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1700943708 在后来的几十年里,我与彼德、马丁等人的关系相当紧张。他们大概把我当成了失败者,辜负了他们给我的与他们一起共创超引力的机会。如果我加入他们,也许会成为弦理论的领头人之一。而我做的却是走自己的方向,最终使我发现了量子引力的不同的路线。那让事情变得更糟:我不是放弃真理的失败者,而是要成为一个对手的失败者。
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1700943710 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赢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型的人物的霓献。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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1700943712 不管怎么说,我脱离了石溪的超引力小组,但没有失去对超引力的兴趣。相反,我比过去更有兴趣了。我相信他们认识了某些东西,但他们走的路线不是我要走的。我理解爱因斯坦的广义相对论,这意味着我知道怎样以简洁的一页或更少的文字来说明它的每一个基本性质。在我看来,如果你真的理解一个理论,就用不着花几个星期的时间来为检验其基本性质而计算。
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1700943714 我和另一个研究生结伴——他是我在汉普郡学院的朋友约翰·德尔(John Dell),在马里兰大学工作。我们想更深入地了解超对称如何成为时空几何的一部分。他找到了几篇数学家科斯坦特(Bertram Kostant)写的关于一种新几何的文章,它们推广了爱因斯坦的方法,加入了一些看起来有点像费米子的新性质。我们在那种新背景下写出广义相对论的方程,超引力的方程就冒出来了。我们就这样有了第一篇科学论文。
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1700943716 大约同时,别人也发展了不同的超引力几何的方法,叫超几何。那时我觉得他们的工具比我们的笨拙(现在也这么看)。它非常复杂,但对某些问题很有成效。它在一定程度上简化了计算,那当然是令人欣喜的。所以超几何流行了,而我们的工作被遗忘了。约翰和我并不在意,因为两种方法都没能给出我们在找的东西。虽然数学是成功的,但没有带来任何概念的进步。直到今天,我也不认为有准真的理解了超对称意味着什么,它对自然说了些什么——假如它正确的话。
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1700943718 多年过去了,我想我终于可以明白地说那时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一的那种思想有一种特别的体验。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。
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1700943720 超引力做的可不是这些。尽管它确实是一种新的统一构想,却只能靠令人心力交瘁的计算来表达和检验。我能做那些数学,但那不是我从爱因斯坦和其他大师的著作里学会的做科学的方法。
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1700943722 我那时结识的另一个朋友是斯特尔(Kellog Stelle),他比我大几岁,也是德赛的学生。他们在一起研究超引力是否比广义相对论更容易与量子理论结合。由于背景独立方法还没有什么进展,他们也和别人一样用背景相关方法,虽然那方法在用于广义相对论时已经遭遇了惨重的失败。他们很快发现,它对超引力是很有成效的。他们检查了量子广义相对论首先出现无穷大的地方,看到了有限的结果。
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1700943724 这是好消息:超对称真的扭转了局面!可高兴没能长久。德赛和斯特尔只用几个月的时间就向自己证明了,超引力里的无穷大是随处可见的。实际的计算太难,几个月也算不好。但他们找到了一个办法,可以检验最终结果是有限还是无限。原来,所有的结果——比他们能直接检验的那个有限结果精确得多——都是无穷的。
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1700943726 然而事情还没完呢,因为还有其他形式的超引力等着检验。也许其中的某个能最终给出一个和谐的量子理论。每个形式都逐一经过了研究,都多少是有限的,因此还需要进一步延伸近似的序列,直到检验失败。虽然计算很难,但也没有理由认为有什么答案在经过了那个序列后就一定是有限的。一点渺茫的希望寄托在著名的N=8理论,它也许与众不同。那最终是在巴黎构建起来的。但它也失败了——尽管还有人对它抱有希望。
