郭哥聊科學
標準模型是描述三大自然力和基本粒子的物理理論。
2013年3月14日，歐洲核子研究組織公開確認：新發現的126 GeV基本粒子就是長久以來我們尋找的希格斯玻色子，至此我們已經探測到了有史以來粒子物理理論所預測的每一個粒子。
換句話說，除非我們現在發現標準模型中的“粒子”根本不是基本粒子，或者更嚴重一點，有證據表明我們對質量的起源和物質本質的理解存在還不知道的錯誤！否則我們目前建立的標準模型就是正確的，我們可以繼續沿著這條路往下走！
但這絕不等同於說“標準模型就是一切”。恰恰相反，大量的觀測結果清楚地表明，宇宙中存在比標準模型中的夸克、輕子和玻色子更多的粒子還沒有被發現。我們的標準模型並不完善，下面讓我們來看看超越標準模型的五大物理線索吧！這五個問題也是目前沒有解決的物理學前沿問題。
暗物質問題
從結構形成到相互碰撞的星系團，從引力透鏡到大爆炸核合成，從重子聲波振盪到宇宙微波背景下的各向異性，很明顯，正常物質（由標準模型粒子構成的物質）只佔宇宙總質量的15%左右。缺失的物質根本就沒有那些強或電磁相互作用，而且發現的中微子，它的質量還不足以解釋大約1%的缺失物質。
然而，當我們觀測引力對宇宙的影響時，這些暗物質不像標準模型中所有帶電和中性粒子那樣會與光子發生相互作用。
暗物質聚集的方式強烈地表明瞭它是一種超出標準模型的有質量粒子。它的性質究竟是什麼，目前在物理學中是一個懸而未決的問題，雖然現在是出現了很多候選者，但是沒有一種粒子能憑藉一己之力承擔暗物質這個重任。
至少有一點我們相當確定，那就是在標準模型中所有的粒子都不是暗物質粒子！
巨大的中微子（蹺蹺板粒子）
根據標準模型，粒子既可以是無質量，比如光子和膠子；也可以與希格斯場發生耦合來獲得質量。耦合是有一定範圍，所以我們得到了像電子一樣輕的粒子，只有1GeV/c ²的0.05%(其中質子的質量是0.938GeV/c ²)和頂夸克一樣重，然後是中微子。
在過去的十年中，人們發現中微子的質量受到了限制(通過中微子振盪)，中微子的質量非常低，但肯定不是零，這是為什麼呢？目前一般的解釋方法為“翹翹板機制”，這個機制通過引入額外的，非常重的粒子：惰性中微子(可能是標準模型粒子質量的十億或一萬億倍)，惰性中微子是標準模型的延伸；如果沒有惰性中微子，中微子的微小質量(只有電子質量的十億分之一)是完全無法解釋的。無論蹺蹺板型粒子是否存在，或者是否有其他的解釋，這種引入的巨大中微子在某種程度上是超越標準模型的新物理學的象徵。
缺乏強CP對稱破缺的問題
C-對稱破缺、P對稱破缺和CP-對稱破缺，C代表電荷共軛(意思是用反粒子替換所有的粒子，所有的反粒子用粒子替換)，P代表奇偶性(\t意思是取鏡像，也就是左右彼此互換)。從理論上講，如果對粒子施加對稱和物理定律，並且所有物理現象保持不變，那麼C和P是守恆的，或對稱。如果你同時施加兩種對稱，並且所有物理現象還是保持不變，那麼CP是守恆的，或對稱。在自然界中，有這樣一個對稱性破缺的例子，在弱相互作用(由w和z玻色子介導的相互作用)中，存在違反CP對稱的問題。
事實上，違反CP對稱確實發生在弱相互作用中(並且已經在多個實驗中得到了測量)，同樣地，標準模型中也沒有禁止在強相互作用中發生違反CP對稱現象。但是這個現象在強相互作用中觀測到的和預期值相差甚遠。
那麼為什麼宇宙早期的正物質會多於反物質呢？這個問題為什麼現在還解決不了？原因就在於標準模型中缺乏違反強CP對稱的粒子！現有的違反對稱的粒子不足以解釋正反物質的比例。
