本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“热爱实践而没有理论的人，就像水手没有舵和罗盘就上船一样，永远不知道他会抛锚在哪里。”——列奥纳多·达·芬奇
如今，作为一个理论家，往往是孤独的。事实上，大多数人一听到理论这个词，就会开始想到类似这样的东西
（图片来源：F. Steiger。）
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但如果你是有科学头脑的人，你就知道你的理论有多么强大。因为你的理论——如果它足够好——不仅可以让你解释你已经看到的东西，还可以让你预测一些新的东西，然后你可以去寻找。
在19世纪初，关于光的本质有两种理论。其中一个可以追溯到牛顿，认为光是一种射线。
（图片来源：爱荷华大学。）
当然，它是一种射线。但是还有另一种观点——甚至可以追溯到更远（到克里斯蒂安·惠更斯）——认为光也可能是一种波。在1799年，当托马斯·杨首次将光穿过两个靠近的细缝时，这种观点获得了大量支持。
（图片来源：马修·帕里-希尔和迈克尔·戴维森。）
由此产生的图案——著名的双缝干涉图案，如下所示——只有在光实际上是一种波的情况下才能解释。
（图片来源：本杰明·克罗威尔。）
所以这是19世纪的主要理论：光是一种波。所以，如果你是一个优秀的理论家，并且对研究光感兴趣，你会怎么做？
好吧，如果你是著名的法国数学家和物理学家西蒙·泊松，你会想到你能想象到的最荒谬的配置，希望以此来反驳光是一种波的理论。这正是他在1818年所做的。
（图片来源：奥本大学。）
他想象，你取一个波源，让它照射到一个完全黑色、球形的障碍物上，并在其后设置一个屏幕。显然，他认为，你会在屏幕上看到一些光，指示球体的外部，以及内部的黑暗，或者说阴影。
但是，他计算得出，如果光的波动理论是正确的，你就会得到一些完全荒谬的东西！
（图片来源：罗伯特·范德贝。）
当然，你会看到外部有光，内部有阴影，但是最中心的那是什么？泊松用光的波动理论预测，你实际上会在这个阴影的最中心得到一个明亮的光点！这有多么荒谬啊！因此，他认为，光的波动理论绝对是疯狂的，肯定是错误的。
很难反驳吧，不是吗？
嗯…
（图片来源：亚历山大·西克斯德尼尔斯，来自亨利·谢弗的画作。）
认识一下弗朗索瓦·阿拉戈，法国前总理（以及其他许多职务）。在泊松做出预测后不久，阿拉戈决定对该理论进行检验，并实际进行了实验，以寻找“理论上荒谬的”光点。
如果你自己做这个实验，会发生什么？
（图片来源：韦尔斯利的托马斯·鲍尔。）
令人惊讶的是，这个光点是真实存在的！如果你的理论在科学上是好的，这正是它会做的。它不仅会解释已经观察到的东西，它还会让你将其应用于新的情境，并对你期望找到的东西做出可检验的预测。预测越疯狂，实验越成功，理论就越有说服力。
这样的例子比比皆是。1927年，乔治·勒梅特基于他对爱因斯坦的广义相对论在宇宙中的应用，预测宇宙会膨胀。爱因斯坦的最初回应是，“你的数学是正确的，但你的物理学是令人憎恶的。”
(图片来源不可用。)
然而，两年后，埃德温·哈勃发现，事实上，一个星系离我们越远，它远离我们的速度就越快。唯一令人憎恶的是爱因斯坦无法认识到他的理论实际上有多么强大。
在20世纪60年代，大爆炸理论受到了很大的质疑。但它有一个预测：在宇宙中会有一个非常低温、均匀的辐射背景，渗透到整个空间，并出现在各个方向。
（图片来源：美国国家公园管理局。）
但是在1964年，阿诺·彭齐亚斯和鲍勃·威尔逊正是发现了这一点。此后，大爆炸理论——非常有理由地——基本上没有受到挑战。
而且，虽然它们超出了我的专业范围，但生物学中的进化和自然选择，以及气候科学中的全球变暖也是如此。它们当然是理论，就像我上面描述的那些一样可靠和引人注目。
所以下次有人告诉你大爆炸、进化或全球变暖只是一个理论时，你就知道该怎么做了。
(图片来源不可用。)
你会告诉他们，是的，它是最好的理论。
在科学中，这已经是我们最接近确定性和真相的程度了。我们越是理解和检验它，它就越有说服力、有效和强大。当这种情况发生时，我们可以从中学习，发现并识别是否存在问题，并尝试解决它。
但前提是你听从正确的理论。
关于作者： 这里表达的观点和意见是理论天体物理学家、路易斯和克拉克学院物理学教授以及2010年度物理学博客的作者伊桑·西格尔的观点。是的，胡子是真的。（图片来源：查德·沙汉。）
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