1700945040
我们重温物理学的历史，会看到一个突出的事情：当正确的理论最终被提出时，它会很快赢得胜利。少数真正的好的统一思想是以动人、简单和唯一的方式出现的，它们没有众多的选择和可以调节的特征。牛顿力学由三个简单定律确立；牛顿引力由一个带常数的公式决定。狭义相对论是一出现就完整的。完全建立量子力学经历了25年，但它从一开始就与实验同步发展着。自1900年以来，学科的许多关键论文要么解释最新的实验结果，要么为即将完成的实验做出明确的预言，广义相对论也是同样的情况。
1700945041
1700945042
因此，所有成功的理论都会产生实验结果，它们很简单，能在几年内得到检验。这并不意味着理论可以精确求解——多数理论都不可能。但它的确说明物理洞察直接导致了新物理效应的预言。
1700945043
1700945044
不管你想怎么说弦理论、圈量子引力和其他方法，它们都还没有达到那个前沿。通常的借口是说那个尺度的实验还无法实现——但我们已经看到，事情不是这样的。因此一定还有其他原因。我相信我们还缺失某个基本的东西，我们还在做着错误的假定。那样的话，我们就需要将错误的假定找出来，用新的思想来取代它。
1700945045
1700945046
那错误的假定会是什么呢？我猜它涉及两个因素：量子力学的基础和时间的本质。我们已经讨论过第一个；我发现，新的量子力学思想很可能最近已经在量子引力研究的驱动下提出来了。但我强烈感到关键问题还在于时间。我越来越觉得量子理论和广义相对论在深层上都把时间的本质弄错了。只结合它们是不够的。还有一个更深层的问题，也许要追溯到物理学的起源。
1700945047
1700945048
17世纪初，笛卡儿和伽利略做出了最奇异的发现：你可以画一张图，用一个轴做空间，另一个轴做时间。于是，穿过空间的运动成为图上的一条曲线（图15-4）。在这种方式下，时间仿佛成了另一维空间。运动被冻结了，匀速运动和变化的整个历史呈现在我们面前就像是静止不变的。硬要我猜想的话（猜想也是我谋生的手段），我想罪魁就在这儿。
1700945049
1700945050
我们需要寻求解冻时间的方法——不用将时间转化为空间来表示。我不知道该怎么做。我想象不出有什么数学可以不把世界表现为永久冻结的样子。表示时间非常困难，因而时间的表示很可能就是我们失去的一环。
1700945051
1700945052
有一点很清楚：在弦理论的约束下思考这种问题，是不可能有什么结果的。因为弦理论仅限于描述在固定背景的时空几何中运动的弦和膜，对那些想开辟新天地、考虑时间和量子理论本质的人，它是无话可说的。背景独立方法提供了一个更好的起点，因为它们已经超越了经典的空间和时间的图景。而且，它们很好定义，很容易把握。还有一点好处是，它所用的数学很接近有些数学家已经用于探索时间本质的数学——即所谓拓扑斯（topos）理论的逻辑方法。
1700945053
1700945054
1700945055
1700945056
1700945057
图15-4 笛卡尔和伽利略以来，在时间中展开的过程被表现为以另一维代表时间的图中的一条曲线。时间的这种“空间化”很有用，但可能的问题是它代表了一个静止的、没有变化的世界——一个冻结的永恒的数学关系的集合
1700945058
1700945059
关于如何表示时间而不将其转化为空间的一维，我明白一点，那就是它也出现在其他领域，从理论生物学到计算机科学，甚至还有法学。为了激发新的思想，哲学家翁格尔（Roberto Mangabeira Unger）和我在圆周理论物理研究所组织了一个小规模的学术讨论会，把相关领域的思想家们都请来讨论时间问题。那两天是我这几年最兴奋的日子。114
1700945060
1700945061