這說明標準模型中還缺乏像這樣的粒子，這個粒子也有可能解決暗物質的問題！無論如何分析，標準模型都不能解釋所觀察到的強CP違反的缺乏，我們需要新的粒子，或者需要新的物理理論來解釋它。
標準模型沒有容納廣義相對論（引力沒有被量化）
標準模型沒有將引力相互作用納入其中。我們目前最好的引力理論——廣義相對論，在極大的引力場或極小的距離下表現的毫無意義；廣義相對論創造的奇點表明物理學在那裡將會崩潰。為了解釋奇點裡面發生了什麼，我們就需要一個更完整的引力理論，或者說是量子引力理論。
目前，我們還不知道如何建立量子引力的理論。弦理論是所有理論中最有可能的(也是目前唯一可行的對策)，但所有的可能性的理論都有一個共同點，那就是我們必須找到一種新粒子:一種無質量、自旋為2的引力子。
這可能是標準模型之外最難以捉摸的粒子，但有如果想量化引力，這種粒子一天不找到都不可能。
正反物質不對稱
在宇宙中，為什麼物質比反物質多，這可能也涉及到標準模型之外的新粒子，就像上文說的，缺乏違反強CP對稱的粒子，或者存在破壞重子數守恆的相互作用。
總結
現在，以上的問題很有可能是相互關聯的，甚至可能只需要一兩個新粒子或一些新的物理知識就可以解決所有的問題。但是這些新粒子和新物理知識將產生更多的理論來超越標準模型。
標準模型之外可能存在一個(或多個)與暗能量有關的粒子，可能存在磁單極子、前子(組成夸克和輕子的較小粒子)。這一切的一切說明標準模型並不是宇宙的全部。
量子科學論
標準模型是科學史上最成功的理論，因為它能解釋所有的已知粒子。但它並不完美，因為目前看來，它無法預言任何未知的東西。
在物理學上，脫離過程的結果，都是不可取的。所以，回答這個問題，還是先明白標準模型是怎麼來的？以及它是怎麼統一三種力的？
量子理論的時代背景
量子物理在20世紀30年代和40年代，是空前成功的。各種相關理論，相繼橫空出世，這些理論都是開創性的認知革命。而發展到60年代，量子物理在理論上的成果明顯下降，研究者們大都淹沒在大量的粒子實驗數據上。
因為被打碎的原子碎片紛繁複雜，上百的基礎粒子被發現。物理學家提出了各種解釋方案，但大都不靠譜。這個時期的粒子物理學，被調侃為所有理論的半衰期只有兩年。
物理學研究陷入了“腳痛醫腳，眼痛醫眼”的侷限中，妄圖以局部研究來解決整體問題。
楊-米爾斯場的出現以及阻礙
1954年，楊振寧與他的學生R.L.米爾斯，發現了描述弱力與強力相互作用的場論，即楊-米爾斯場。
楊-米爾斯場是麥克斯韋場的進一步推廣，在光的描述基礎上，增加了電荷。理論上可以對應弱相互作用的“W粒子”交換，以及強相互作用的“膠子”交換。
在理論上，楊-米爾斯場的物理描述十分令人信服，但問題出在計算上。本用來解釋強弱相互作用的楊-米爾斯場，但在計算強弱相互作用時，卻無法重整化，只會得出無窮大的結果。
為什麼？
這是因為在計算兩個粒子相互作用時，會用到一個數學技巧，稱為攝動理論。
“攝動”這個詞，本來是用來描述當一個天體圍繞另一個天體旋轉時，受到其他天體影響，軌道發生偏移的現象。
為了解決這種偏移帶來的計算誤差，數學家們發明了一種計算方式，來減小誤差，這就是攝動理論，實際上就是一種“微擾理論”。
而在粒子的相互作用時，肯定也會產生一些“微擾”，但粒子不像天體那樣具有大質量，粒子基本沒有質量，運用攝動理論計算時，就會導致無窮大的出現。
本來是用來減少干擾，獲得近似解的巧妙方法，在量子領域卻成為了最大的誤差來源，這讓物理學家絕望地如撞南山。
對稱性破壞，就可以獲得額外的質量?
