定義科學有非常多鐘方法，但也許每個人都可以同意的一個方法是：

1.收集有關自然界或特定現象的知識；

2.提出了關于該現象的合乎自然規律和物理解釋的可檢驗假設；

3.對假設進行檢驗，驗證或推翻它；

4.并且構建了一個總體框架或科學理論來解釋該假設，并借此對其他現象做出預測；

5.然后對其進行進一步測試和驗證（在這種情況下，尋求值得測試的新現象，返回步驟3），如果推翻了假設，在這種情況下，需要提出新的可檢驗假設（返回到步驟2）...

就這樣繼續下去。

這個科學過程通常涉及不斷獲取更多、更新的數據，當研究超出了理論的有效性范圍時，完善或推翻替換假設，并繼續進行測試以使理論能夠接受進一步的檢驗。

無論我們是否能充分認識到，科學就是這樣在一直進步。日心說取代了地心說，因為它為地心說無法說明的現象作出了合理的解釋，包括：

木星的衛星

（圖片來源于: 維基百科的用戶Nichalp and Sagredo，日心模型中金星的相位和角度大小））

牛頓力學取代了開普勒定律，因為它對地面力學和天體力學具有普適性。就連愛因斯坦的相對論，無論是狹義的還是廣義的，都是由于牛頓力學無法解釋接近光速和處于強引力場當中的行為而產生的。

它所提供的觀測條件遠超于牛頓時代所局限的范圍，例如可以對放射性衰變元素的粒子壽命以及水星在幾個世紀以來圍繞太陽運行的軌道進行測量。在新的體系下，我們能夠以更高的精度以及更長的時間跨度來不斷收集數據，這使我們能夠看到現有科學理論的不足和超越、拓展它們的可能性。

如今，愛因斯坦的廣義相對論仍然是主流的引力理論。一路走來，它通過了各種實驗和觀察的測試，從引力透鏡到相對論框架再到二元脈沖星軌道的衰變。其他三種基本的力——電磁力、強力、弱力，都由量子論來進行描述。這兩類理論從根本上說是不相容和不完整的，它們表明，盡管標準模型取得了成功和引力量子理論也有其必要性，但是宇宙仍然比我們目前所理解的要復雜得多。

（圖片來源于：NASA，一位藝術家提出的概念——利用重力探測器B環繞地球的軌道來測量時空曲率）

解決這個難題的一種選擇是弦理論，或者認為我們所感知到的一切都是粒子，又或者力就是閉弦或開弦的激發，它以特定但獨特的頻率震動。

似乎，通過稱其為“弦理論”而將其表示為一種科學問題的解決方案，我們已經給出了肯定的回答：是的，弦理論就是一種科學理論。但它僅僅是數學意義上的理論， 這意味著它有自己獨有的一套公式、假設、元素與由其推導的定理和推論。集合論、群論、數論都是數學理論的例子，弦理論也是如此。

（圖片來源于：維基百科用戶Lunch，卡拉比-丘流形的二維投影，一種壓縮弦理論多余維度的普遍方法。）

但這是物理理論嗎？

它能夠進行物理預測，例如：

1.存在十個維度；

2.基本常數是由弦理論的“真空”決定的；

3.超對稱粒子的存在；

4.在五維空間中的量子引力理論和在該空間的邊界（即四個維度上）沒有引力的場論之間存在數學上等價的關系；

毫無疑問，這些都是關于物理宇宙的預言。但是我們可以檢驗這些預測中的任何一個嗎？

圖片來源于：維基百科用戶Rogilbert

到目前為止，答案是否定的。第一個預測是一個棘手的問題：我們需要擺脫六個維度，才能回到我們所能看到的宇宙，而實現這一目標的方法比在宇宙存在的原子還多。更糟糕的是，每種方法都會給弦理論帶來不同的“真空”，而且沒有明確的方法能夠描述我們所居住的宇宙的基本常數，這是第二個預測。第三個預測是沒有意義的，我們需要獲得比大型強子對撞機所能產生的能量高約1015倍的能量，僅能證明弦理論不能被排除在外，而不能證明它是對的。最后一個預測是一個數學性的預測而不是物理預測。它不能為我們提供尋找或測試宇宙性質的任何特定條件。

盡管本月初有一個完整的會議在喬治·埃利斯（George Ellis ）和喬·西爾克（Joe Silk）一年前寫的一篇有爭議的意見書的刺激下進行，但答案卻很明確： 不，弦論尚未達到科學理論的水平。正如薩賓·霍森菲爾德（Sabine Hossenfelder）和戴維· 卡斯特爾維奇（Davide Castelvecchi）報道的那樣，人們試圖將其轉變為科學的方式是重新定義“科學”。

（圖片來源于：吉恩·皮桑蒂（Gideon Pisanty），郁金香，多哈波寧海灘，以色列，2012年2月26日。）

這是何等荒謬！如果我給你看一朵郁金香說：“這是一朵玫瑰”，你可以向我展示世界上所有的玫瑰，然后說：“不，這些是玫瑰，那是一朵郁金香。” 如果然后我將玫瑰的定義更改為包括郁金香，那會不會導致郁金香變成玫瑰？還是我只是將一個有用的定義和區別變成一個不太有用的定義和區別？

如果您想提高科學理論的水平，則必須做出可檢驗的假設，從而做出可證偽或可驗證的預測。甚至是由于諸如多元宇宙之類的既定理論而產生的物理狀態，也并非科學理論，直到我們有辦法能夠確認或者反駁它。再好的假設，也僅是一個假設。弦理論的有趣之處在于，它最初被提出來時，被稱為弦假說，因為人們認識到該假設還未發展為成熟的理論。（當熱，在當時，它假設存在于原子核內部的基本實體是“弦”而不是夸克和膠子。）

它仍然是一種物理假設，也許有一天它將成為一種物理上有趣的科學理論。那天到來時，我們都將自豪地歡迎弦理論作為科學進入人們的視野。在此之前，我們都可以同意弦理論非常有趣，它具有很多可能性。然而，這些可能性對我們的宇宙而言是否有實質性的意義，這是今天還無法解決的問題。

相關知識

弦理論，又稱弦論，是發展中理論物理學的一支，結合量子力學和廣義相對論為萬有理論。弦理論用一段段“能量弦線”作最基本單位以說明宇宙里所有微觀粒子如電子、夸克、中微子都由這一維的“能量線”所組成；換而言之，弦論主張“弦”以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. forbes- Dotcalm- Ethan Siegel

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