科学理论一定要具备可证伪性吗？

是什么决定了一个想法是否合理和科学？这个问题已经被哲学家和科学家广泛讨论，因为它不仅仅是一个抽象的概念。“是什么使某些假设科学或不科学”决定了它应该在课堂上教授还是由研究资助。

在大多数情况下，答案相对简单。例如，与阴谋论相反，地球并不平坦。所有证据都支持地球是一个球体，因此基于视界理论的说法是不科学的。

然而，在某些情况下，在何处以及如何划定科学边界一直是人们热议的话题。其中一个标准是由著名科学哲学家卡尔·波普尔提出的，他认为科学理论必须是“可证伪的”。

科学理论的可证伪性

波普尔

波普在他的经典著作《科学发现的逻辑》中写道，一个无法被证明是错误的理论，即一个能够涵盖所有可能实验结果的理论，在科学上是无用的。他认为，科学观点必须包含推翻其自身的关键：它必须做出可验证的预测。如果这些预测被证明是错误的，那么这个理论就必须被抛弃。无法证伪的科学理论必然是错误的，需要摒弃。

然而，这种可证伪性要求在理论物理学的某些领域留下了什么？

例如，弦论所涉及的物理是一个非常小的长度尺度，这是任何可预见的实验都无法实现的。宇宙膨胀理论解释了可观测宇宙的许多特征，但它本身可能无法通过直接观测来验证。一些评论家认为，这些理论不可能被证伪，因此它们具有可疑的科学价值。

可证伪性缺陷

同时，许多物理学家和科学哲学家站在同一立场，指出波普尔的模型存在缺陷，因为可证伪性在识别明显的伪科学（如视界理论）方面最有用，但在判断从既定的科学范式发展而来的理论方面相对来说用处较小。

新罕布什尔大学的理论物理学家Chanda Prescod Weinstein说：“我们应该担心我们的傲慢。”

麻省理工学院的粒子物理学家特雷西·斯莱耶对此表示赞同。她非常担心可证伪性可能会阻止新思想的萌芽，扼杀创造力。斯莱耶指出：“在理论物理学中，我们研究的大多数想法都是错误的。它们可能是有趣的想法，可能是美丽的想法，也可能是华丽的结构，但它们无法在我们的宇宙中实现。”

粒子与实践哲学

以超对称性（SUSY）为例。超对称性是粒子物理学标准模型的扩展，其中每个已知粒子与对应的超对称粒子配对。该理论是时空数学对称性的自然产物，其方式与标准模型本身相似。这在粒子物理学中得到了很好的证实，尽管超对称粒子可能超出了物理学家的实验范围。

超对称理论可以解决现代物理学中的一些重大谜团。首先，由于这些超对称粒子的存在，希格斯玻色子的质量比量子力学预测的要小。

俄克拉何马大学物理学家霍华德·贝尔指出，量子力学认为希格斯玻色子的质量应该高到可能的最大质量尺度。这是因为在量子理论中，质量是参与相互作用的许多不同粒子的贡献结果，而希格斯场给予其他粒子质量，并累积了许多这样的相互作用。然而，希格斯粒子的实际质量并不大，这需要一个合理的解释。

如果超对称粒子出现在一定的质量范围内，它们对希格斯粒子质量的贡献自然会解决这个问题，这一直是超对称理论的一个论点。到目前为止，大型强子对撞机还没有发现自然界中的任何超对称粒子。

然而，超对称的广义框架可以允许更大质量的超对称粒子，这可能被大型强子对撞机探测到，也可能不被探测到。事实上，如果放弃自然，超对称理论根本没有提供明显的质量尺度，这意味着超对称粒子可能超过现有粒子加速器的检测极限。这让一些人感到不安。如果没有明显的质量尺度来引导对撞机寻找超对称粒子，这个理论是否可以证伪？

暗物质研究也面临同样的问题。尽管有强有力的间接证据表明大量物质在所有波长的光中都是不可见的

待续......

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