而20年後，傑拉德·特·胡夫特利用他論文導師馬丁紐斯·韋爾特曼的技巧，提出了“對稱性破壞”，而且存在“對稱性破壞”的粒子就能獲得額外的質量。
這裡簡單理解下，“對稱性”意味著一種能量狀態，而“對稱性破壞”意味著能量消失了，轉變成了質量。
這將攝動理論造成的危害消減，而變得無害。胡夫特的工作成果，讓楊-米爾斯場變得可重整化，也證明了楊-米爾斯場是一個明確界定的粒子相互作用理論。
隨後，一大批物理學家都先後加入到了楊-米爾斯場的完善之中，或者解答它的更深層次物理意義。才逐漸形成了我們今天對楊-米爾斯場的認知。
所以，有人說楊-米爾斯場這麼牛，為什麼楊振寧沒有靠它獲得諾獎，而是靠“宇稱不守恆”獲獎，原因就是楊-米爾斯場的真正呈現，是一大幫人的貢獻。
楊-米爾斯場的藝名：標準模型
楊-米爾斯場就像一個從大山裡走出來的一個潛質極佳的少年，然後成長路上磕磕碰碰，最後眾人扶持，成為了一位德高望重之人，也有了明星界所謂的藝名，就是“標準模型”。
解決了楊-米爾斯場的計算問題，使它成為了一個“解釋所有已知物質的無所不包理論”。在粒子對撞機裡找到的所有新粒子，大家都喜歡拿來用楊-米爾斯場解釋一下，所以大家親切地稱它為“標準模型”。
在“標準模型”裡，所有的力都是通過交換不同種類的量子產生的，強力、弱力、電磁力無一例外，但偏偏原本最早認識和熟悉的引力，在標準模型裡成為了一個妖孽般的存在，難以理解，無法表述。
而且“標準模型”最重點的特徵，就是粒子對稱性的基礎。
但“標準模型”比雙標男還不靠譜，是貨真價值的三標男。它的對稱性表述，有三套標準：強力一套，弱力一套，電磁力一套。
作為粒子的大統一理論，而且是靠 “對稱性”才得以起家，現在卻把自身的根本弄出三套標準，難以服眾啊。
所以即便威望仍在，但就連最狂熱的擁護者們，現在也不認為它是物質的最終理論，因為三套標準無法統一，難免給人一種拼接之感。
總結一下，標準模型的最大失敗。
1、當然就是解釋不了引力啦，至於所謂的引力子，一直都只是想象，從未找到。
無法與愛因斯坦相對論融合，混合後只會得出無限大的概率。
2、它只是粗糙地將三個截然不同的相互作用拼接在一起。
在我們普通人來看，似乎是統一了粒子們，但在物理學家看來，這和把大象、老鷹、鯨魚統一在一起，稱為動物，沒什麼區別。
3、它對世界的解釋不夠“經濟”。因為大自然是摳門的，不會做複雜多餘的事情，具有第一原理。
和相對論相比，愛因斯坦的方程僅需要3釐米就可以寫完，幷包含了大量的實驗描述。而標準模型全部公式起碼需要書寫2/3的A4紙，而且一大堆符號，太不“經濟”了。
想法捕手
如果非常嚴謹地詮釋粒子標準模型，恐怕一時半會是不行的。通俗來講，為什麼說標準模型還不完善？主要是因為標準模型非常粗糙地把三種基本作用力統一在一起，有點強行統一的味道，這就好比如何把老鼠，大象和猴子等統一起來：它們都是動物，這就統一了，但這種統一總是給人太過籠統的感覺。
同時，標準粒子模型相對比較複雜，有很多複雜的符號，這與“大自然規律往往是比較簡單的”這個規律並不相符，說白了，大自然規律需要簡單而不是複雜！
兩外，標準模型與愛因斯坦相對論不能協調。廣義相對論表明引力其實並不存在，引力的本質就是時空彎曲，表現出了引力的效果而已。而標準模型強調引力子是引力的傳播子。
不過，標準模型用引力子解釋引力的方式顯然有點“一廂情願”的味道，因為直到目前科學家也沒有發現引力子的存在。廣義相對論在宏觀上很好地解釋了引力的本質，而標準模型視圖在微觀領域用引力子詮釋引力本質，前者早已被科學界證明，後者仍舊停留在猜測中！
標準粒子模型就是“非常複雜相當混亂的動物園”一樣，並且，科學家總是在不斷地發現新的粒子，這就讓標準模型變得更加複雜，而越是複雜的東西越容易出錯，簡單的東西往往是最美的！
宇宙探索
多了去了,比如宇宙大爆炸開始前是什麼樣的,暗能量和暗物質到底是什麼,如何把量子力學和廣義相對論統一起來、萬有引力與電磁力的公式極為相似的原因是什麼等等。100年前,德因數學家戴維·希爾伯特在巴黎的國際數學家大會上以一番發人深省的 話語開始了他劃時代的講話.他在講話中羅列了當時尚未解決的23個重大難題.希爾伯特 宣稱：“—個偉大時代的結束,不僅要求我們回首過去,而且還引導我們回首對未知的將 來進行深思.”隨著又一個世紀——實際上是整整一個千年紀元——的結束,有一種要求 顯得比以往任何時候更為緊迫,那就是通過羅列最引人入勝的宇宙之謎來顯示人類的無知 . 今年5月,馬薩諸塞州劍橋的克萊數學學會仿效希爾伯特,在巴黎宣佈了7道“千年大 獎難題”,每道題懸賞100萬美元徵求解答. 無獨有偶,上月,存聖巴巴拉加州大學,物理學家們像通常那樣不事張揚地結束了一 次有關超弦理論的會議.