物理学似乎是人类生活中真理清晰明确的唯一领域之一。物理定律描述了硬性的现实。它们以数学的严谨性和实验证明为基础。它们给出答案，而不是无休止的混乱。对你来说不是一种物理学，对我来说也不是另一种物理学，而是一种适用于所有人、所有地方的单一物理学。物理学通常看起来很奇怪，但这恰恰是一个好兆头——它不受先入为主观念的束缚。在一个可能显得令人压抑的世界里，相同的争论周而复始，物理学为生活注入了一些真正的新意，并将我们从陷入的窠臼中猛然拉出来。
物理学也是更广泛的真理探索的基石。如果你追溯其他科学的解释链条，最终会回到物理学。物理学的成功及其在奠定其他科学基础方面的作用，支持了一种广义的自然主义或物理主义世界观：即所有现象都有物理学的解释，而诸如生命活力或无形灵魂之类的概念在严肃的思考中已不再有立足之地。物理学不会支配我们如何生活或解决紧迫的道德困境，但它为我们决定这些问题设定了背景。
然而，如果说物理学在大多数人看来是最纯粹的真理追寻，那么物理学家自己却并不总是这样认为。他们有时似乎受到一种集体的冒名顶替综合症的困扰。尽管他们可能假定真理就在那里，并且他们有能力找到它——他们必须这样做，否则还有什么意义呢？——但他们也有自己的疑虑，这些疑虑在非正式讨论中、在致力于他们学科广泛方向的会议上、在重新努力寻求哲学家帮助的过程中，以及在为公众撰写的书籍和博客中浮出水面。这些担忧在基础物理学中最为尖锐，基础物理学虽然不是整个学科，但在其中确实发挥着超出比例的作用。许多人担心大型强子对撞机尚未发现任何新现象，让他们无从下手来推导出更高层次的定律。他们担心诸如弦理论等提出的统一理论是否能够被检验。有些人认为他们的学科过于数学化；另一些人则认为它在数学上很草率。即使在最成熟的理论中，真理也可能是难以捉摸的。量子力学是一个经过充分检验的理论，但其解释仍然难以理解。
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一位实验科学家面临着更具体的问题。电线断了吗？代码有错误吗？测量结果是统计上的偶然事件吗？尽管如此，即使是这些平淡的担忧也可能出人意料地微妙，而且它们并非完全脱离物理学的总体问题。一切都必须在更广泛的知识框架内进行判断。
许多物理学家认为这些问题意味着他们的领域已经误入歧途，他们的同事们太过目光短浅而没有注意到。但另一种解读是，真理的难以捉摸是一个重要的线索。与其他人类生活领域不同，物理学家在真理方面遇到的困难并非来自弄虚作假，而是来自残酷的诚实：来自在面对现实时完全坦诚地承认我们的局限性。只有正视这些局限性，我们才能克服它们。
对物理学进展的疑虑并非新鲜事。只要有物理学家，就一直有物理学家担心他们的领域遇到了不可逾越的障碍。当你身处其中时，研究总是乱七八糟的。人类能够理解现实似乎已经非常了不起，因此任何障碍都可能预示着我们的好运终于用完了。
几代人以来，物理学家们在自信和怀疑之间摇摆不定，不时放弃找到自然的深层结构，并将物理学降级为寻找有用的知识碎片。当同时代人迫使艾萨克·牛顿解释引力如何运作时，他回应说：“我不构想假设。” 尼尔斯·玻尔在评论量子力学时写道：“我们的任务不是渗透到事物的本质中，我们无论如何都不知道事物的意义，而是发展概念，使我们能够以富有成效的方式谈论自然现象。” 这两位男士的观点都很复杂：牛顿实际上确实为引力构想了几个假设，而玻尔在其他时候也说过量子理论抓住了现实。但总的来说，他们通过搁置世界为何如此这般宏大的问题而取得了进展。
从历史上看，物理学家最终确实会回到这些问题。牛顿未能解释引力，但后代人接受了挑战，最终形成了爱因斯坦的广义相对论。量子力学的解释在 20 世纪 60 年代重新回到物理学的议程上，并且虽然尚未解决，但已经衍生出诸如量子密码学等实际应用的想法。重新唤醒物理学家好奇心的是这样一种感觉，正如已故哲学家希拉里·普特南所说，如果物理学理论与现实不符，那么物理学理论的成功将是奇迹般的。更根本的是，如果没有真实的东西供我们进行实验，我们又如何进行实验呢？这种立场被称为实在论。它认为，我们没有直接观察到但从理论上推断出的实体——例如原子、粒子以及空间和时间——确实存在。理论是真实的，因为它们反映了现实，尽管是不完美的。实在论和对立立场——反实在论之间的循环无疑将继续下去，因为两者都在来自另一方的压力下不断演变。
