改编自《迷失在数学中：美丽如何误导物理学》，作者：萨宾·霍森菲尔德。版权所有©2018年。由Basic Books出版，它是珀尔修斯图书公司的一个印记，珀尔修斯图书公司是PBG出版有限责任公司的一个部门，PBG出版有限责任公司是阿歇特图书集团公司的子公司。
我写这篇文章时，正值十二月，我在慕尼黑。我正在数学哲学中心参加一个承诺回答“为什么信任一个理论？”问题的会议。这次会议由奥地利哲学家理查德·达维德组织，他最近出版的《弦理论与科学方法》一书引起了一些物理学家的不满。
弦理论目前是关于[基本物理学]相互作用的统一理论中最受欢迎的想法。它假定宇宙及其所有内容都由小的振动弦组成，这些弦可能是闭合的，也可能是有松散的末端，可能会伸展或卷曲，可能会分裂或合并。这可以解释一切：物质、时空，是的，也包括你。至少这是这个想法。迄今为止，弦理论没有任何实验证据支持它。同样参加会议的历史学家赫尔格·克拉格将其比作涡旋理论。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来关于塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
理查德·达维德在他的书中以弦理论为例，说明了“非经验理论评估”的应用。他的意思是，要选择一个好的理论，其描述观察的能力不是唯一的标准。他声称，某些不基于观察的标准在哲学上也是合理的，他得出结论，必须修改科学方法，以便可以仅在理论基础上评估假设。理查德提出的非经验评估的例子——弦理论家通常用来支持他们理论的论点——是：（1）缺乏其他解释；（2）使用以前有效过的数学；以及（3）发现意想不到的联系。
理查德并不是说应该使用这些标准，而只是指出他们正在被使用，并且他为他们提供了理由。这位哲学家的支持受到了弦理论家的欢迎。其他人则不那么欢迎。
针对理查德提出的修改科学方法的建议，宇宙学家乔·西尔克和乔治·埃利斯警告说，这将“打破几个世纪以来将科学知识定义为经验的哲学传统”，并且在《自然》杂志上发表的一篇广为流传的评论中，他们表达了他们担心“理论物理学有沦为数学、物理学和哲学之间无人区的风险，而无法真正满足任何一个领域的要求”。
我可以超越这些担忧。如果我们接受一种新的哲学，提倡根据事实以外的东西来选择理论，为什么要在物理学上止步不前？我设想未来，气候科学家会根据一些哲学家设想的标准来选择模型。这个想法让我
汗流浃背。
但我参加这次会议的主要原因是，我想要得到吸引我从事物理学的问题的答案。我想知道宇宙是如何开始的，时间是否由单一的瞬间组成，以及是否真的可以用数学来解释一切。我不期望哲学家回答这些问题。但也许他们是对的，我们没有取得进展的原因是我们非经验的理论评估很糟糕。
哲学家们肯定是对的，我们在制定理论时使用了观察充分性以外的标准。科学通过生成和随后测试假设来运作只是故事的一部分。测试所有可能的假设是根本不可行的；因此，今天的大部分科学事业——从学术学位到同行评审再到科学行为准则——都致力于从一开始就识别好的假设。各个领域的社区标准差异很大，每个领域都采用自己的质量过滤器，但我们都使用一些。在我们的实践中，如果不是在我们的哲学中，预选假设的理论评估长期以来一直是科学方法的一部分。它不能免除我们进行实验测试，但它是进行实验测试的必要操作。
因此，在物理学的基础领域，我们一直都在根据实验测试以外的理由来选择理论。我们不得不这样做，因为我们的目标通常不是解释现有数据，而是开发我们希望以后进行测试的理论——如果我们能说服某人去做的话。但是，在测试之前，我们应该如何决定研究哪个理论？实验者又如何决定哪个理论值得测试？我们当然会使用非经验评估。只不过，与理查德不同，我不认为我们使用的标准非常哲学。相反，它们大多是社会和美学方面的。而且我怀疑它们是否能自我纠正。
从美学出发的论点在过去使我们失败了，我担心我现在正在目睹又一次失败。
“那又怎样？”你可能会说。“最终不总是解决问题了吗？”是的。但是，撇开如果科学家不被美学分心，我们可能会走得更远这一事实不谈，物理学已经改变——并且还在不断变化。在过去，我们能勉强应付过去，是因为数据迫使理论物理学家修改构思不佳的美学理想。但是，我们越来越需要首先有理论来决定哪些实验最有可能揭示新的现象，而这些实验需要花费数十年的时间和数十亿美元才能完成。数据不再主动来到我们面前——我们必须知道在哪里获取它们，而且我们负担不起到处搜索的代价。因此，新的实验变得越困难，理论家就越需要小心，不要在沉浸在美丽的梦想中时不知不觉地陷入死胡同。新的需求需要新的方法。但哪些方法呢？
我希望哲学家们有一个计划。