1700944256
1700944257
这当然是一个巨大的数目。而且,每个弦理论都是不同的。每一个都将为基本粒子物理学给出不同的预言,也都将为标准模型的参数值给出不同的预言。
1700944258
1700944259
我们说弦论不是一个理论,而是一个由众多可能理论构成的景观,这个观点在20世纪80年代末和90年代初就已经提出,但被多数弦理论家拒绝了。前面说过,斯特罗明戈在1986年发现有许多看起来很和谐的弦理论,虽然很多弦理论家仍然相信会出现确定唯一一个正确理论的条件,还是有少数人一直担心会失去预言能力。但波索、波尔琴斯基和斯坦福小组的工作最终打破了平衡。他们也和斯特罗明戈一样,带来了大量新的弦理论,不过真正新奇的地方在于这些数量的需要是为了解决两个大问题:让弦理论与正真空能的观测结果一致;将理论固定下来。也许因为这些原因,理论的景观最后就不能看作是可以忽略的奇异结果,而是让弦理论免遭否决的补救方法。
1700944260
1700944261
景观论的另一个原因倒非常简单,那就是理论家们泄气了。他们费了很长时间寻找能替他们选出唯一弦理论的原理,但一直没有发现那样的原理。随着第二次革命的进行,我们现在对弦论的理解好多了。特别因为对偶性的出现,就更难说多数弦理论都是不稳定的。于是,弦理论家开始接受所有可能理论所形成的景观。驱动这个领域的问题不再是如何寻找唯一的理论,而是如何做有那么多理论的物理。
1700944262
1700944263
一种响应是说那是不可能的。即使我们只限于与观测一致的理论,似乎也还有太多那样的理论,总有几个几乎肯定能给出我们想要的结果。那么为什么不把这种情形看作reductio ad absur-dum(“归谬”)呢?那个词在拉丁文里很好听,不过在英文里更实在,还是直说吧:本来是想构造一个唯一的自然理论,努力的结果却引出了10500个理论,那方法岂不是归于荒谬了么?
1700944264
1700944265
这对那些把多年甚至几十年的生命都奉献给了弦理论的人来说,确实是很痛苦的。我也曾为它付出过一定时间和精力,如果说我也感到痛苦,那不过是想象我那些把整个生涯都寄托在弦论的朋友们会有什么样的感觉。不过,尽管令人痛苦不堪,对这样的局面,理智和诚实的态度还是应该承认它“归谬”了。这样的态度,只是我认识的少数几个人坚持的,而多数弦理论家没有选择它。
1700944266
1700944267
还有一种理性的态度:否认存在大量弦理论的说法。关于具有正宇宙学常数的新理论的论证是基于强烈的近似,它们也许会使理论家们相信数学上并不存在的理论,更不必说什么物理了。
1700944268
1700944269
实际上,我们说存在大量具有正宇宙学常数的弦理论,其证据来自非常间接的论证。我们不知道如何真实地描述在那些背景下运动的弦。而且,我们可以规定某些弦理论存在的必要条件,但我们不知道这些条件对理论的存在是否也是充分的。于是,我们并没有证明在那些条件下确实存在某个弦理论。所以,理智的人大概会说,也许它们不存在。的确,最近,霍洛维茨(卡丘空间的发现者之一)和两个年轻同事赫尔托(Thomas Hertog)和梅达(Kengo Maeda)发现的结果,就引出了这样的问题:这些理论中是否有哪个描述了稳定的世界?64对这些证据,我们可以重视,也可以像许多弦理论家那样满不在乎。赫尔托和他的同事们发现的可能的稳定性不仅损害了斯坦福小组发现的新理论景观,而且破坏了涉及6维卡丘空间的所有解。如果这些解确实都不稳定,那么它意味着旨在联系弦理论与现实世界的多数工作都不得不被抛弃。当前人们也在争论斯坦福小组的某些假定是否真的成立。
1700944270
1700944271
第一次超弦革命开始的时候,弦理论的存在是一个奇迹。而最终存在5个弦理论的事实更令人惊奇。那几乎是不可能的,就更增强了我们对计划的信心。起初不大可能,而后来却成立了——那么它当然是奇迹。今天弦理论家乐意接受众多理论构成的景观,而20年前我们相信存在一个单一的理论,不过都一样没有什么证据。
1700944272
1700944273
所以,最后的界线就是,“我需要你用20年前估价那5个理论的标准来说服我相信那些理论是存在的。”如果你坚持这些标准,那么你就不会相信大量的新理论,因为当前景观的任何一个理论的证据,在旧标准下都是微不足道的。这是我本人多数时间倾向的观点。在我看来,这似乎是对证据的最理性的解读。
1700944274
1700944275
1700944276
1700944277
1700944279
物理学的困惑 第十一章 人类的选择
1700944280
1700944281
我认识的很多物理学家降低了他们的希望,不再指望弦论是自然的基本理论——但不是所有的人都那样。近年流行的争论是,问题不在于弦论,而在于我们对物理学理论的期待。这个论题是苏斯金几年前在一篇题为“人类选择的弦论景观”中引出的:
1700944282
1700944283
