物理學家迷失在數學公式中？

十九世紀末二十世紀初，經典物理學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經典物理學達到了它的頂峰，當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。

然而，在十九世紀末二十世紀初，正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際，科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現：電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵「烏雲」：「以太漂移」的「零結果」和黑體輻射的「紫外災難」。這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經典物理學的傳統觀念受到巨大的衝擊，經典物理髮生了「嚴重的危機」。

但是新世紀的到來，物理學的發展卻一直止步不前。雖然有一些顯著的發現，2012年發現希格斯玻色子和4年後發現引力波。但是這些勝利是基於幾十年前發展起來的理論。像弦理論這樣的新概念仍然未被證實。「自1970年代以來所做的所有理論工作並沒有產生一個成功的預測，」加拿大滑鐵盧理論物理周界研究所所長NeilTurok說。這是非常令人震驚的事情。

他說：「今天的物理學家寫了很多論文，建立了很多理論模型，舉辦了很多會議，互相引證。」他說。但對我來說，物理學就是針對未知事物的成功的預測。這是缺乏的。」然而大多數正在進行的最著名的實驗未能產生一些期待已久的發現。以大型HadronCollider（LHC）為例，在瑞士日內瓦附近建造了巨大的粒子加速器。

如果到目前為止，弦理論已經抵制了實驗驗證，那麼所謂的多元宇宙——我們的宇宙只是許多宇宙中的一個，也許是無限數量的宇宙的一個想法——似乎有些科學家更像寫科幻小說而不是對現實的描述。「如果你看不到東西，那它意味著什麼？」德國法蘭克福高級研究所的物理學家SabineHossenfelder問道。我認為這是一個屬於哲學範疇的討論，「她補充說。人們可以相信他們所希望的多元宇宙，但這不是科學。

伽利略是第一個詳細闡述數學和物理世界之間聯繫的科學家，事實上，當今所有成功的物理理論都是數學表達的。但也有一些偉大的思想家被數學引入歧途的例子。例如，在十七世紀，德國天文學家約翰尼斯-開普勒開發了一個複雜的理論，用歐幾里德幾何學的五個「柏拉圖式固體」來描述行星的軌道。他的假設當然是優雅的，但也是錯誤的。

物理學家們常常在他們的理論中尋求數學的優雅；同時，它們是由簡單的的緊密相關的概念所得出的。有些人把這種吸引力稱為「奧卡姆剃刀」，這是一種格言，認為當選擇競爭理論時，簡單的理論通常是正確的。「我們希望我們發現的定律將是完美的，」FrankWilczek說，他是一位麻省理工學院的物理學家，他因在2004的強大核力量上獲得了諾貝爾獎。

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