標(biāo)準(zhǔn)模型已經(jīng)存在50年了，為何還沒(méi)被推翻？

2025年已經(jīng)結(jié)束了。

這一年里，無(wú)數(shù)科學(xué)新聞的標(biāo)題都在宣稱：標(biāo)準(zhǔn)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子磁矩有異常，什么宇宙膨脹速度對(duì)不上。

每一個(gè)新發(fā)現(xiàn)都被包裝成"顛覆性突破"，每一個(gè)觀測(cè)異常都被解讀為"標(biāo)準(zhǔn)模型的終結(jié)"。

但現(xiàn)實(shí)是：標(biāo)準(zhǔn)模型依然穩(wěn)如泰山。

它經(jīng)受住了2025年所有理論的攻擊，就像過(guò)去幾十年一樣。

什么是標(biāo)準(zhǔn)模型

先說(shuō)清楚什么是標(biāo)準(zhǔn)模型。

在粒子物理學(xué)中，標(biāo)準(zhǔn)模型包含：六種夸克及其反粒子，三種帶電輕子（電子、μ子、τ子）及其反粒子，三種中微子及其反粒子，還有傳遞力的粒子，光子、三種弱相互作用玻色子、八種膠子，以及希格斯玻色子。

這些粒子通過(guò)電磁力、強(qiáng)核力、弱核力和引力相互作用。在高能量下，電磁力和弱核力統(tǒng)一為電弱力。

在宇宙學(xué)中，標(biāo)準(zhǔn)模型描述的是：宇宙起源于大爆炸，經(jīng)歷了暴脹時(shí)期，然后膨脹冷卻，形成了我們今天看到的結(jié)構(gòu)。宇宙中約5%是普通物質(zhì)，27%是暗物質(zhì)，68%是暗能量。

這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型并不完美。它們無(wú)法解釋暗物質(zhì)的本質(zhì)，無(wú)法解釋暗能量是什么，無(wú)法解釋為什么宇宙中物質(zhì)比反物質(zhì)多，也無(wú)法解釋粒子質(zhì)量的具體數(shù)值。

但不完美不等于錯(cuò)誤。

2025年的挑戰(zhàn)

去年有幾個(gè)看起來(lái)很有希望推翻標(biāo)準(zhǔn)模型的發(fā)現(xiàn)。

首先是μ子磁矩異常。多年來(lái)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值和理論預(yù)測(cè)值之間存在差異。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的μ子g-2實(shí)驗(yàn)達(dá)到了所需的精度，很多人期待這會(huì)成為超越標(biāo)準(zhǔn)模型的確鑿證據(jù)。

結(jié)果呢？理論計(jì)算方法改進(jìn)了，新的預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值完全吻合。

又一次，標(biāo)準(zhǔn)模型贏了。

然后是重子中的CP破壞。我們知道在介子中存在CP破壞，也就是物質(zhì)和反物質(zhì)在鏡像對(duì)稱下的行為不同。但在重子中是否也存在？2025年，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的LHCb合作組發(fā)現(xiàn)了重子中的CP破壞證據(jù)。

這是個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，但它完全符合標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測(cè)。不需要任何超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。

標(biāo)準(zhǔn)模型又贏了一次。

中微子方面也一樣。今年我們把中微子質(zhì)量的范圍縮小到了有史以來(lái)最窄的窗口，但它們沒(méi)有顯示出任何"新奇"的行為，只是在三種已知的味道之間振蕩，完全符合預(yù)期。

理論泡沫

當(dāng)實(shí)驗(yàn)不斷確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)模型時(shí)，理論家們?cè)谧鍪裁矗?/p>

他們?cè)谔岢鲂吕碚摗?/p>

2025年流行的一個(gè)想法叫"正幾何"，聲稱是通往萬(wàn)有理論的道路。也許有一天它會(huì)有成果，但現(xiàn)在它只是沙盒里的又一個(gè)想法，眾多希望在重現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型成功的同時(shí)解釋標(biāo)準(zhǔn)模型無(wú)法解釋的現(xiàn)象的理論之一。

