发信人: qed (天下唯我), 信区: Physics
标 题: 比约肯 谈实验数据的重要性（转载

比约肯谈实验数据的重要性
　　 　
　　
　　
　　在我的职业生涯的大部分时间里，我选择了与数据打交道。二十世纪六十年代是粒
子物理学发展的黄金时期，那得益于加速器物理学的显著进展——加速器能量的提高和
粒子探测器技术的成熟。比如说在我刚开始从事研究工作的时候，人们从未料到会在那
么短的时间内理解强相互作用的动力学机制。当时弱相互作用同样也是一大难题。现
在，我们却对两者都有了深刻认识和理解。
　　
　　
　　技术水平的稳步提高是上述进展的最主要的推动力，其次就是实验技巧的发展以及
进行这些实验的机遇。于是理论只能排在最后了。当然，技术、实验和理论都是科学知
识进步的必要组成部分，而且它们之间的相互影响和促进是至关重要的。
　　
　　
　　还有一个同样关键的因素就是实验的进度能有多快。当数据出来得很快，并且即将
获取更多的数据时（最多只要几年的时间），研究者就能持有一个公平和客观的科学观
点。 “如果测量到某某东西，那么我就是对的。但是，如果实验结果并非如此，那么谁
谁就是对的。”无论哪种方式，我们都能很快就知道物理真相。另一方面，如果过了很
长时间，实验数据还出不来，人们往往就会产生更为固执的想法，更加容易拒绝其他供
选择的观点。我第一次目睹这种情况是在六十年代，在宇宙线这个研究领域。那时，在
质子衰变实验触发这个领域的技术革命之前，宇宙线研究发展得十分缓慢。相互独立的
研究活动演变成有组织的形式，并产生出各持己见的研究团体。倘若当初这个领域更具
生命力的话，那些针锋相对的观点就根本不可能成气候。
　　
　　
　　今天，基本粒子物理学的前进步伐已经减缓了，因为实验变得规模庞大、需要巨额
投资而且运转周期长。另外，标准模型是如此的成功，以致于不能给研究者提供很多既
未得到解答又在实验可检验范围内的问题。这就使得那些已经僵化了的观点更加根深蒂
固。如果该领域在实验方面充满活力的话，诸如此类的情况就不会发生。我觉得，弱电
能标下的超对称要比人们普遍认为的那样不可信得多。对超对称的强调使得人们把寻找
暗物质的努力过分集中于WIMP粒子（即一些有质量的、与标准模型粒子的相互作用很弱
的粒子），然而这是以放弃其他选择方案为代价的，特别是“轴子”。类似地，那些受
弦理论的启发所得到的物理想法比那些与弦理论无关的想法更容易得到认可，进而获得
资助。有些真正遥不可及的想法，像大尺度的额外维或弱电能标下的强引力，也受到了
重视。它们也许不值得被如此认真地对待。
　　
　　
　　我当前的兴趣主要集中在引力论和宇宙学上，而对这一领域来说，我只是个新手。
迄今为止，我发觉引力理论这一研究团体分裂成若干个相互独立的小圈子，其原因也在
于实验数据的缺乏。然而情况并不总是这样，例如观测宇宙学和黑洞的研究、引力辐射
和洛仑兹协变性破坏的实验研究都是相互有联系的。我没有与这些研究团体打交道的丰
富经验，但我还是冒昧地说出我的猜测：他们肯定比那些致力于更形式化的或与实验相
去甚远的研究领域的科学团体更兼容并蓄和丰富多彩。
　　
　　弦理论家们在很大程度上来说就是我行我素。这个团体依然如故，几乎完全与实验
数据相脱离；而且对于其自身所要解决的问题，该团体拒绝尝试其他可行的方法。坦白
地说，我一点儿也不喜欢这样的局面。研究弦理论的人们似乎被一种强烈的信念推动
着，那就是他们自以为其基本的思想体系是正确的，这其实是一个很大程度上建立在美
学基础上的信念。我对所有持这种意识形态的立场或见解疑心重重，主要是因为它很可
能是错的。现时的风气应该讲究的是谦虚谨慎。鉴于该学科的思辨性，善于质疑和促进
各种不同方法之间的相互交流才会推动研究向前发展。
　　
　　
　　我发现这样一个荒谬的现象：那些将会被实验检验的物理思想总是遭受这样或那样
的质疑；而那些更具思辨色彩的物理思想，比如说弦理论，却在更大程度上得到了赞同
而非质疑。不过，这种怪事容易解释——一言以蔽之，就是担惊受怕。在实验科学的那
些生气勃勃的领域里，从事研究工作的人不能够过于教条或过于武断。原因很简单，他
们的物理想法很快就会受到检验。除非你对自己的思想有异乎寻常的把握，否则教条和
武断是不可取的。因为这样做的后果就是损失太大——你要么得为自己错了而感到羞
愧，要么得为陷入窘境而感到不安，甚至还会在求职的问题上遇到更多的麻烦。
　　
　　
　　当科学的发展强烈地依靠实验数据的推动时，置“担惊受怕”于何处，实验之前还
是之中，这一点会造成研究者在其行为上有很大的差异。而这种差异会在整个科学界反
馈成为良性的行为准则。另一方面，如果没有什么好担惊受怕的，教条主义就得不到惩
罚。如此一来， 教条和武断就会经常出现。
　　
　　
　　我并不是在暗示不为实验数据所推动的科学就不是好的科学，因为那样就会把数学
整个排除在外了。美学判定仍然是很重要的。但我认为，从事这类科学研究工作时，人
们至少应该表现出足够的怀疑，而不仅仅是成竹在胸；人们至少还应该像从事以实验为
基础的科学那样，能够对其他不同的观点有足够的宽容。
　　
　　
　　两点补充：
　　
　　
　　一．关于宇宙的起源和演化问题：尽管科学家们仍在密切关注着一些大问题，比如
时间的起源、空间的边界和终极理论的特性，我们还不清楚这些是不是严格意义上的科
学问题。就像正文中谈到的那样，我认为目前致力于这些问题的所有思想体系都很可能
是错的。以史为鉴，使我做出这样的评价。先前那些伟大的思想家们，包括开普勒、牛
顿和爱因斯坦，都曾对宇宙的物理图像有过很多看法。然而，根据当前的观测数据，宇
宙起源和演化的现实与他们当初的设想大相径庭。如果硬要说如今的情况已不同于过
去，我想一个必要条件就是得有具体的证据显示出理论正趋于简单化。然而，无论是观
测宇宙学和弦唯象学，还是弱电能标或大统一能标的超对称唯象学，都没有给出更简洁
的有关宇宙起源和演化的图像。无论从哪个方面看，当前的局面都是一团混乱，大量观
测数据尚未得到很好的理解。理解整个宇宙的起源和演化，如果这一点真能做得到的
话，那也是离我们非常遥远的事情了。
　　
　　
　　二．再谈弦理论：弦理论值得长期研究下去。撇开其思辨性的和社会性的问题不
谈，弦理论仍然是一套漂亮的工艺。它所发展出来的方法和技巧已经给粒子理论和宇宙
学带来很多新的概念和见识。其中一部分概念和见解，即使不是很多，很有可能会以适
当的方式进入将来的理论。不过，我认为把弦理论看作包罗万象的理论是不对的。经典
引力理论、有效场论、全息论、热引力、圈引力和其他新兴的引力理论都是很值得我们
认真关注的。
　　
　　
　　(本文由周顺、邢志忠翻译。2005年9月2日）