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1700943728 超引力过去是、现在仍然是一个神奇的理论,但单凭它还不足以解决量子引力的问题。
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1700943730 于是,直到20世纪80年代初,构建量子引力理论的工作还没有丝毫进步。人们所有的努力(包括超引力)都失败了。规范理论胜利了,而量子引力的领域却停滞不前。我们还在为量子引力担心的少数几个人,感觉就像高中都没念完的学生,被请去参加妹妹在哈佛的毕业典礼,眼睁睁看着她同时获得医学、神经学和古印度舞蹈史的学位。
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1700943732 如果说超引力没能引出一个好的量子引力理论令我们沮丧,但也解放了我们。所有容易的事情都做过了。几十年来,我们通过推广费曼和他朋友的方法来构造理论。现在只有两件事情要做:放弃以固定背景几何为基础的方法,或者放弃认为在背景几何下运动的东西是点粒子的观点。两种方法后来都经过了探索,也都在通向量子引力的道路上——第一次——产生了巨大的成功。
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1700943737 物理学的困惑 [:1700942614]
1700943738 物理学的困惑 第二篇 弦论简史
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1700943740 物理学的困惑 [:1700942615]
1700943741 第七章 孕育革命
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1700943743 当我们遭遇一个不能仅仅以理解它的方式来解决的问题时,科学前进的步伐就会停下来。那是因为我们遗失了一样根本的东西,一种不同的技巧。不论我们多么勤奋,总不能找到答案,直到有人突然发现了那失去的链条。
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1700943745 人类第一次面对的这种事情大概是日食。经历过天空突然黑下来的一幕之后,天文学家们要做的第一件事情肯定是寻求一种方法来预言这种可怕的事件。人们在几千年前就开始了日食观测,同时还记录太阳、月亮和行星的运动。不久他们就明白J太阳和月亮的运动是周期性的,我们有证据证明人类在洞穴时代就知道那些事实了。不过日食要困难一些。
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1700943747 早期的天文学家对几件事情是很清楚的。太阳和月亮在空间沿不同的路线运行,日食发生在它们相遇的时刻。它们的路线在两处相交。只有当日月在那两处之一相遇时,才可能发生日食。因此,为了预言日食,必须跟踪太阳在一年的路径和月亮在一月的路径。只要跟踪两条路径,关注两个天体什么时候相遇,就可以预言了。其意义在于,必然存在一种在29天半的时间间隔内不断重复的模式,那就是月亮的周期。
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1700943749 但这个简单的思想是不对的:日食并不服从月亮周期所决定的模式。我们很容易理解前辈天文学家们的作为,他们想协调两大天体的运动,然而失败了。那对他们来说,也许和我们今天协调广义相对论与量子论是一样的疑惑。
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1700943751 我们不知道是谁发现有元素丢失了,但不管是谁,我们都要感谢他。我们可以想象,一个天文学家,也许在巴比伦或古埃及,突然意识到原来需要考虑的周期运动不仅仅只有两个,而是三个。他也许是一个智者,经过几十年研究之后,就把数据都铭记在心了。他也许是一个年轻的叛逆,不囿于一定要用看得见的东西来解释看见的东西。不管情形怎样,他从数据中解开了神秘的第三个周期运动,它不是一年或一月发生一次,而是十八又三分之二年发生一次。结果发现,两个路径在天空的交点不是固定的:交点也在转动,需要十八年多的时间才转一圈。
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1700943753 第三个运动的发现——那丢失的元素——肯定算是抽象思维的一个最古老的成功例子。我们看到两个物体,太阳和月亮,很早就知道它们每个都有周期。而要“看到”还有一样东西也在运动,就需要想象了:它们的路径也在转动。这是深远的一步,因为它需要我们认识到在观测的运动背后还存在另一种运动,而那只能演绎推理才能发现。那时以来,科学通过发现那种丢失的环节取得进步的例子,只有寥寥的几个。
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1700943755 另一个这样的例子是人们发现基本粒子不是点粒子而是弦的振动。这对几个物理学大问题提供了合理的回答。如果它是对的,那么它与古人的圆周轨道本身也在运动的发现,是同等重要的认识。
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