物理学的困惑: 个体与交互

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。