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物理学的困惑: 个体与交互

 
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The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science

中译本<<物理学的困惑>>.

阿兰・康尼斯

彭罗斯并不是唯一为自己创造量子引力方法的一流数学家。 也许最伟大的一一当然也是最有趣的一健在的数学家是阿兰・康尼斯. 我喜欢和阿兰谈话。有时我不明白他说什么,但他深刻的思想和绝妙的笑话令我快乐无限。(那些笑话经常是少儿不宜 的,尽管有时说的是黑洞或讨厌的卡丘流形。〉不过,虽然我不能总是理解阿兰, 他却总能理解我。他厲于那种思维敏捷的人,知道你想什么,当然也能更好地说出你想说的话。尽管他和他的思想都那么自在轻松,却一点儿也不爱争斗,对别人的思想总是怀着真诚的好奇。阿兰的量子引力方法要回到基础,发明一种能完美统一几何的数学结构与量子引力的新数学。这种数学我在第十四章 提起过,叫非对易几何. 它在根本上统一了代数和几何。只有像他那样,既探索数学又创造性、战略性地思考数学知识结构及其未来的人,才可能 创造那样的思想。

费耶阿本徳

费耶阿本徳相信科学足一种人类活动,是投机者的事业,他 们不遵从一般的逻辑或方法,而做任何能增进知识(不论你怎样 定义)的事情。所以,他的大问题是:科学如何运作,它为什么 运作得那么好?即使他反对我的所有解释,我觉得他热情追求这个问题,不足因为他反科学,而是因为他关心科学。

几年后,他得到一个教师职位。他问一个朋友,自己知道的很少,应该怎样上课。朋友告诉他,把他认为知道的东西写出来。他写满了一页纸。朋友接着告诉他,拿第一句话做第一堂课 的主题,第二句话做第二课的主题,依此类推。就这样,这位从物理学学生经过大兵和演员的人,成了哲学教授.

费耶阿本德开车送我们回伯克利校园。离开时,他给我们提 出了最后一个忠告。“就做你想做的,不要管别的事情。在我的 经历中,从来没有花过五分钟做我不想做的事情。”

费耶阿本德的言论远非及时的清醒剂。如果我想做好科学, 我就必须认识到我有幸合作的人都是当代的大科学家。他们和所有大科学家一祥,是靠正确的思想和奋斗取得的。如果你的思想正确并且为之奋斗,总会取得成绩的。不要浪费时间替自己难过,也别为爱因斯坦和玻尔伤感。没人能帮助你,只有自己能发展自己的思想,也只有自己能为它们奋斗。

特胡夫特

相对论的质疑就谈这些。如果量子论错了,情况又如何呢? 这是整个量子引力计划的软肋。如果量子论错了,拿它来结合引力就纯粹是浪费吋间。有人考虑过这个问题吗?

有的,其中一个就是特胡夫特。还在乌得勒支做研究生时, 特胡夫特就和一个年长的合作者一起证明量子的杨-米尔斯理 论是合理的,这个发现使整个标准模型成为可能,他的这些成就 当然贏得诺贝尔奖。那是他众多关于标准模型的基本发现之一。 但最近10年他成了基础问题的最大胆的思想家。他的主要观点 是所谓的全息原理。在他的构想里,没有空间。发生在我们常想 象为空间的某个区域里的每个事件,都可以表示为发生在包围那 个空间的曲面上。而且,描述那个边界世界的理论不是量子论, 而是某个他相信能取代量子论的确定性理论。