他們的最後一次討論題為“幹年瘋狂”,議程是挑選出他們領域 中10個最匪夷所思的問題.這就像是一場由科學界最聰明的一批人參加的荒島遊戲. 聖巴巴拉加州大學的理論物理學家戴維·格羅斯在公佈選出的問題時說：“我是這樣 考慮的：如果我從現在起昏迷100年,當我醒來時,我會問什麼問題.” 在剔除一些大法問答的問題(例如“怎樣獲得終身職位?”)後,評委們列出了足夠讓 物理學家忙上100年的難題.儘管沒有任何懸賞,不過,解決下列問題中的任何一個差不 多都能保證獲得諾貝爾獎. 1．表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算,或者是否存 在一些僅僅取決於歷吏或量子力學偶發事件,因而也是無法推算的參數? 愛因斯坦的表述更為清楚：上帝在創造宇宙時是否有選擇?想象上帝坐在控制檯前, 準備引發宇宙大爆炸.“我該把光速定在多少?”“我該讓這種名 叫電子的小點帶多少電 荷?”“我該把普朗克常數——即決定量子大小的參數——的數值定在多大?”他是不是為 了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此,因為其中深藏著某種邏輯? 2．量子引力如何幫助解釋宇宙起源? 現代物理學的兩大理論是標準模型和廣義相對論.前者利用量子力學來描述亞原子粒 子以及它們所服從的作用力,而後者是有關引力的理淪.很久以來,物理學家希望合二為 一,得到一種“萬物至理”——即量子引力論,以便更深入地瞭解宇宙,包括宇宙是如何 隨著大爆炸自然地誕生的.實現這種融合的首要候選理論是超弦理論,或者叫 M理論—— 這是其名稱的最新“升級版”,M代表“魔法”( magic)、“神秘”( mystery)或“所有 理論之母”( mother of alltheories). 3．質子的壽命有多長,如何來理解? 以前人們認為質子與中子不同,它永遠不會分裂成更小的顆粒.這曾被當成真理.然 而在70年代,理論物理學家認識到,他們提出的各種可能成為“大一統理論”——該理論 把除引力外的所有作用力匯於一爐——的理論暗示：質子必須是不穩定的.只要有足夠長 的時間,在極其偶然的情況下,質子是會分裂的. 辦法是捕捉到正在死去的質子.許多年來,實驗人員一直在地下實驗空中密切注視大 型的水槽,等待著原子內部質子的死去.但迄今未止質子的死亡率是零,這意味著要麼質 子十分穩定,要麼它們的壽命很長——估計在10億億億億年以上. 4．自然界是超對稱的嗎?如果是,超對稱性是如何破滅的? 許多物理學家認為,把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種 差異極大的粒子實際上存在密切的關係,這種關係就是所謂的超對稱現象. 第一種粒子是費密子,可以把它們粗略地說成是物質的基本組件,就像質子、電子和 中子一樣.它們聚集在一起組成物質.另一種粒子是玻色子,它們是傳遞作用力的粒子, 類似於傳遞光的光子.在超對稱的條件下,每一個費密子都有一個與之對應的玻色子,反 之亦然. 物理學家有杜撰古怪名字的衝動,他們把所謂的超級對稱粒子稱為“Sparticle”. 但由於在自然界 中還沒有觀察到5particle,物理學家還需要解釋這種對稱性“破滅”的 原因：隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態,在其誕生之際所存在的數學上的完 美被打破了. 5．為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數? 這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案,只是因為除了上下、左右、前後,人們 無法想像在更多的方向 上運動.這並不意味著宇宙原本就是這樣的.實際上,根據超弦 理論,肯定還存存著另外六個維數,每一維都呈捲曲狀,十分微小,因而無法察覺.如果 這一理論是正確的,那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的,留給我們這個相對幽閉恐 怖的空間呢? 6．為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零,是否真正恆定? 直到最近,宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹.但最近的觀察發現, 宇宙可能膨脹得越來越快.人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速.