T粒子物理学中最大的新闻不是新闻。3月，该领域最重要的会议之一Rencontres de Moriond召开了。这是一个年度会议，实验合作在会上提出初步成果。但是，目前世界上最大的粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)的最新数据并没有揭示任何新的东西。
四十年前，粒子物理学家认为他们已经接近物质结构的最终理论。那时，他们制定了粒子物理学的标准模型来描述物质的基本成分及其相互作用。在那之后，他们寻找了预测的，但仍然没有找到的，标准模型的粒子。2012年，他们确认了最后一个失踪的粒子，希格斯玻色子。
希格斯玻色子对于理解标准模型的其余部分是必要的。没有它，其他粒子就没有质量，概率加起来也不会等于1。现在，有了希格斯粒子，标准模型就完成了;所有口袋妖怪抓住了。
标准模型可能是物理学家们研究基本物质结构的最佳方法，但它让物理学家们感到困惑。许多粒子物理学家认为，它实在是太丑了，不可能成为自然界的最后定论。标准模型中的25个粒子可以根据三种对称类型进行分类，这三种对称类型对应于三种基本力:电磁力，强核力和弱核力。然而，物理学家宁愿只有一个统一的力。他们还希望看到一种全新的对称，即所谓的“超对称”，因为这将更吸引人。哦，额外的空间维度会很漂亮。也可能是平行宇宙。他们的愿望清单很长。
在粒子物理学家中，用美的论点来选择他们认为值得进一步研究的理论已经成为一种常见的做法。这些审美标准是主观的，没有根据，但它们被广泛认为是理论发展的良好指导。物理学基础中最常用的美的标准是简单和自然。
这里的“简单性”并不是指相对的简单性，即最简单的理论是最好的(也就是“奥卡姆剃刀”)。相对简单是很好的科学实践。相反，一个理论在绝对意义上是简单的，这是一个来自美的标准:没有深刻的理由认为自然法则应该是简单的。在物理学的基础上，这种对绝对简单的渴望目前表现在物理学家对统一的希望上，或者，如果你把它推进一个层次，在寻求一种“万物理论”，将标准模型的三种力与引力合并在一起。
作为一名前粒子物理学家，我理解对物质结构有一个包容理论的渴望。
美的另一个标准是自然性，它要求理论中出现的纯数字(即没有单位的数字)既不应该很大也不太小;相反，这些数字应该接近于1。这些数字到底应该接近1是有争议的，这已经表明了这一争论的非科学性。事实上，粒子物理学家无法在缺乏自然性成为问题时进行量化，这凸显了一个事实，即非自然的理论是完全没有问题的。它就是不漂亮。
任何看过物理学基础文献的人都会发现，几十年来，依赖于这些关于美的论证一直是该领域的主流。该领域的大玩家已经开始宣传它，包括史蒂文·温伯格，弗兰克•威尔茨克称为爱德华·威腾(Edward Witten)、默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)和谢尔顿·格拉肖(Sheldon Glashow)。无数的书普及了自然法则应该是美丽的这一观点，这些书的作者包括布莱恩·格林、丹·胡珀、戈登·凯恩和安东尼·齐。的确，这种关于美的讨论已经持续了很长时间，以至于目前这个领域的大多数人似乎都是从一开始就被它所吸引的。这就不足为奇了，他们似乎无法释怀。
问题是，依靠美来指导新的自然法则是行不通的。
年代自20世纪80年代以来，为了寻找统一力和超对称粒子的证据，以及为了美化标准模型而发明的其他粒子，进行了数十次实验。物理学家们已经推测出数百种假设的粒子，从“胶子”、“弱相互作用粒子”到“branons”、“cuscutons”，他们发明每一种粒子都是为了弥补现有理论的缺陷。这些粒子被认为有助于美化，例如，通过增加对称性的数量，通过统一力，或通过解释为什么某些数字很小。不幸的是，这些粒子中没有一个被发现过。测量只是一次又一次地证实了标准模型。一个万能理论，如果它存在的话，就像它在20世纪70年代一样难以捉摸。大型强子对撞机只是一系列未能证实这些基于美丽的预测的研究中最新的一个。