这种竞争对物理学有利。反实在论物理学家兼哲学家恩斯特·马赫启发爱因斯坦重新思考我们如何知道我们所知道的——或认为我们知道的。这为物理学中随后发生的一切奠定了基础。当我们接受我们是通过有色眼镜看待世界时，我们可以进行补偿。现实的某些特征相对于观察者而言是相对的，而另一些特征则是所有观察者共有的。两个以不同速度运动的人可能会对地点之间的距离、事件的持续时间，或者在某些情况下，对两个事件中哪个先发生存在分歧。他们之间的争论是无法解决的。但距离和持续时间的算术组合——时空间隔——是两者共有的事实，是一个“不变量”。不变量定义了客观真理。
除了过去物理学家共有的普遍担忧之外，今天的物理学家还遇到了许多特定且出乎意料的知识限制。几乎无论你选择哪种量子力学解释，关于量子世界的一些事情都超出了我们的理解范围。例如，如果你向一面半镀银的镜子发射一个光子，它可能会穿透过去，也可能会反射回来，而且你无法知道它会做什么。结果是随机决定的。有些人认为光子这样做没有任何理由；随机性是内在的。另一些人认为存在一些隐藏的原因。还有一些人认为光子既穿透过去又反射回来，但我们只能看到其中一种结果。无论如何，潜在的原因都被掩盖了。
粒子很容易操纵，这就是为什么量子物理学通常用粒子来描述。但大多数物理学家认为同样的规则适用于所有事物，甚至包括生物。因此，尚不清楚光子何时做出选择穿透过去或反射回来，如果它真的会做出选择的话。当它撞击镜子时，两者组成的系统进入一种不确定状态。当测量装置记录路径时，它也被两种可能性所困扰。如果你派你的朋友去看发生了什么事，对你来说，这个人看到了两种可能性。物理学家尚未找到任何尺寸或复杂程度的阈值，可以强制产生结果。（尺寸和复杂性在定义选项是什么方面很重要，但在最终选择中并不重要。）目前，他们只知道一个地方可以解决歧义：在我们自己的意识感知中。我们从未体验过光子同时做两件相互矛盾的事情。因此，物理学家在他们的理论中留下了一个不受欢迎的主观性因素。
马萨诸塞大学波士顿分校的克里斯托弗·A·福克斯认为，教训是观察者是自然界的积极参与者，帮助构建他们观察到的事物，而完全的第三人称视角是不可能的。量子理论的数学将主观和客观要素混杂在一起。他的“QBism”解释试图剥离主观要素，揭示其中蕴含的真实结构，就像爱因斯坦对相对论所做的那样。
亚利桑那大学的哲学家理查德·希利持有相关的“实用主义”观点，即量子理论不是世界的表征，而是世界与人类或其他主体之间界面的表征。我们可以用它来判断可能发生的事情的概率，就像技术股票交易员根据市场趋势而不是经济基本面进行买卖一样。这样的交易员可能在不了解公司在做什么的情况下变得富有。与福克斯不同，希利不认为物理现实的描述隐藏在量子理论中。他认为，这需要一个全新的理论。
相反的极端是，如果你确实将量子理论视为世界的表征，你就会认为它是一个关于共存的替代现实的理论。这种多重世界或平行宇宙似乎也是宇宙学理论的推论：产生我们宇宙的相同过程也应该产生其他宇宙。额外的平行宇宙可能存在于超出我们视野的更高空间维度中。这些宇宙中充满了我们自己宇宙的变体。不存在单一的确定现实。
尽管预测多元宇宙的理论完全是客观的——基本方程式中没有出现观察者或依赖于观察者的量——但它们并没有消除观察者的作用，而只是重新定位了它。它们表明，我们对现实的看法受到了严重过滤，我们在应用该理论时必须考虑到这一点。如果我们没有看到光子同时做两件矛盾的事情，这并不意味着光子没有同时做这两件事。这可能只是意味着我们只能看到其中一件。同样，在宇宙学中，我们仅仅存在就对我们的观察造成了偏差。我们必然生活在一个可以支持人类生命的宇宙中，因此我们对宇宙的测量可能不具有完全的代表性。
平行宇宙并不会改变我们所体验到的真理。如果你在这个宇宙中受苦，那么你的近乎相同的复制品在其他地方蓬勃发展并不能带来多少安慰。但这些其他世界对追求更广泛的真理具有腐蚀性。由于其他宇宙通常是不可观测的，因此它们代表了我们直接知识的不可逾越的限制。如果那些宇宙与我们自己的宇宙完全不同，那么我们的经验知识不仅受到限制，而且还会被欺骗。物理定律有可能陷入混乱：它们并没有说一件事会发生而不是另一件事，因为两者都会发生，而我们看到的是盲目的运气。事实与虚构之间的区别仅仅是位置的问题。
即使是基础物理学的某些看似确凿的方面也出人意料地微妙。物理学家经常谈论粒子和场：局域化的物质微粒和连续的、流体状的实体，例如电场或磁场。然而，他们的理论表明，不可能存在这样的东西。量子力学与相对论的结合排除了粒子的存在：根据几个数学定理，没有什么东西可以像传统的粒子概念所暗示的那样被局域化。观察者将看到的粒子数量取决于他们自身的运动状态；它不是不变的，因此不符合客观事实的资格。粒子群可以具有超出个体性质之上的集体性质。