特胡夫特用边界来代表世界的思想,应该令我们想起马尔德希纳的猜想。其实,特胡夫特的思想正是马尔德希纳的灵感来源 之一,还有人认为全息原理将成为弦论的一个基本原理。仅凭这 一点,特胡夫特就很容易成为弦理论群体的领导者,假如他对这 个角色感兴趣的话。但在20世纪80年代,特胡夫特开始走自己 的路了。那时正当他的黄金年华,而且在技术上也没有人比他更 强。不过,他脱离主流时,还是遭到了他的粒子物理学伙伴们的 嘲笑。他似乎并不介意,甚至毫无察觉,但我相信那深深刺痛了 他。不管怎么说,他几乎怀疑一切,独闯了一条自己的基础物理 学道路。他几十年來形成的核心信念是,量子物理学是错误的。 没有谁比特胡夫特更认真和真诚的了。我们量子引力领域的 人喜欢他的一点就是,到处能看到他的影子。他参加过我们的很 多会,但他从来不在大厅里和其他大人物一起谈政治。他喜欢到 每个分会场去,而一般只有年轻学生才会那样。每天他一大早就 来到会场,穿着一尘不染的套装(其他人一般都穿牛仔裤和T恤衫〉,整天坐在前排,倾听每个学生和博士后的报告。他并不常 发表评论,甚至偶尔还会打一两分钟瞌睡,但他对每个同行所表 现的尊重,令人难忘。轮到他讲话时,他站起来,一点儿也不做 作地讲他的思想和结论。他知道他独自走着一条路,如果他抱怨,我也不会惊奇。一个人怎么会放弃他应得的领导权杖呢?就 因为他弄不清量子力学的意义吗?想想那到底说明了怎样的个性.

巴伯

巴伯告诉我们,他在读研究生时,在一次登山旅行的路上, 他突然想起时间也许是一种错觉。于是他开始考察我们包含在广义相对论里的时间认识的根源。他意识到他疑虑时间本性就做不了传统的学术研究,他也明白如果他要继续研究那个问题,就必 须全心投人,而不能受常规物理学的压力的干扰。所以他在距离 牛津一个小时的小村庄买了一所旧农舍,还把新婚妻子带来,安 心思考时间问题。大约10年后他才向他的同事们报告他的结果。 在那期间,他和妻子生了四个小孩,靠他做翻译的钟点工抚养他 们。他一周用来翻译的时间不到20个小时,总是有很多时间思 考;这一点和学术机构的多数科学家一样,他们除了教书和行政 事务外,也只有那么多时间来思考。

为了与广义相对论的时间意义发生联系,巴伯钻进了那门学 科,回溯物理学和哲学的历史。最后他构想出一种新理论,其中 的空间和时间只是一个关系系统。他关于这个主题的论文慢慢开 始受到关注,最终成为量子引力群体的荣誉一员。他将爱因斯坦 的广义相对论重新解释为一个关系理论,这也正是我们领域的人 现在所理解的方式。

这还不是巴伯的全部工作,但已足以说明一个成功预言家的 经历与传统的专业科学家有多么大的不同。这样的人不赶潮 流一一其实他们大概对学科还没宥足够的认识,根本不知道它的潮流是什么。这样的人,他们的动力不是別的,就是以前形成的 信念,确信别人遗失了某个关键的东西。他们的方法更有学术 性,因为他们只有通读了困扰他们的问题的整个历史,才可能想 清楚。他们的工作是高度专一的,不过需要很长的时间才能得到 一点结果。不管什么结果都无助于他们的职业生涯。巴伯成熟 了,比多数职业科学家更多地改变了科学;但当多数物理学家在 谋求终身职位的时候,他却没有一样可以炫耀的东西。

我们应该记住,如果巴伯和瓦伦提尼想挣一个普通的研究职 位,就不可能有任何成就。如果做一个普通的助手或助理教授, 就会为了贏得进阶所必须的邀请和资助而拼命去发表文章、争取 荣誉,结果是一事无成。但巴伯和瓦伦提尼硕果累累。他们一直 在思想,对一个顽固的问题会比助理教授们想得更深、更专注。 当他们经过十年苦想破壁而出时,都会形成一个严谨、独创而成 熟的观点,使他们很快产生影响。经过那些年的潜心钻研,他们 得到了重要的新发现,树立了自己的权威,成为了关心那些问题 的人们的核心。在事业之初(甚至以后)忍受长期的孤独,是预言家们的基本经历

格罗藤迪克

有人说格罗藤迪克是目前健在 的最能干、最富想象的数学家。他有过最不寻常的经历。他具有 重大影响的一些贡献都不曾公开发表,而是以数百页信件的形式 寄给了他的朋友们,然后逐渐在能理解它们的小圈子里传播。他 的父母为躲避政治和战争而流亡他乡;他是在第二次世界大 战后的难民营里长大的. 他在巴黎数学界崭露头角时,就像从天 上降下来的。短暂风光过后,他在20世纪70年代几乎脱离了科 学生涯,至少部分是因为他反对数学为军事服务。1991年,他完 全消失了,尽管谣传他在比利牛斯山隐居,但没人知道他究竟在 什么地方. 显然,他是一个极端的例子。但我们还是可以看到一 些优秀的数学家在声名鹊起时表露在脸上的羡慕、惊奇甚至恐惧 的表情。下面是他对他一些经历的描述:

