2025年已经结束了。

这一年里,无数科学新闻的标题都在宣称:标准模型要完蛋了。

什么暗能量在演化,什么早期星系太亮太多,什么μ子磁矩有异常,什么宇宙膨胀速度对不上。

每一个新发现都被包装成"颠覆性突破",每一个观测异常都被解读为"标准模型的终结"。

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但现实是:标准模型依然稳如泰山。

它经受住了2025年所有理论的攻击,就像过去几十年一样。

什么是标准模型

先说清楚什么是标准模型。

在粒子物理学中,标准模型包含:六种夸克及其反粒子,三种带电轻子(电子、μ子、τ子)及其反粒子,三种中微子及其反粒子,还有传递力的粒子,光子、三种弱相互作用玻色子、八种胶子,以及希格斯玻色子。

这些粒子通过电磁力、强核力、弱核力和引力相互作用。在高能量下,电磁力和弱核力统一为电弱力。

在宇宙学中,标准模型描述的是:宇宙起源于大爆炸,经历了暴胀时期,然后膨胀冷却,形成了我们今天看到的结构。宇宙中约5%是普通物质,27%是暗物质,68%是暗能量。

这两个标准模型并不完美。它们无法解释暗物质的本质,无法解释暗能量是什么,无法解释为什么宇宙中物质比反物质多,也无法解释粒子质量的具体数值。

但不完美不等于错误。

2025年的挑战

去年有几个看起来很有希望推翻标准模型的发现。

首先是μ子磁矩异常。多年来,实验测量值和理论预测值之间存在差异。费米实验室的μ子g-2实验达到了所需的精度,很多人期待这会成为超越标准模型的确凿证据。

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结果呢?理论计算方法改进了,新的预测值和实验值完全吻合。

又一次,标准模型赢了。

然后是重子中的CP破坏。我们知道在介子中存在CP破坏,也就是物质和反物质在镜像对称下的行为不同。但在重子中是否也存在?2025年,大型强子对撞机的LHCb合作组发现了重子中的CP破坏证据。

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这是个重要发现,但它完全符合标准模型的预测。不需要任何超越标准模型的新物理。

标准模型又赢了一次。

中微子方面也一样。今年我们把中微子质量的范围缩小到了有史以来最窄的窗口,但它们没有显示出任何"新奇"的行为,只是在三种已知的味道之间振荡,完全符合预期。

理论泡沫

当实验不断确认标准模型时,理论家们在做什么?

他们在提出新理论。

2025年流行的一个想法叫"正几何",声称是通往万有理论的道路。也许有一天它会有成果,但现在它只是沙盒里的又一个想法,众多希望在重现标准模型成功的同时解释标准模型无法解释的现象的理论之一。

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问题是,随着大语言模型的兴起,越来越多动机不足的理论涌现出来,增加了本已嘈杂的海洋中的噪音。理论家们在拼命寻找真实信号的哪怕一点提示,但大部分是垃圾。

建造新的更强大的粒子对撞机,是探索未知前沿的最佳选择。但这看起来越来越不可能,因为公众情绪正在转向短视的替代方案,而这些方案可能只是最新一轮未兑现承诺的泡沫。

宇宙学的谜题

在宇宙学方面,同样的谜题依然存在。

暗物质的起源和性质,暗能量的性质和是否恒定,物质-反物质不对称的起源。还有纯粹基于观测产生的其他谜题:宇宙膨胀速率的争议,宇宙尘埃的起源,早期星系的丰度和亮度,宇宙暴胀的未经检验的预测是否描述了我们的现实,暗能量是否在演化。

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很多人已经自行决定,无论是否属实,谜题太多了,标准模型不足的迹象太多了,共识图景无法成立。

但这不是科学判断问题的方式。

大量暗示性的观测和理论张力,如果单独来看显著性都很低,这是科学论证中的无赖战术。相反,最可靠的数据才是最重要的,这才是我们决定任何有争议问题的方式。

DESI的证据不够

比如DESI的结果。

DESI是有史以来最大的深度大尺度结构巡天,比以往任何时候都更全面地揭示了星系、星系团和宇宙网。

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但它关于暗能量演化的"证据",单独来看只有约2σ的显著性,而宣布发现需要5σ。只有将它与其他数据集(如CMB和超新星数据)结合,显著性才会增加,即便如此,也远未达到5σ阈值。