关于这一点我不想多说了，因为我想接着讲一个不同的问题。假定有一个野心勃勃的年轻人，他有着创新的头脑和坚韧，想深入思考那五个大问题。看到我们在那些问题遭遇的彻底失败，我不能想象他那样的人会甘愿陷入眼下的那些研究纲领。显然，如果弦理论或圈量子引力本身就是答案，那我们现在就该知道了。它们也许是起点，也许是答案的部分，也许包含着必要的教训。但正确的理论必须包含新的元素，也许只有我们雄心勃勃的青年才有能力去寻找它们。
1700945062
1700945063
我们这一代为年轻的科学家们留下了什么呢？思想和方法，他们大概不想用了；还有不同方向的局部成功的故事，结果却是未能完成爱因斯坦百年前开创的事业。最坏的情形是，我们将他们拉回来，要求他们继承我们的思想。于是，本书最后部分的问题是我每天早晨都问自己的问题：我们是不是尽力支持和鼓励年轻科学家——也包括我们自己——要超越我们在过去30年做的事情，去追求真正能回答物理学五大问题的理论？
1700945064
1700945065
1700945066
1700945067
1700945068
物理学的困惑 [:1700942625]
1700945069
物理学的困惑 第四篇 向经验学习
1700945070
1700945071
物理学的困惑 [:1700942626]
1700945072
第十六章 奈何社会学
1700945073
1700945074
在本书最后一部分里，我想回到在引言里提出的问题。为什么经过了千百个才华卓绝而训练有素的科学家的那么多的努力，基础物理学在最近25年仍然没有什么确定的进步？面对那些前景在望的新方向，我们要做些什么才能确保前进的步伐能赶上1980年以前的200年？
1700945075
1700945076
可以从一个侧面来说明物理学的这种困惑，那就是在过去30年里，没有一个基本粒子物理学的工作能稳赢诺贝尔奖。原因在于，获奖条件是研究进展已经得到了实验的检验。当然，像超对称或膜世界那样的概念是可以通过实验来证实的，如果那样，它们的创立者应该得诺贝尔奖。但我们现在还不能说粒子物理学标准模型以外的哪个物理学假说的发现一定能获奖。
1700945077
1700945078
这种状况和我1976年刚读研究生时大不一样。那时人们很清楚，两年前才完成最后形式的标准模型是确实的进步。它已经得到了足够的实验证实，而且将得到更多的证实。它的发现者迟早会得诺贝尔奖，几乎是毫无疑问的。事实上，他们很快就得到了。
1700945079
1700945080
现在的情形完全不同了。过去25年有很多奖授予了理论粒子物理学的研究，但没有诺贝尔。诺贝尔不奖励聪明或成功，而是奖励正确。
1700945081
1700945082
这不是要否认这些研究计划取得了重大的技术进步。据说如今从事研究的科学家比整个科学史上的人都多。物理学当然也是如此；今天大规模大学里的物理学教授比100年前整个欧洲（几乎所有科学进步的源地）的人数还多，所有这些人都在工作着，多数工作从专业上讲都是非常精深的。而且，今天年轻理论物理学家的专业水平都远远超过了他们的父辈和祖辈。年轻人有更多的东西需要把握，而他们竟然都做到了。
1700945083
1700945084
不过，假如我们以1980年前200年的标准来判断，基本粒子物理学的前进步伐似乎真的慢下来了。
1700945085
1700945086
我们已经讨论了最近25年失败的一些容易想到的原因。不是因为缺少数据，有足够的新结果能激发理论家的想象力；不是因为检验理论需要很长时间，从新理论预言新现象到实验证实很少有超过10年的；不是因为努力不够，今天做基础物理学研究的人远远超过了整个物理学史的人数。当然也不能抱怨说那些人缺乏才能。
1700945087
1700945088
在前面几章我曾假定，与其说失败是某个特殊的理论，倒不如说是一种研究风格。如果谁在弦理论家的营地和做背景独立的量子引力的人们中间游走一段时间，他一定会为两派人物研究风格和价值观念的巨大差异感到震惊。这些差别反映了理论物理学从半个世纪以前开始的分裂。
1700945089