我在那些动荡的年月学会了孤独。但即使这个形式 也没能真正表达我的意思。不管怎么说我都不想学孤独,理由很简单:这类知识我在童年时就从没忘过。那是我们毎个人与生俱来的基本能力。然而,在那孤独的三年(1945~1948)里,我沿着自己模索出来的路线,靠着自已的能力忘 我地工作,这为我带来了强烈的自信〈不张扬然而持久〉,相信自己有能力做好数学,而与形成规则的任何共识无关, 也与任何时尚无关……我说这些的意思是,为了把握我想学 的东西,要靠自己的方式,而不要靠大大小小的派别. 不 论我本人所属的派别还是因为任何其他理由自诩为权威的派 别一一所认同的观念(公开的或默许的不管在中学还是 大学,那些无声的共识让我明白,我们不该自寻烦恼去担心 诸如“体积”之类的名词的真正意思是什么,哪个是“显然 不证自明的”、“普遍知道的”、“毫无疑问的”……正是以 这种“超脱”的姿态,才能成就自己而不是沦为共识的走 卒,才能拒绝困守在别人划定的圈子里. 正是在这种卓然 不群的行动中才能发现真正的创造力。所有其他事情就是理 所当然的了。

从那时起,我有机会在向我召唤的数学世界里认识很多人,既有我的“长辈”,也有我这个年纪的年轻人,他们都 远比我聪明,远比我有“天赋”。我羡慕他们的才能,运用 新思想就像玩把戏,仿佛从摇篮里就开始熟悉它们了. 而 我自己却感觉笨拙甚至痴呆,痛苦地徜徉在崎岖的路上,就 像一头笨牛面对一座望不到头的大山——那尽是我决心要学 的东西,也是我觉得无法理解其本质的东西,无法追随到底 的东西。其实,我本人几乎没有什么特质能算聪明学生,既 不能赢得竞赛的名声,也不能轻松消化多数可怕的学问。实际上,多数我判断比我聪明的同志都成了著名的数学 家。不过,从30年或35年后的观点看,我可以说他们在我 们今天的数学留下的印迹还不太深刻。他们都做过很多事 情,通常还是很美妙的,不过那些都在他们之前就已经开始了,而他们也没想破坏它们。他们不知不觉地陷入了那些看 不见的牢固的小圈子,将特定环境的世界划定在一个给定的 区域。想要打破这些界线,他们必须重新发现自身的那种与 生俱来的(和我一样的〉能力:忍受孤独

作者(李・斯莫林)

多年过去了,我想我终于可以明白地说那吋到底是什么驱使我脱离超引力的。我读爱因斯坦的原著学物理,对渗透到革命性的新物理学统的那种思想有种特别的体验。我希望的新统一应该从一个深层的原理出发,就像惯性原理或等效原理。从这一点看问题,我们能获得深刻而令人惊奇的洞察,发现原来不相干的两个事物在根本上是同一样东西。能量就是质量,运动与静止不可区分,加速度与引力是一样的。

当我回顾30年来我所熟悉的那些人们的科学生涯时,越发感到科学生涯的抉择依赖于人的个性。有些人乐于跨越下一步, 把一切都献给它,从而为飞速发展的领域做出重要贡献。另一些人可没那么急躁。有些人容易犯糊涂,所以做什么都要反复思量,这要费很长的时间。你大概以为我们比这些人高明,可别忘了爱因斯坦也是属于他们的。根据我的经验,真正令人震撼的新思想方法往往来自这样的人群。还有一些人–我属于这第三类:只顾走自己的路,他们特立独行,只是因为不愿意像有的人那样为了站在贏家的一边而加入某个领域。所以,当我与别人的作为相左时,也不再感到烦恼,因为我发现一个人的性情几乎完全决定了他做什么样的科学。幸运的是,科学需要来自不同类别的人物的贡献。我逐渐认识到,那些能把科学做好的人是因为他们选择了适合自己的问题。

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