這個常 數是否如人們早期所認為的是零,或者是一個非常小的數值,物理學家現在還無法做出解 釋. 根據一些基本計算,這個常數 應該很大——是我們觀測結果的大約10到122倍.換句 話說,宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹.而實際情況並非如此,肯定有什麼機制在壓制這 種作用.如果宇宙真是超對稱性的,那宇宙常數就該被完全抵消掉.但這種對稱性——如 果確實存在的話——看來已經破滅.如果這個常數隨時間的變化而變化的話,那情況就更 加複雜了. 7．M理論的基本自由度( M理論的低能極限是 ll維的超引力,它包含5種相容的超弦理論 )是多少?這一理論是否真實地描述了自然? 多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個——如果有的話— —描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為 M理論的最主要的 l l維理論框 架.但情況卻因此變得更加複雜. 在 M裡論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原 子的物質增加了一種叫做“膜”(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣, 但最多有9個維數度.現在的問題是,什麼是更基本的物質組成單位,是膜組成了弦還是 剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位,只是人們沒有想到罷了?最後,這兩種 東西中是否有一種確實存在,或者 M理論僅僅是一種迷人的大腦遊戲? 8,黑洞信息悖論的解決方法是什麼? 根據量子理論,信息——無淪它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確 切方式——是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒂芬· 霍金卻提出了一個固定的假設：如果你把一本大不列顛百科全書扔進黑洞中去,將會發生 什麼事?宇宙中是否有其他同樣的百科全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息 並不等同於含義,信息僅指二進制的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一 個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人 們覺得這是不可能的. 霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷 希爾博士推測信息其實並沒有 消失；它也許以某種形式顯示於黑洞的表面,如同在一個 宇宙中的銀幕上. 9．何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距? 換言之,為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回 形針,即使整個地球的引力在把它往下拉. 根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部 分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力 ,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑 洞很可能剛一形成就消失了. 10.我們能否定量地理解量子色動力學中的夸克和膠子約束以及質量差距的存在? 量子色動力學( QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把夸克結合成質 子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法 把一個夸克或腦子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地 把它們拉回原位. 但物理學家還沒有最終證明夸克和膠子永遠 不能逃脫約束.他們也不能解釋為什麼 所有能感受強作用力的粒子必須至少有一丁點兒的質量,為什麼它們的質量不能為零.一 些人希望 M理論能提供答案,這一理論也許還能進一步闡明重力的本質.
