1700878621
1700878622
有效理论的提出意味着粒子物理学的成熟。年轻的我们浪漫地幻想，自然界的终极定律已经握在我们手上。在致力于发展标准模型数十年后，我们一方面非常确信标准模型在特定能区一定正确，另一方面又非常不确信标准模型是否能被外推到这一能区以外。这是不是很像一个人的一生？当我们上了年纪时，我们会更加确信自己真的知道什么，同时也会更坦然地承认自己到底不知道什么。
1700878623
1700878624
对有些人来说，这多少让人觉得失望。人们寄希望于物理能够发现自然界的终极定律，但从定义上来看，有效理论注定不会是终极定律。你或许会想，一个理论怎么可能既被所有的实验所验证，却又充其量不过是某个真理的近似。那么你的科学观就太过天真了。有效理论的概念非常重要，它表达了以上矛盾的微妙交集。
1700878625
1700878626
有效理论也体现了我们了解基本粒子的进程。它告诉我们，物理学就是一个不断构建更好的近似理论的过程。当我们将实验推向更小尺度、更高能量时，或许我们将发现新的现象。如果我们真能有所发现，那我们就需要一个新的模型来描述它们。这个新的模型也会是一个有效理论，就像适用范围变大了的标准模型。
1700878627
1700878628
在物理学的发展过程中，新的理论往往会革命性地改变我们对自然的理解，同时又会保持旧理论的成功之处。有效理论告诉我们的正是这一点。现在我们认为牛顿力学是个有效理论，它只适应于低速、经典的物理过程。在这个区域内，牛顿力学还是一如往昔般成功。
1700878629
1700878630
过去，广义相对论曾被视作对自然的终极描述，现在人们也把它理解为有效理论。至少从一个方面来看，它不适用于量子领域。广义相对论充其量是某个大统一理论的近似。或许，我们可以通过截断某个更为基本的引力理论来获得广义相对论。
1700878631
1700878632
同样，量子力学似乎也是某个更为基本的物理理论的近似。其中一个迹象是，量子力学中的方程都是线性的。线性意味着它们产生的效应总是与原因成正比。物理学的其他领域也有线性方程，但这些线性方程都是某个更为基本的理论（尽管还是有效理论）的非线性方程（产生的效应数倍于输入原因）的近似。基于这些经验，我们应该相信量子力学也是如此。事实上，我们目前所有的物理理论都是有效理论。人们冷静地意识到，这些理论之所以成功，正是因为它们是近似理论。
1700878633
1700878634
我们依然可以胸怀壮志，去发明一套没有近似的终极理论。然而，历史和逻辑告诉我们，至少在牛顿范式的框架中，这样行不通。尽管牛顿力学、广义相对论、量子力学、标准模型等令人敬畏，但它们都不可能通往终极的宇宙学理论。想要获得这样的理论，就必须认真考虑宇宙学挑战，设计一套牛顿范式之外的理论，一套无须借助近似就可以应用于整个宇宙的理论。
1700878635
1700878636
1700878637
1700878638
1700878639
时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876982]
1700878640
时间重生：从物理学危机到宇宙的未来
1700878641
1700878642
1700878643
1700878644
1700878645
现在，就让我们开始寻找那个真正适用于整个宇宙的理论。这个理论必须要避开宇宙学困局。这个理论必须背景独立，即我们无须将世界一分为二，让一部分世界描述系统涉及的动态变量；让另一部分充当背景，提供定义动态变量所需要的结构。理论中的一切事物都属于真实世界，可以通过与其他真实事物的相对关系加以定义。这些关系决定了事物会随时间而改变。
1700878646
1700878647
时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876983]
1700878648
一个真正的宇宙学理论
1700878649
1700878650
一个真正的宇宙学理论究竟要满足哪些条件呢？
1700878651
1700878652
●新宇宙学理论必须涵盖我们已经获得的知识。我们需要将广义相对论、量子力学、标准模型等现有理论加入未知的新理论之中。它们将成为新宇宙学理论在亚宇宙尺度和亚宇宙时间下的近似。
1700878653
1700878654
●新宇宙学理论必须满足科学的基本原则。真正的科学解释必须向人们展示许多预期之外的结果，这样才能证明其有效性。如果做不到这一点，不管故事讲得多好，都是胡编乱造。一个真正的科学理论必须给出可被验证的预言。
1700878655
1700878656
1700878657
1700878658
●新宇宙学理论必须回答“为什么是这些定律”的问题。它必须帮助我们深入了解标准模型中的粒子和力的由来。尤为重要的是，它必须解释宇宙中的基本参数的由来，这些基本参数包括标准模型中粒子的质量和力的强度，它们的给定数值往往显得难以琢磨、非常特殊。
1700878659
1700878660
1700878661
1700878662
●新宇宙的问题学理论必须回答“为什么是这些初始条件”的问题。在同样的自然规律下，较之其他可能的宇宙，我们的宇宙可能因为特殊的初始条件而获得了特殊的性质。新的理论必须对这一点作出解释。
1700878663
1700878664
1700878665
1700878666
以上就是一个真正的宇宙学理论需要满足的基本要求。鉴于我们在讨论一个关于整个宇宙的新理论，我们还要以史为鉴，从过往物理学先驱的集体智慧中提炼更多的要求。[1]就让我们再回头看看开普勒、伽利略、牛顿、莱布尼茨、马赫、爱因斯坦等伟人当年的手稿，看看他们是如何从反对声中提出新理论的。以下便是我在回顾过往时学到的教训。
1700878667
1700878668
新宇宙学理论要解释我们这个宇宙的特征，这些解释所依赖的事物必须存在或发生于宇宙之内。解释过程的任何环节都不能跑到宇宙之外，也就是说，新理论必须满足“解释的自给自足性”（principle of explanatory closure）。
1700878669
1700878670
