我们会揭开所有真相吗?
物理学家在命名时总是富有想象力:多世界、黑洞、暗物质、虫洞、大统一、大爆炸。万物理论这个术语也是如此。这种假想中的理论最终会揭开所有真相——基本粒子,它们之间的作用力,还有自然常数——并且不会带来其他问题。它将会是一条得到充分改进的、崭新的基本公式,可以将粒子物理标准模型和爱因斯坦广义相对论结合成一个和谐的整体。
然而,即使真的存在这样一个万物理论,它也不能解释一切。这是因为,我们在第4章讨论过,在大多数科学领域中,涌现理论(或者说有效理论)是更贴切的解释。因此,如果我们找到了万物理论,粒子物理系确实是可以关门大吉了,但是材料科学和生物医学的研究依然要继续下去。
裁撤粒子物理系这样的代价或许是值得的,但是否真的存在这样一种能够解答所有疑问的理论?
说句玩笑话,其实我们知道如何构建一个能够回答所有问题的理论,只要我们不再发问就可以了。如果我们人类在两个世纪前就停止了科学研究,现在就不会有粒子物理学家对希格斯玻色子的质量发出疑问。我的意思不是说这是个好主意,我只是想说明,一个理论能否解释“一切”,取决于我们对自然已经了解了多少以及还想了解多少。即使我们拥有一个可以解释当下所有问题的理论,我们也无法确定将来它一直都能解释一切。
就算不考虑未来的发现有可能会迫使我们在某一天调整任何所谓的万物理论,相信一个理论就能回答所有问题这一想法,本身也是与科学不相容的。科学要求我们对自然的运作方式提出不同的假说,我们会保留那些与观测结果一致的假说,然后抛弃其他不符合的假说。然而,有很多理论方方面面都很好,“唯一”可惜的就是它们不能描述我们所观察到的东西。
假如有这样一个理论,它认为宇宙是一个完美的、空旷的二维球面。你可能会说,这根本算不上什么理论,我也同意。但它的问题在哪里?我指的并不是这个理论本身有什么问题,其实它也没什么可指摘的地方,除了它不能描述我们所观察到的东西。它与我们实际栖身于其中的宇宙毫无关系。
像这样无法描述观测结果的自洽理论有无数种,但只要举出一个例子就足以看到问题所在:一个理论只有成功描述了我们所观察到的现象才能从其他理论中脱颖而出。这意味着即便是最好的、解释力最强的理论,也会简单粗暴地用一句“因为它解释了我们所观察到的东西”来回答一些问题。如果不是这样,我们就无法排除所有其他优美、简洁、自洽但证据不足的理论。
换句话说,我们不能从非特定的数学中为特定的宇宙建立一个特定的理论。有很多数学运算都不能描述我们所看到的现象,我们选择了其中的一些只是因为它们有效。[3]因此,即便我们找到了万物理论,那么仅凭科学也无法解释为什么这个理论就是我们一直在追寻的东西。