喲642
從遙遠星系的光學紅移現象到宇宙背景微波輻射，再到星系外圍的恆星的旋轉速度大於理論計算值，無不是宇宙集合引力在起作用，而現在人們對宇宙那些現象的解釋都忽略了宇宙集合引力的作用，所以得出宇宙越是遙遠的星系越是在加速的膨脹，宇宙誕生於137億年前的大爆炸，宇宙背景微波輻射是大爆炸的最早痕跡，我們的宇宙是由暗物質，暗能量構成的，可見的物質只佔宇宙的5%的錯誤結論。當我們換一個角度思考這些問題，把宇宙自身的引力對空間的彎曲效果考慮進出時，那些使人疑惑宇宙現象就會迎刃而解。這真是『不識廬山真面目，只緣身在此山中』啊
上善若水吳大河
本民科認為，絕不是標準粒子模型不完善那麼簡單，而是標準粒子模型連個物質的表象都算不上! 自蓋爾曼假設，並用數學推導出來的分數電荷的夸克開始，就錯誤不斷，至今夸克得過多個諾獎，可就是一個分數電荷也沒有找到! 希格斯先生提出只有慣性質量沒有引力質量的荒唐的希格斯粒子假設，又忽悠了一個諾獎，可天文觀測的鐵證卻是既有引力質量，又有慣性質量的黑洞! 而且黑洞的引力才是宇宙中最強的力，沒有它，物質不能構建! 然而，標準粒子模型中不包括，也不能包括黑洞的引力!所以，如果不知道物質如何誕生，就絕不可能得到正確的粒子模型，於是本民科的，超越標準粒子模型的`終極粒子模型’橫空出世，把錯誤無數，無可挽救的`標準粒子模型’送進歷史的博物館。
外星文明新時代
致物理界一封信：
近來物理界出現一件天上掉餡餅的事情，那就是“物理大統一理論”已找到，也就是《宇宙物理體系》已誕生。它通解宇宙大自然萬象運行機理，比如，對8大物象“蘋果下落，地球繞太陽轉，磁鐵相吸相斥，飛機上升，氫氣球上升，蘋果太空漂浮，木塊水中上浮，石頭水中下沉”，《宇宙物理體系》作出統一解釋。希望《宇宙物理體系》能夠儘快得到物理界人士接納與認同，共同開啟人類物理學新篇章。時不我待，只爭朝夕。
天山我才
標準模型肯定是不完善的，因為它有六十一種基本粒子，基本粒子應該只有一種，它就是光子。另外標準模型有色子與費米子之分，實際上色子與費米子是一樣的。還有標準模型中很多粒子無質量，實際上任何粒子都是本身有質量，而無需別的粒子賦予質量。
光量子宇宙
模型終歸是模型，結果一個，但是導論模型卻是無數個，1+1=2，1+1+1-1=2，5-3=2.....
華夏自然物理研究所
這一學術共同體的自我反思微不足道，甚至可以說完全沒有。他們做的是40年來一直在做的事情，喋喋不休地講述自然性和多重宇宙，然後（再一次）將他們的“預測”轉移到下一個更大的粒子對撞機上。 我認為“停滯”這個詞能更好地描述這一狀態。讓我明確一點，關於這種停滯，問題不在於實驗，而是在於理論物理學家的大量錯誤預測。問題也不是我們缺少數據。我們擁有大量數據。但是，已有的理論——粒子物理學標準模型和“和諧宇宙模型”（cosmological concordance model）——已經對所有數據進行了很好的解釋。不過，我們知道情況並非如此。現有理論是不完整的。 之所以這麼說有兩個原因。首先，我們知道暗物質只是用來描述某種我們不理解的東西的臨時名；其次，粒子物理學的數學公式與我們用來研究引力時用的數學並不兼容。早在20世紀30年代，物理學家就知道了這兩個問題。直到20世紀70年代，他們取得了很大的進展，但自此之後，物理學基礎理論的發展就停滯了。如果實驗中發現了什麼新東西，那並不是因為有成千上萬的錯誤預測，而只能說是“儘管”有這些錯誤預測，仍然取得了進展。 成千上萬的錯誤預測聽起來很驚人，但其實還是低估了。我只是總結了對物理學的預測，這些預測超出了大型強子對撞機（LHC）應該發現的標準模型：所有具有多種形狀和構造的額外維度、所有的對稱群，以及所有名稱很花哨的新粒子。你可以通過統計論文，或者統計在該領域工作的人數和他們的平均產出來估計這些預測的數量。 他們都錯了。即使在大型強子對撞機尚未獲得的數據中能發現某些新的東西，我們也已經知道，理論物理學家的猜想並不成立。