弦理论是科学吗？在过去的十年中，物理学家和宇宙学家一直在争论这个问题。现在，科学界正在向哲学寻求帮助。
本月早些时候，一些争论不休的物理学家与科学哲学家在一个不寻常的研讨会上会面，旨在解决理论物理学的分支已经脱离实验科学现实的指责。研讨会的组织者说，科学方法的完整性以及科学在公众中的声誉正处于危险之中。
该研讨会于12月7日至9日在德国慕尼黑的路德维希-马克西米利安大学举行，起因是一年前《自然》杂志上的一篇文章，文章中，南非开普敦大学的宇宙学家乔治·埃利斯和马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的天文学家约瑟夫·西尔克对理论物理学中“令人担忧的转变”表示遗憾（G. Ellis 和 J. Silk 《自然》 516, 321–323; 2014）。
关于支持科学新闻
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能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事。
他们写道：“面对将基本理论应用于观测到的宇宙的困难”，一些科学家认为，“如果一个理论足够优雅和具有解释力，则无需进行实验验证”。
讨论的主题首先是可验证性。为了使一个科学理论被认为是有效的，科学家通常要求必须有一个实验，原则上可以排除该理论——或者如科学哲学家卡尔·波普尔在1930年代所说的那样“证伪”它。在他们的文章中，埃利斯和西尔克指出，在某些领域，一些理论物理学家已经偏离了这一指导原则——甚至主张放宽这一原则。
两人引用弦理论作为主要例子。该理论用无限细的弦代替基本粒子，以调和描述引力和量子世界的明显不相容的理论。这些弦太小了，以至于今天的技术无法探测到——但有些人认为，无论实验是否能够测量到弦理论的影响，弦理论都值得追求，仅仅因为它似乎是解决许多难题的“正确”方案。
西尔克和埃利斯还指出了另一个似乎已经放弃“波普尔主义”的理论：多元宇宙的概念，其中大爆炸产生了许多宇宙——其中大多数将与我们自己的宇宙截然不同。
但在研讨会的开幕演讲中，加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家戴维·格罗斯区分了这两种理论。他将弦理论归类为“原则上”可验证的，因此是完全科学的，因为弦是可能被探测到的。
他说，更令人不安的是多元宇宙等概念，因为它假设的其他宇宙可能无法从我们自己的宇宙中观察到，即使在原则上也是如此。“仅仅因为[弦理论]目前无法验证就认为它不是科学是荒谬的，”格罗斯说，他因其在强核力方面的工作而于2004年获得诺贝尔奖，强核力在实验中得到了充分的验证，并且他还为弦理论做出了重要贡献。
研讨会参与者卡洛·罗韦利是法国艾克斯-马赛大学的理论物理学家，他同意，仅仅因为弦理论现在不可验证并不意味着它不值得理论家们花费时间。但埃利斯和西尔克文章的主要目标是路德维希-马克西米利安大学哲学家理查德·道伊德在他的著作《弦理论与科学方法》（剑桥大学出版社，2013年）中提出的观点。道伊德写道，弦理论家已经开始遵循贝叶斯统计学的原理，该原理基于先验知识估计某个预测为真的可能性，然后在获得更多知识时修改该估计。但是，道伊德指出，物理学家已经开始使用纯粹的理论因素，例如理论的内部一致性或缺乏可信的替代方案，来更新估计，而不是基于实际数据进行修订。
动态讨论
在研讨会上，格罗斯曾暗示缺乏弦理论的替代方案使其更有可能是正确的，他与罗韦利进行了辩论，罗韦利多年来一直致力于一种名为圈量子引力的替代方案。罗韦利断然反对没有可行替代方案的假设。与此同时，埃利斯拒绝了理论因素可以提高概率的观点。“我对贝叶斯主义的回应是：新的证据必须是实验证据，”他说。
其他人指出，围绕使用贝叶斯统计学来支持弦理论存在一些独立的问题。斯德哥尔摩北欧理论物理研究所的物理学家萨宾·霍森菲尔德说，该理论的流行可能导致人们认为它是唯一的选择。但她说，弦理论获得发展动力可能是出于社会学原因：例如，年轻的研究人员可能转向它，因为它的就业前景比在不太知名的领域更好。
丹麦奥胡斯大学的科学史学家海尔格·克拉格借鉴了历史的视角。“以前就有人提出我们需要‘新的科学方法’，但用其他标准代替经验可验证性的尝试总是失败，”他说。但他补充说，至少问题仅限于物理学的少数几个领域。“弦理论和多元宇宙宇宙学只是大多数物理学家所做工作的一小部分。”
这对罗韦利来说是一种安慰，他强调需要在实验充分证实的科学理论与推测性理论之间做出明确区分。“当人们在街上拦住你，说‘你知道世界是由弦构成的，并且存在平行世界吗？’时，情况非常糟糕。”
在研讨会结束时，争论不休的物理学家们似乎并没有更接近达成一致。道伊德——他与西尔克、埃利斯和其他人共同组织了这次活动——表示，他不期望人们从根本上改变他们的立场。但他希望接触其他推理方式可能会“导致略微的和解”。埃利斯建议，更具沉浸式的形式，例如为期两周的暑期学校，可能更成功地达成共识。
本文经许可转载，并于2015年12月23日首次发表。