理论物理学并不是胡说八道！

弦景观可能是一个迷人的想法，充满了理论上的潜力，但它不能预测我们在宇宙中可以观察到的任何东西。这种以解决“非自然”问题为动力的美的观念，本身不足以提升到科学所要求的水平。物理学的历史充满了你听说过的伟大思想，比如标准模型、大爆炸、广义相对论等等。但它也充满了你可能没听说过的绝妙想法，比如坂田模型，彩色理论，稳态模型，等离子宇宙学。今天，我们有非常流行的理论，但没有任何证据:超对称、大统一、弦理论和多元宇宙。

由于这一领域的结构，陷入一种谄媚的想法，专注于这些主题往往是成功的。另一方面，选择其他话题就意味着要单干。“美”或“自然”的概念长期以来一直是物理学的指导原则，并将我们引向这一点。坚持这一原则正是导致我们误入歧途的原因。

这本名为《迷失在数学》的书探讨了一些令人难以置信的重大观点，包括理论物理学陷入集体思维的泥潭，以及无法在现实的强光下直面自己的观点，这没有提供任何证据支持这些观点。假设你有一个假设的问题，从一个名单中选出两位亿万富翁，并估计他们净资产的差额。假设他们是匿名的，你不知道哪个更值钱，他们在福布斯亿万富翁排行榜上的排名如何，或者他们中的任何一个目前的实际价值是多少。

我们可以把第一个称为A，第二个称为B，它们之间的区别是C，其中A - B = C。它不太可能比A或B小很多，换句话说，如果A和B的单位都是数十亿美元，那么C的单位也很可能是数十亿美元，或者至少是数亿美元。

当你有两个大数，一般来说，取它们的差，它们的差的数量级和问题中的原始数的数量级相同。例如，A可能是Pat Stryker(排名第703位)，价值3,592,327,960美元。B可能是大卫·格芬(排名190)，价值8467,103,235美元。两者之间的差额，即A - B，是- 4,874,775,275美元。C有百分之50的可能性是正或负，但在大多数情况下，它的数量级与a和B相同。

但并非总是如此。例如，在世界上2200多名亿万富翁中，大多数人的资产还不到20亿美元，还有数百人的资产在10亿至12亿美元之间。如果你碰巧随机选了其中两个，如果他们的净资产相差只有数千万美元，你也不会感到非常惊讶。

2017年12月11日，企业家泰勒·文克莱沃斯和卡梅隆·文克莱沃斯在福克斯工作室与玛丽亚·巴蒂罗姆(讨论比特币。世界上第一批“比特币亿万富翁”，他们的净资产几乎是一样的，但背后有一个根本原因。但是，如果它们之间的差额只有几千美元，或者为零，您可能会感到惊讶。“太不可能了，”你会想。但这毕竟也并非完全不可能。

不。这并不奇怪，它揭示了一个关于大数字的真理:一般来说，如果A是大数，B也是大数，那么A- B也会大……但是如果A和B非常接近的话就不是这样了。亿万富翁的分布并不是完全随机的，你看，所以这两个看似无关的东西实际上是相关的，可能有一些潜在的原因。

标准模型中夸克和轻子的质量。最重的标准模型粒子是顶夸克;最轻的非中微子是电子。中微子本身至少比电子轻400万倍:比所有其他粒子之间存在的差异还要大。一路在天平的另一端,普朗克尺度预感徘徊在10 ^ 19 Ge。这个性质在物理学中也是成立的。电子是构成我们在地球上发现的原子的最轻的粒子，它的质量是最重的标准模型粒子顶夸克的30多万倍。中微子至少比电子轻400万倍，而普朗克质量——宇宙中所谓的“自然”能量尺度——大约比最上面的夸克重10^17倍(或100,000,000,000,000倍)。

如果你不知道这些质量为何如此不同的根本原因，你就会认为这是有原因的。这种类型的思考被称为“自然”论证。在它最简单的形式中，它说应该有某种物理上的解释来解释为什么具有不同性质的宇宙组成部分之间应该有这些区别。

当对称性恢复(在电位的顶部)时，就会发生统一。然而，与我们今天所拥有的宇宙相对应，伴随着新的大质量粒子。至少对于某些应用程序是这样。在20世纪，物理学家们用自然论证取得了巨大的效果。要解释尺度上的巨大差异，一种方法是在高能时施加对称性，然后研究在低能时打破对称性的后果。许多伟大的想法于这个推理，特别是在粒子物理学领域。弱电作用力中的量规玻色子就是这样产生的，希格斯介子机制也是这样，就像几年前被证实的那样，希格斯介子也是这样。整个标准模型都建立在这些对称和自然论证的基础上，而自然恰好与我们最好的理论相一致。

标准模型中的粒子和反粒子现在都已被直接探测到，最近的一个顽固分子希格斯玻色子本世纪初在大型强子对撞机(LHC)上坠落。另一个巨大的成功是宇宙膨胀。在早期，宇宙需要被精细地调整到一个很高的程度，才能产生我们今天看到的宇宙。膨胀速率、空间曲率以及其中物质和能量的总量之间的平衡一定是非同寻常的;这似乎是不自然的。宇宙膨胀是用来解释它的一种被提议的机制，从那以后，它的许多预测得到了证实，例如:

一个几乎尺度不变的波动谱，超视界密度和超视界密度的存在，密度缺陷本质上是绝热的，以及大爆炸后宇宙早期达到的温度上限。

在膨胀过程中发生的量子涨落在宇宙中被拉伸，当膨胀结束时，它们变成密度涨落。随着时间的推移，这导致了今天宇宙的大尺度结构，以及在宇宙微波背景辐射中观测到的温度波动。但是，尽管这些自然论取得了成功，它们并不总是能结出果实。

最重的粒子和普朗克尺度之间质量尺度的差异是超对称的动机;它的预测再次被证实为零。标准模型的不自然导致了以大统一形式出现的新的对称性，最近又出现了弦理论，它们的预测都没有得到证实。宇宙常数非零的值导致了一种特定类型的多元宇宙的预测，这种预测甚至无法得到验证。

标准模型粒子及其超对称对应物。这些粒子被发现的比例略低于50%，而超过50%的粒子从未显示过它们存在的痕迹。在LHC第一次和第二次运行之后，许多有趣的参数空间消失了。然而，与过去不同的是，这些死胡同仍然代表着主要理论家和实验主义者聚集在一起进行研究的领域。这些死胡同，实际上已经有两代物理学家没有结果了，继续吸引着资金和，尽管可能完全脱离了现实。

大统一理论中普遍存在的玻色子和反玻色子之间的不对称，可能会导致物质和反物质之间的根本不对称，就像我们在宇宙中观察到的那样。没有人喜欢面对一种可能性，那就是浪费自己的生命去追逐一个幻想的想法，但这就是作为一个理论家的意义所在。你看到一个不完整的拼图的几个部分，然后猜出完整的画面到底是什么，大多数时候，你都错了。也许，在这些情况下，我们所有的猜测都是错的。但他只是设法让我们相信，对于他们以前成功解决的那类问题来说，这些都是好主意。不能保证他们会成为解决当前问题的好路标。