场也不是它们看起来的那样。现代量子理论很久以前就摒弃了电场和磁场作为具体的结构，并用难以解释的数学抽象概念取而代之。在其众多奇怪的特征中，这种抽象概念具有高度的冗余性；它比它旨在表示的真实现象更复杂。物理学家一直在寻求与现实相符的替代结构，但这些结构不再真正是场。目前，他们仍然用粒子和场来描述世界，意识到完整的故事仍然让他们难以捉摸。
提出的物理学统一理论引入了新的复杂性。特别是弦理论，一直备受争议。它完全投入到平行宇宙中，及其所有对真理的奇怪后果。它还严重依赖所谓的对偶性：不同的数学表达式对观测做出相同的预测，表明它们是描述同一种情况的替代方式。这些对偶性非常强大，因为它们允许横向思维。如果一个方程太难解，你可以使用对偶性将其转化为一个更简单的方程。但是，如果多个数学公式是等价的，我们如何知道哪一个（如果有的话）对应于现实呢？
许多弦理论的批评者抱怨说，没有已知的仪器可以检验它，因为它涉及如此微小的效应。但这种批评同样适用于它的竞争对手。这就是成功的诅咒。现有理论中没有太多裂缝可以让我们可以洞察更深层次。由于缺乏实验指导，物理学家不得不以数学方式发展这些理论。量子力学和相对论的约束力非常强，几乎足以单独决定统一理论的形式。尽管如此，所有提出的理论都严重依赖于关于美和优雅的判断，而这些判断可能最终是错误的。
一种奇怪的趋势内置于整个统一项目之中。物理学家越深入现实，现实似乎就越蒸发。如果不同的事物是相同底层物质的表现形式，那么它们的独特性必定是它们行为方式的产物，而不是其内在本质的产物。物理学解释用动词代替名词：事物是什么是其组成部分做什么的产物。弦理论可能不是正确的，但它说明了这种趋势。根据它，粒子种类的庞大动物园是称为弦的单一类型原始且无特征的事物的不同振动模式。从逻辑上讲，这种推理表明最终将不会剩下任何名词。
一些哲学家得出结论，认为整个“事物”类别都被误导了。根据一种称为结构实在论的观点，关系是自然界的主要成分，而我们感知为事物的东西是关系的枢纽。然而，这种观点也有其怪异之处。物理对象与数学对象或模拟与原始系统之间有什么区别？两者都涉及相同的关系集，因此似乎没有什么可以将它们区分开来。如果没有名词，那么是谁在表演动词呢？物理学是建立在流沙之上的吗？
不仅仅是物理学问题让物理学家怀疑他们是否走在正确的轨道上。许多人对意识产生了兴趣，被所谓的意识的难题所吸引。科学方法似乎天生就无法描述主观体验。我们的内在精神生活对外部观察是隐藏的，并且似乎无法简化为数学描述。许多研究人员认为这是一个不必要的附加物，在物理事物方案中没有地位。根据这种论点，一些研究人员表示，理解意识可能需要一些新的科学原理或新的思维方式。物理学家对他们对世界的基本图景可能会遗漏如此重要的东西感到好奇。
这并不是物理学家一直在思考意识的唯一原因。多元宇宙是我们可能感知到经过滤版本的现实的一个例子，一旦你开始沿着这条思考真理可能如何被扭曲的道路前进，你可能会产生一些让多元宇宙听起来很温和的可能性。伊曼纽尔·康德认为，我们心灵的结构决定了我们感知到的事物。在这种传统中，维也纳量子光学和量子信息研究所的物理学家马库斯·穆勒和加州大学欧文分校的认知科学家唐纳德·霍夫曼等人认为，我们将世界感知为划分为位于空间和时间中的物体，不一定是因为它具有这种结构，而是因为这是我们可能感知它的唯一方式。
仅仅因为我们的大脑成功地驾驭世界，并不意味着它们忠实地捕捉了世界的结构。在机器学习中，研究人员发现，当计算机系统避免直接表示世界时，它们通常更擅长做出预测或控制设备。同样，现实可能与我们的思想或我们的理论呈现给我们的完全不同。科林·麦金恩和哈佛大学心理学家史蒂文·平克等学者认为，我们特定的推理风格是我们发现意识如此困难的原因。也许有一天我们会构建出能够看穿困扰我们的问题的人工智能，尽管它们可能会在我们认为容易的问题上陷入困境。
如果有什么能够恢复我们对真理触手可及的信心，那就是我们可以分而治之。尽管“真实”有时等同于“根本”，但科学中多个描述层次中的每一个都有平等的要求被认为是真实的。因此，即使事物在自然的根源处消失，我们也有充分的权利思考日常生活中的事物。即使量子力学令人费解，我们也可以在其基础上建立对世界的坚实理解。即使我们担心我们没有体验到根本的现实，我们仍然在体验我们自己的现实，并且那里有很多东西值得研究。
如果我们发现我们的理论是徒劳的，那也不是一件坏事。它提醒我们要谦虚。物理学家可能会妄自尊大，但他们中最有经验和成就的人通常都很谨慎。他们往往是第一个指出自己想法问题的人，即使只是为了避免别人为他们做这件事的尴尬。没有人说过找到真理会很容易。