問(wèn)題是，隨著大語(yǔ)言模型的興起，越來(lái)越多動(dòng)機(jī)不足的理論涌現(xiàn)出來(lái)，增加了本已嘈雜的海洋中的噪音。理論家們?cè)谄疵鼘ふ艺鎸?shí)信號(hào)的哪怕一點(diǎn)提示，但大部分是垃圾。

建造新的更強(qiáng)大的粒子對(duì)撞機(jī)，是探索未知前沿的最佳選擇。但這看起來(lái)越來(lái)越不可能，因?yàn)楣娗榫w正在轉(zhuǎn)向短視的替代方案，而這些方案可能只是最新一輪未兌現(xiàn)承諾的泡沫。

宇宙學(xué)的謎題

在宇宙學(xué)方面，同樣的謎題依然存在。

暗物質(zhì)的起源和性質(zhì)，暗能量的性質(zhì)和是否恒定，物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱的起源。還有純粹基于觀測(cè)產(chǎn)生的其他謎題：宇宙膨脹速率的爭(zhēng)議，宇宙塵埃的起源，早期星系的豐度和亮度，宇宙暴脹的未經(jīng)檢驗(yàn)的預(yù)測(cè)是否描述了我們的現(xiàn)實(shí)，暗能量是否在演化。

很多人已經(jīng)自行決定，無(wú)論是否屬實(shí)，謎題太多了，標(biāo)準(zhǔn)模型不足的跡象太多了，共識(shí)圖景無(wú)法成立。

但這不是科學(xué)判斷問(wèn)題的方式。

大量暗示性的觀測(cè)和理論張力，如果單獨(dú)來(lái)看顯著性都很低，這是科學(xué)論證中的無(wú)賴戰(zhàn)術(shù)。相反，最可靠的數(shù)據(jù)才是最重要的，這才是我們決定任何有爭(zhēng)議問(wèn)題的方式。

DESI的證據(jù)不夠

比如DESI的結(jié)果。

DESI是有史以來(lái)最大的深度大尺度結(jié)構(gòu)巡天，比以往任何時(shí)候都更全面地揭示了星系、星系團(tuán)和宇宙網(wǎng)。

但它關(guān)于暗能量演化的"證據(jù)"，單獨(dú)來(lái)看只有約2σ的顯著性，而宣布發(fā)現(xiàn)需要5σ。只有將它與其他數(shù)據(jù)集（如CMB和超新星數(shù)據(jù)）結(jié)合，顯著性才會(huì)增加，即便如此，也遠(yuǎn)未達(dá)到5σ閾值。

而且，與某些超新星數(shù)據(jù)的結(jié)合實(shí)際上降低了顯著性。

暗能量可能確實(shí)在演化，但我們必須等待來(lái)自更大、更全面巡天的證據(jù)：來(lái)自維拉·魯賓天文臺(tái)、歐幾里得、SPHEREx和即將到來(lái)的南?！ち_曼望遠(yuǎn)鏡。

暴脹依然成立

很多人質(zhì)疑宇宙暴脹是否是引發(fā)熱大爆炸的正確圖景。對(duì)暴脹的批評(píng)很多,包括來(lái)自其共同創(chuàng)始人之一的批評(píng)。

但這些批評(píng)無(wú)法削弱暴脹的成功，包括：預(yù)測(cè)空間平坦度達(dá)到99.99%或更好的水平，預(yù)測(cè)大爆炸開(kāi)始時(shí)的最高溫度遠(yuǎn)低于普朗克尺度，預(yù)測(cè)幾乎但不完全標(biāo)度不變的種子漲落譜，其中漲落是絕熱的并出現(xiàn)在超視界尺度上。

這些都無(wú)法由沒(méi)有暴脹過(guò)去的熱大爆炸來(lái)解釋。

支持暴脹的證據(jù)是壓倒性的，這就是為什么它在專業(yè)人士中的接受度與暗物質(zhì)或暗能量一樣高。

早期星系不是問(wèn)題

在極遙遠(yuǎn)的宇宙中，我們看到了比以往更遙遠(yuǎn)的星系，包括2025年打破了有史以來(lái)發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)星系的紀(jì)錄。