这几十年的失败表明，仅仅因为它们在人类标准中是美丽的，就假定新的自然规律，并不是提出科学假设的好方法。这已经不是第一次了。历史先例不难找到。对于开普勒的柏拉图立体理论来说，依赖美并不适用;对于爱因斯坦的宇宙永恒不变的理论来说，依赖美也不适用;对于19世纪末流行的“太漂亮了”的理论来说，依赖美也不适用。所有这些理论都曾被认为是美丽的，但如今众所周知是错误的。物理学家们一再告诉我，一些美丽的想法最终并不美丽。这种后见之明并不能证明美丽的论点是有效的，而是我们对美的感知会随着时间而改变。
物理学家首先必须从他们失败的预测中吸取教训。到目前为止，他们还没有。
“美是主观的”这一观点并不是突破性的见解，但物理学家们学习这一教训的速度很慢——而且这是有后果的。检验动机不良的假设的实验很有可能只得到无效的结果;也就是说，确认现有的理论，而没有看到新效应的证据。这就是物理学基础40年来所发生的事情。随着大型强子对撞机的新结果，这种情况再次发生了。
迄今为止分析的数据显示，没有证据表明超对称粒子、额外维度或任何其他与标准模型不兼容的物理现象存在。在过去的两年里，粒子物理学家对不同轻子相互作用速率的异常现象感到兴奋。标准模型预测这些比率应该是相同的，但数据显示有轻微的差异。这种“轻子异常”在新数据中一直存在，但与粒子物理学家的希望相反，它的重要性没有增加，因此不是新粒子的迹象。大型强子对撞机合作成功地测量了被称为“d介子”的复合粒子衰变中的对称性破坏，但测量的效果再次与标准模型一致。数据固执地重复着:这里没有什么新东西。
当然，也有可能在数据中发现一些有待分析的东西。但在这一点上，我们已经知道，之前对新物理学的所有预测都是错误的，这意味着现在没有理由期待任何新的东西会出现。
是的，无效结果——比如最近的大型强子对撞机测量结果——也是结果。他们排除了一些假设。但是如果你想要发展一个新的理论，零结果并不是非常有用的结果。空结果表示:“我们不要走这条路。”结果是:“我们走那条路吧。”如果有很多方法可以走，抛弃其中一些也没有多大帮助。
为了在物理学的基础上找到前进的道路，我们需要结果，而不是零结果。当测试新的假设需要数十年的构建时间和数十亿美元时，我们必须谨慎地投资于什么。实验已经变得过于昂贵，不能依赖偶然的发现。从历史上看，以美容为基础的方法并不奏效。它们仍然不起作用。现在是物理学家们注意的时候了。
并不是说缺少美是当前物理基础理论的唯一问题。有充分的理由认为物理学还没有完成。标准模型不能成为最终定论，尤其是因为它不包含重力，也不能解释中微子的质量。它既没有描述暗物质也没有描述暗能量，而暗能量是解释星系结构所必需的。
所以，很明显，物理学的基础存在一些需要答案的问题。物理学家应该关注这些。目前，我们没有理由认为下一个更高能量的碰撞粒子将有助于解决任何现存的问题。在能量达到下一个更大的对撞机所能探测的10亿倍之前，新的效应可能不会出现。因此，为了取得进展，物理学家必须首先从他们失败的预测中吸取教训。
到目前为止，他们还没有。2016年，粒子物理学家霍华德·贝尔(Howard Baer)、弗农·巴格(Vernon Barger)和珍妮·利斯特(Jenny List)写道一篇文章的科学美国人认为我们需要一个更大的粒子对撞机来“拯救物理学”。的原因吗?作者自己提出的一个理论，以一种自然(美丽!)的方式，预测这样一个更大的对撞机应该会看到新的粒子。今年3月，粒子物理学家凯恩使用了类似的基于美的论点在一篇文章中今天的物理．和最近的一篇评论自然评论物理关于一个新的大型粒子对撞机计划在日本再次利用自然的动机，而这些动机在大型强子对撞机中已经不起作用。即使是那些承认他们的预测失败的粒子物理学家也不想放弃基于美丽的假设。相反，他们认为我们需要更多的实验来验证他们的观点有多错误。
这一轮的零结果会最终说服粒子物理学家，他们需要新的理论发展方法吗?我当然希望如此。
作为一名前粒子物理学家，我非常理解对物质结构提出一个包罗万象的理论的愿望。我也能联想到理论的吸引力，比如超对称或弦理论。是的，我很喜欢我们生活在无限多个宇宙中的一个，这些宇宙共同组成了“多元宇宙”。但是，最新的大型强子对撞机的结果再次让我们明白，自然法则对人类发现的美知之甚少。
Sabine Hossenfelder是本书的作者《迷失在数学:美丽如何使物理学误入歧途》．她是法兰克福高级研究所的研究员，在那里她从事标准模型之外的物理，现象学量子引力和广义相对论的修正。
