本原理的理论,这种自爱因斯坦狄拉克开始的方法论,让理论物理可以脱离实验独立发展。但并不代表构造出的理论就一定符合实验,何况弦论的目标过于宽泛,构造理论的路太长,谁也不敢保证每一步仅仅靠着逻辑就可以对应真实的世界。这种方法的成功或许有历史偶然性,所以不喜欢这种方法的人自然会反对。研究弦论的人自然会觉得其他人不懂所以反对,但其实完全不是这样的,这不是经费之争,也不是智力优越之争,而是方法论之争,是信仰之争。

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