許多人聲稱這些早期的、遙遠(yuǎn)的、大量出現(xiàn)的星系已經(jīng)證偽了標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型。

但實(shí)際科學(xué)并不是這樣表明的。

我們了解到，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形成與暗物質(zhì)這一關(guān)鍵成分的結(jié)合，確實(shí)可以產(chǎn)生我們看到的天體，只要我們考慮到爆發(fā)式恒星形成和由于中心超大質(zhì)量黑洞活動(dòng)導(dǎo)致的亮度增強(qiáng)這兩種現(xiàn)象。

這些早期星系，有時(shí)被稱為"小紅點(diǎn)"，與我們的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型是一致的。

唯一真正的問(wèn)題

但有一個(gè)謎題仍然重要，可能確實(shí)是新物理的暗示：哈勃張力。

盡管一位著名的、甚至傳奇的天文學(xué)家聲稱我們還沒(méi)有達(dá)到宣布哈勃張力是宇宙學(xué)真正問(wèn)題的顯著性，但事實(shí)是，我們編制距離階梯測(cè)量的幾乎每一種方法都指向同一個(gè)結(jié)論：宇宙的膨脹速度遠(yuǎn)快于CMB或BAO的"早期遺跡"方法得出的結(jié)果。

它們得出的不是67 km/s/Mpc，而是73-74 km/s/Mpc或更高，這給宇宙的內(nèi)容制造了一個(gè)謎題，并導(dǎo)致我們質(zhì)疑暗能量是否恒定。

這是2025年結(jié)束時(shí)唯一真正站得住腳的挑戰(zhàn)。

標(biāo)準(zhǔn)模型依然堅(jiān)挺

如果你只看消費(fèi)科普新聞，你可能會(huì)得出這樣的印象：標(biāo)準(zhǔn)模型千瘡百孔，許多不同的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完全推翻了它。

這與事實(shí)相去甚遠(yuǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)模型一再面臨最激烈的攻擊，來(lái)自更多尋求推翻它的人，但用有史以來(lái)收集的最大規(guī)模、最高質(zhì)量的數(shù)據(jù)擊退了所有攻擊。

雖然關(guān)于我們目前理解和知道的東西確實(shí)存在謎題，但標(biāo)準(zhǔn)模型幾乎沒(méi)有任何裂縫。

當(dāng)然，我們很想揭開(kāi)哈勃張力背后的完整解釋。我們很想知道DESI的證據(jù)是即將到來(lái)的革命的先兆，還是只是數(shù)據(jù)中的一個(gè)波動(dòng)。我們很想知道暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)是什么，以及宇宙物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱是如何產(chǎn)生的。我們很想知道中微子的真實(shí)基本性質(zhì)是什么，以及它們是否與這些謎題中的任何一個(gè)或全部有關(guān)。我們很想用知識(shí)取代關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)模型之外可能存在什么的猜測(cè)：用清楚表明答案的數(shù)據(jù)。

但無(wú)論如何，至少到2025年底，標(biāo)準(zhǔn)模型依然穩(wěn)如泰山。

那些宣稱它已經(jīng)崩潰的人，要么是不懂科學(xué)，要么是在蹭熱度。

真正的科學(xué)家知道：推翻一個(gè)理論需要的不是一堆低顯著性的暗示，而是無(wú)可辯駁的證據(jù)。

目前，這樣的證據(jù)還不存在。

參考資料：

• LHCb合作組關(guān)于重子CP破壞的研究，2025
• Muon Theory Initiative關(guān)于μ子g-2的白皮書(shū)，2025
• DESI合作組關(guān)于暗能量的觀測(cè)結(jié)果，2025
• SPT、ACT、Planck關(guān)于CMB的聯(lián)合分析，2025
• 距離階梯測(cè)量哈勃常數(shù)的綜合研究，2024