弦理論和科學方法

Richard+Dawid

最近30年來，理論物理中的弦理論一直擁有高度的和廣泛的影響力。它極大地改變了我們對于時間、空間和宇宙基本組元的看法。然而，遺憾的是，迄今這一理論仍然做不到能由實驗檢驗，而且預期在可以預見的將來仍將如此。那么為什么弦理論家們對于這類理論會有如此強烈的興趣呢？本書從一種新穎的角度探索了這個問題。

本書作者R.Dawid是維也納大學教授，10年前由理論物理領域轉而研究科學哲學?；谒谡軐W和高能物理兩個領域積累的豐富經(jīng)驗，把當代高能物理中的哲學問題選為他的主要研究方向。他認真地分析了當前弦理論的狀況，認為21世紀初的基礎物理可能會有兩種趨勢：一是在這個領域里經(jīng)歷了漫長的研究取得了成功經(jīng)驗的物理學家們堅信：弦理論一定會與宇宙學的新理論概念一起構成基礎物理統(tǒng)一的理論輪廓；另一種趨勢是，物理學家都感覺到，基礎物理學正面臨嚴重危機，它似乎是由于兩個問題綜合在一起造成的：理論方面的假設和預言已經(jīng)越來越多地無法用實驗來證明，即使可以通過數(shù)學方法來證明的理論假設，其數(shù)學復雜性也在日趨增長，超出了當前物理學家和數(shù)學家的能力。

對于弦理論發(fā)展狀況的判斷，在物理學界出現(xiàn)了明顯分歧。許多從事弦理論研究的物理學家基于他們自己建立的理論期許而持有樂觀態(tài)度，堅信復雜性本身預示著科學的進步，遇到的困難通過改進方法和更深入的思考總能夠克服。另一些物理學家則認為：理論與實驗的脫鉤實質上會破壞這種樂觀預期實現(xiàn)的可能性。

本書旨在對上述矛盾提供一些哲學解釋。作者指出近幾十年來基礎物理的一些理論判據(jù)已經(jīng)發(fā)生了重大改變。理論本身的概念特征和研究內容在理論評估中起著越來越大的作用。然而這并不能影響實驗數(shù)據(jù)對于理論的正確與否做出終極判斷的作用。本書所做的哲學分析或許會提供一種寬泛的概念框架，在這樣的框架下科學論證的合理性可以清晰地表現(xiàn)出來。本書并不打算從哲學層面證明弦理論和相關終極理論的正確性，這些具有真正科學性的問題必須應用科學推理的工具尋求經(jīng)驗的和非經(jīng)驗的證據(jù)。作者在本書中詳細論證了弦理論在被科學哲學家忽略的科學過程中所起的重要作用。

全書分成7章：1.弦理論；2.概念框架；3.弦理論中科學欠定（underdetermination）的評估； 4.高能物理的動力學；5.在物理學中以及超出物理學的科學欠定；6.終極理論斷言；7.科學實在論的變化前景。

本書基于科學欠定概念對弦理論所做的哲學分析和科學方法學的闡釋，深入淺出地解釋了很多理論物理和宇宙學前沿的技術術語。它也會引起愛好科學哲學且具有足夠的粒子物理和宇宙學基礎知識的廣泛讀者的興趣。因此，本書對于從事高能物理中科學哲學研究的專家學者是一部很有價值的參考書。

丁亦兵，教授

（中國科學院大學）

Ding Yibing， Professor

（University of CAS）endprint