而且,与某些超新星数据的结合实际上降低了显著性。

暗能量可能确实在演化,但我们必须等待来自更大、更全面巡天的证据:来自维拉·鲁宾天文台、欧几里得、SPHEREx和即将到来的南希·罗曼望远镜。

暴胀依然成立

很多人质疑宇宙暴胀是否是引发热大爆炸的正确图景。对暴胀的批评很多,包括来自其共同创始人之一的批评。

但这些批评无法削弱暴胀的成功,包括:预测空间平坦度达到99.99%或更好的水平,预测大爆炸开始时的最高温度远低于普朗克尺度,预测几乎但不完全标度不变的种子涨落谱,其中涨落是绝热的并出现在超视界尺度上。

这些都无法由没有暴胀过去的热大爆炸来解释。

支持暴胀的证据是压倒性的,这就是为什么它在专业人士中的接受度与暗物质或暗能量一样高。

早期星系不是问题

在极遥远的宇宙中,我们看到了比以往更遥远的星系,包括2025年打破了有史以来发现的最遥远星系的纪录。

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许多人声称这些早期的、遥远的、大量出现的星系已经证伪了标准宇宙学模型。

但实际科学并不是这样表明的。

我们了解到,标准结构形成与暗物质这一关键成分的结合,确实可以产生我们看到的天体,只要我们考虑到爆发式恒星形成和由于中心超大质量黑洞活动导致的亮度增强这两种现象。

这些早期星系,有时被称为"小红点",与我们的标准宇宙学模型是一致的。

唯一真正的问题

但有一个谜题仍然重要,可能确实是新物理的暗示:哈勃张力。

尽管一位著名的、甚至传奇的天文学家声称我们还没有达到宣布哈勃张力是宇宙学真正问题的显著性,但事实是,我们编制距离阶梯测量的几乎每一种方法都指向同一个结论:宇宙的膨胀速度远快于CMB或BAO的"早期遗迹"方法得出的结果。

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它们得出的不是67 km/s/Mpc,而是73-74 km/s/Mpc或更高,这给宇宙的内容制造了一个谜题,并导致我们质疑暗能量是否恒定。

这是2025年结束时唯一真正站得住脚的挑战。

标准模型依然坚挺

如果你只看消费科普新闻,你可能会得出这样的印象:标准模型千疮百孔,许多不同的研究团队已经完全推翻了它。

这与事实相去甚远。

标准模型一再面临最激烈的攻击,来自更多寻求推翻它的人,但用有史以来收集的最大规模、最高质量的数据击退了所有攻击。

虽然关于我们目前理解和知道的东西确实存在谜题,但标准模型几乎没有任何裂缝。

当然,我们很想揭开哈勃张力背后的完整解释。我们很想知道DESI的证据是即将到来的革命的先兆,还是只是数据中的一个波动。我们很想知道暗物质和暗能量的性质是什么,以及宇宙物质-反物质不对称是如何产生的。我们很想知道中微子的真实基本性质是什么,以及它们是否与这些谜题中的任何一个或全部有关。我们很想用知识取代关于标准模型之外可能存在什么的猜测:用清楚表明答案的数据。

但无论如何,至少到2025年底,标准模型依然稳如泰山。

那些宣称它已经崩溃的人,要么是不懂科学,要么是在蹭热度。

真正的科学家知道:推翻一个理论需要的不是一堆低显著性的暗示,而是无可辩驳的证据。

目前,这样的证据还不存在。

参考资料:

  • LHCb合作组关于重子CP破坏的研究,2025
  • Muon Theory Initiative关于μ子g-2的白皮书,2025
  • DESI合作组关于暗能量的观测结果,2025
  • SPT、ACT、Planck关于CMB的联合分析,2025
  • 距离阶梯测量哈勃常数的综合研究,2024