根据大量学者最近的工作,那一派景观似乎广袤无垠而千姿百态。不管我们是不是喜欢,这种状况又为人存原理增加了几分信心……这些[斯坦福小组的景观中的理论]一点儿也不简单。它们是临时的庖丁杀鸡的技艺,几乎不可能有什么重要的意义。但在人择的理论中是不考虑简单和优美的。选择真空的唯一原则就是实用,即它是否具有生命必须的元素,如星系的形成和复杂的化学等。我们需要的就是这些东西外加一个那样的宇宙学——它保证至少有一大块空间能以很高的几率形成那个真空结构。65
1700944284
1700944285
苏斯金说的人存原理,是宇宙学家们自1970年以来提出并探讨的一个老思想。当时他们面对着这样一个事实:生命只能出现在所有可能物理学参数的一个极端狭小的范围内,尽管奇怪,我们还是出现了,仿佛宇宙就是为了包容我们而设计的(所以才说“人存”)。苏斯金的特殊说法代表着一种宇宙图景,即林德前些年提出的所谓“永恒暴胀”。根据这幅图景,宇宙早期的迅速暴胀阶段生成的不仅仅是一个宇宙,而是一个无限的宇宙群。你可以想象宇宙的原初状态处于没有终止的指数式扩张。接着,气泡出现了,在那些地方膨胀急剧慢了下来。我们的世界就是其中的一个气泡,而另外还有无限多个。在这个图景下,苏斯金增加了一点:当气泡形成时,某个自然律就从众多弦理论中选出一个来主宰那个宇宙。结果是一大群宇宙,每一个都由一个随机选出的弦理论负责。那个景观里的每个可能的理论都能在所谓多重宇宙中找到自己的地方。
1700944286
1700944287
苏斯金们鼓吹人存原理,我看是很不幸的,因为我们已经认识到了它对科学来说是一个脆弱的基础。由于每个可能的理论都决定着多重宇宙的某个部分,我们就做不出多少预言了。原因很简单。
1700944288
1700944289
如果一个理论假定了一大群由随机选择的定律决定的宇宙,那么,为了做出预言,我们首先必须写出所有关于我们宇宙的事实。这些事实也同样适用于很多别的宇宙,我们把所有满足这些事实的宇宙的集合称作可能真实的宇宙。
1700944290
1700944291
我们只知道我们的宇宙是可能宇宙中的一个。如果说一群宇宙是通过基本自然定律的随机分布产生的,那么我们就不可能知道别的什么了。只有当每个(或几乎每个)可能真实的宇宙都有某个在我们自己的宇宙中没有发现过的性质,才可能做出新的预言。
1700944292
1700944293
例如,假定在几乎每个可能真实的宇宙中,最高共振频率是低音C,那么从所有可能真实的宇宙中随机选择出来的宇宙很可能以低音C的频率振动。因为我们除了知道自己的宇宙是一个可能真实的之外对它一无所知,所以我们很可能预言我们的宇宙也是唱低音C的。
1700944294
1700944295
问题是,理论在所有宇宙的分布是随机的,很少有这样的性质。最可能的是,一旦我们确定了我们在自己宇宙中观测的性质,那么任何宇宙可能具有的其余性质将随机分布在其他可能真实的宇宙中。于是我们无法做出预言。
1700944296
1700944297
我所讲的是宇宙学家们所谓的弱人存原理。正如名字所说,关于我们的宇宙,我们知道一件事情,那就是它支持智慧生命的存在;于是,每个可能真实的宇宙都必须是智慧生命能够生存的地方。苏斯金等人指出,这个原理一点儿也不新鲜。例如,我们如何解释我们处于这样一颗行星——其温度恰好使水处于液态?如果我们相信宇宙中只有一颗这样的行星,就会发现这是很令人疑惑的事情。我们不禁要相信一定存在一个智能的设计者。但一旦我们知道有大量的恒星和众多的行星,我们就会明白只是出于偶然,才会有很多适宜生命的行星。那么,我们出现在其中一颗也就不足为怪了。
1700944298
1700944299
然而,行星类比和宇宙学情形还是有一点很大的区别,那就是除了自己的宇宙,我们不知道别的任何宇宙。存在一族宇宙的假设,是不能通过直接观察来证明的,因而不可能用来做任何解释。的确,假如真的存在一族有着随机定律的宇宙,我们就不会惊奇自己生活在我们能够生活的一个宇宙中。但我们生活在适宜于生命的宇宙这个事实,不能用来证明存在一族宇宙的理论。
1700944300
1700944301
还有一个相反的论证,我们可以用行星的例子来说明。假定不可能看到任何其他行星,那么,当我们根据这一点推断只存在一颗行星时,我们将不得不相信一件非常不可能的事情,即那颗存在的唯一行星是适于生命的。另一方面,如果假定存在很多有着随机性质的行星,即使我们不可能看到它们,其中多半会有几个适宜于生命——实际上,那几乎是肯定的。于是我们可以说,存在众多行星的可能性比只有一颗行星的可能性要大得多。
1700944302
1700944303
但这个看似强硬的论证却是错误的。66为看清这一点,我们将它与另一个根据相同证据进行的论证进行比较。相信智能设计的人会说,假如只有一颗行星而且适宜生命,那么很可能有一个智能设计者在发生作用。如果我们在两种情形下进行选择:①那颗唯一的行星只是因为运气才适宜生命,②有一个智能的设计者,他制造了那颗行星并使它适宜生命。那么,同样的逻辑使我们觉得第二个选择更有道理。
1700944304
1700944305
多宇宙图景与智能设计图景起着同样的逻辑作用。二者都提出了不能检验的假设,如果假设对了,它将使不可能的事情成为可能。
[
上一页 ]
[ :1.700944256e+09 ]
[
下一页 ]