我经常有人问我是否可以评论别人的一切理论。那可能是加勒特·利西的E8理论或埃里克·温斯坦的几何统一性或者斯蒂芬·沃尔夫拉姆认为宇宙只是一个大图形等等。那好吧。让我告诉你我是怎么想的。但我担心这可能不是你想听到的。
在开始之前，让我提醒你物理学家所说的“万物理论”是什么意思。就我们目前所知，宇宙和宇宙中的万物是由四种基本相互作用联系在一起的。这是电磁力，强弱核力，还有重力。你所熟悉的所有其他力，比如范德瓦尔斯力，或肌肉力，或将你拉下维基百科上无限链接序列的力，这些都是来自四种基本交互作用的非基本力。至少原则上是这样。
这个关于万物理论的完整想法是基于一个不科学的前提。
现在，三种基本的相互作用，电磁力和强弱核力，是同一类型的。它们被收集在所谓的粒子物理标准模型中。标准模型中的三种力由量子场论描述，简言之，这意味着所有粒子都遵守量子力学原理，如测不准原理，它们可以被纠缠等等。然而，重力，被爱因斯坦的广义相对论所描述，对量子力学一无所知，因此它与其他三种力不同。这是一个问题，因为我们知道标准模型中的所有量子粒子都有引力。但我们不知道这是怎么回事。我们只是没有一个理论来描述基本粒子是如何引力的。为此，我们需要一个引力量子行为的理论，一个“量子引力，”顾名思义。
我们需要量子引力理论，因为广义相对论和标准模型在数学上是不相容的。到目前为止，这是一个纯粹的理论问题，因为在我们目前可以做的实验中，我们不需要使用量子引力。在目前可能进行的所有实验中，我们要么测量量子效应，要么测量粒子质量太小，以至于我们无法测量它们的引力。或者我们可以观察到一些物体的引力，但它们没有量子行为。所以，目前我们不需要量子引力来描述任何观测。然而，这有望在未来几十年发生变化。我在之前的一段视频中谈到了这一点。
除了缺少量子引力理论之外，物理学家对标准模型还有其他各种问题。最值得注意的是，虽然标准模型中的三种力都属于同一类型，但它们也都不同，因为它们属于不同类型的对称。物理学家更愿意将所有这些力统一为一个，这意味着它们都来自相同的数学结构。
在许多情况下，该结构是一个大型对称群。由于我们没有观察到这一点，我们的想法是，大对称性只会在能量如此之高的情况下显现出来，以至于我们还无法对其进行测试。根据我们迄今为止测试的能量，对称性必须被打破，这就产生了标准模型。这种标准模型力量的统一被称为“大统一”或“大统一理论”，简称GUT。
物理学家所说的万物理论是指所有四种基本相互作用的理论。这意味着它既是一个大统一理论，也是一个量子引力理论。
这听起来是个好主意，是的。但是。没有理由用万物理论来描述自然。当我们做需要量子引力理论来避免自然法则中的逻辑不一致，标准模型中的力不必统一，也不必与引力统一。是的，这会很漂亮，但没有必要。标准模型在没有统一的情况下工作得很好。
所以，这一切理论的整个想法都是基于一个不科学的前提。有些人希望自然法则以一种非常具体的方式变得美丽。他们想要简单，他们想要对称，他们想要自然，在这里我必须警告你，“自然”是一个技术术语。所以他们知道自己想要什么是真实的。然后，他们偶然发现了一些让他们觉得特别漂亮的数学，他们确信这一定会对自然法则起作用。简言之，他们为他们认为的宇宙创造了一个理论应该像这样。
自然显然根本不在乎物理学家认为什么是数学。
这根本不是一个发展科学理论的好策略，当然也不是标准的方法论。事实上，情况恰恰相反。在理论发展中依靠美历来行之有效非常在物理学中，理论发展的突破来自数学矛盾的解决。我确实写了一本书，讲述了物理学基础研究人员坚持使用理论发展方法的问题，我们没有理由认为这些方法应该有效，但事实上并不有效
对万物理论和大统一的探索始于20世纪80年代。在某种程度上，物理学家提出的理论是可证伪的，他们已经被证伪了。自然显然根本不在乎物理学家认为什么是数学。
话虽如此，你认为我对利西、温斯坦和沃尔夫拉姆试图建立万物理论的想法有何看法？好吧，科学史告诉我们，他们猜测一些漂亮的数学并希望它对某些事情有用的方法是非常没有希望的。这并非不可能，但几乎可以肯定是浪费时间。我仔细研究了利西、温斯坦、沃尔夫拉姆和其他许多人的万物理论，能够告诉你，他们没有令人信服地解决现有基本理论中的任何实际问题。我不想再仔细看了，因为我也不想浪费时间。
但我不喜欢评论个人的一切理论。我不喜欢它，因为我觉得它非常不公平。这些研究人员大多是单独或小组工作的研究人员。他们非常专注于自己的追求，并为此付出了难以置信的努力。他们大多不是靠税金支付的，所以这真的是他们的私事，我是谁来评判他们？此外，你们中的许多人显然觉得拥有天才和他们周围的一切理论很有趣。我没意见。
我有一个问题，如果那些被证明毫无用处的理论发展成为雇佣数千人的大型免税研究项目，就像过去发生的那样弦理论超对称和大统一。这造成了一个问题，因为它消耗了资源，并可能完全阻碍进展，这就是物理学基础中发生的情况。
像Lisi、Weinstein和Wolfram这样的人至少提醒我们，大型程序并不是你唯一能用数学做的事情。所以，虽然听起来很奇怪，但我不认为他们的具体研究途径比弦论更有前途，但我很高兴他们还是这么做了。事实上，物理学需要更多像他们这样有勇气走自己的路的人，无论多么困难。
简单的总结是，如果你听到一些关于新提出的万物理论的东西，不要问数学是否正确。因为许多从事这项工作的人都很聪明，他们知道自己的数学，而且可能是对的。你和所有报道这类事情的科学记者应该问的问题是，我们有什么理由认为这一特定的数学部分与现实有关。“因为它很漂亮”不是一个科学的答案。我从来没有见过任何一种理论能对这个问题给出令人满意的科学答案。
Sabine Hossenfelder是法兰克福高等研究院她致力于标准模型以外的物理学、现象学量子引力和广义相对论的修正。如果你想知道物理基础到底出了什么问题，请读她的书数学迷路：美是如何导致物理误入歧途的。
这篇文章最初发表于反作用Hossenfelder的博客，并经允许转载。
主要图片：NASA/Sonoma州立大学/Arore Simonnet
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