一個都沒有。他們還需要多少證據才能證實他們的方法不能成功呢？ 這一缺乏進展的漫長階段是前所未有的。沒錯，從古希臘哲學家德謨克利特首次提出原子的猜想，到它們真正被探測到，花了大約兩千年時間。然而，這是因為在這兩千年時間裡，人們除了思考物質的基本結構之外，還有許多其他事情要做，比如建造更加牢固的房屋。因此，援引年代學時間是沒有意義的。我們更應該看看物理學家實際的工作時間。 對此，我也可以為你列出一些數字。是的，我愛數字，它們是如此的真實。 根據美國物理學會和德國物理學會的會員數據，在1900到2000間，物理學家的總數增加了大約100倍。這些物理學家中絕大多數都不是從事基礎物理學的工作，但就出版活動而言，物理學的各個子領域都以大致相當的速度增長。而且，（撇開第二次世界大戰前後的變動）出版物的數量和作者的數量基本上都呈指數性增加。 現在，為了簡單起見，讓我們假設今天物理學家每週工作的時間和100年前的物理學家一樣長——考慮到增長是指數級的，細節並不重要。然後我們可以問：如果從今天開始算，多長時間的工作量能相當於100年前開始的40年的工作量？好好猜一下！ 答案是大約14個月。只按工作時間來看，今天物理學家應當能在14個月裡完成一個世紀前需要花40年才能做到的事情。 當然，你可以質疑這種“進步”不能如此簡單地擴展，因為儘管大家都在談論集體智慧，但研究畢竟都是個人完成的。這意味著，僅僅僱傭更多的人，並不能任意減少研究時間。個人也需要時間來交流和理解彼此的見解。另一方面，我們已經大大提高了信息傳輸的速度和便利性，我們現在還利用計算機幫助思考。無論如何，如果你想爭辯說僱傭更多的人並不能有助於進步，那為什麼還要僱傭他們呢？ 所以，不，我對這一估計並不認真，但它解釋了為什麼許多人不知道目前這種前所未有的停滯現狀。今天我們對基礎物理學的投資比以往任何時候都多，但沒有產出任何東西。這是個問題，而且是一個我們應該談論的問題。 最近有人跟我說，利用機器學習來分析大型強子對撞機的數據標誌著科學共同體正在反思。但事實並非如此。首先，粒子物理學家運用機器學習工具來分析數據已經有至少30年時間。他們現在用得更多，是因為更容易用，因為所有人都在用，還因為《自然-新聞》對此作了報道。因此，不，粒子物理學中的機器學習並不意味著反思。 另一個我必須經常忍受的評論（而非問題）是，我只是在抱怨，但對物理學家應該做什麼沒有任何更好的建議。 首先，這是一個愚蠢的批評，它讓你更關注批評者而不是被批評者。假設我不是在批評一群物理學家，而是一群建築師。如果我告訴公眾，這些建築師花了40年時間建造的房屋都倒塌了，那麼，為什麼是我來負責想出更好的房屋建造方法呢？ 其次，這一批評是錯的。我已經多次非常清楚地指出，理論物理學家應該做出什麼改變。只是他們並不喜歡我的答案。他們應該停止嘗試解決不存在的問題。一個理論不漂亮並不是問題。我所說的，是應該專注於數學上定義明確的問題。而且，看在老天份上，不要因為科學家忙於同事間流行的工作而獎勵他們了。 我的這一建議並非沒有根據。如果你審視物理學的歷史，你會發現這門學科致力於解決能夠帶來突破的數學難題。看看科學的社會學，你會發現糟糕的激勵手段會導致嚴重的低效率；你再看看科學的心理學，就知道沒有人喜歡改變。 開發新的方法比發明數十種新粒子難得多，這也是他們不喜歡我的結論的原因。任何改變都會減少論文產出，而他們不希望這樣。這種阻力並不是來自制度壓力，而是科學家自己不願意挪動屁股。 也許你會問，他們還能堅持多久？他們的理論“傳說”還能持續存在多久？我覺得，恐怕沒有什麼能夠阻止他們了。他們互相評審論文，互相評審基金申請，並且不斷告訴彼此他們做的是好科學。他們為什麼要停下來？對他們來說，一切都很順利。他們舉辦會議，發表論文，討論偉大的新想法。從內部來看，一切如常，只是沒有什麼有價值的結果出來。 這不是一個會自行消失的問題。
