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我兴趣很广,常参加我的领域外的会议。但只有在弦理论会议上,才会有人过来问,“你现在做什么?”如果我解释说我在做弦理论,想来看看其他人在做什么,他们常常会古怪地皱着眉头说,“你不是那个做圈的家伙吗?”在天体物理学、宇宙学、生物物理学或后现代主义的会议上,都不曾有人问我去那儿做什么。在一次弦理论会议上,一个著名弦理论家坐下来,伸出手说,“欢迎回家!”另一个人说,“很高兴在这儿看到你!我们一直为你担心呢。”
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任何一年里,弦理论深入探讨的领域都不会超过两个或三个。研究领域逐年改变,只要看看人们在重要年会上谈论的题目,就能跟踪这股潮流。经常是至少三分之二的话题集中在一两个方向,它们两年前还在幕后,而过两年就将退出舞台。年轻人很清楚,成功的事业需要紧跟一两股时尚的潮流,正好可以赢得一个好的博士后位置,然后做一个好的助理教授。如果和弦理论的领导者们谈这个问题(我就谈过很多次),你会发现他们真的相信集中众多聪明人一起努力,会比让个人独立思考和探索不同的方向,能更快取得进步。
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这种整体的和“有纪律的”(某个老资格弦理论家说的)方法产生了三个不幸的后果。首先,如果问题不能在两三年内解决,就会被扔掉,而且再也不会被捡回来。原因简单而残酷:年轻的弦理论家如果不快点儿放弃他们辛苦得来的落伍专业而走进新的方向,就可能丢掉饭碗。第二,整个领域仍然处在几个老人的思想和研究纲领的驱动下。在过去的10年里,只有两个年轻弦理论家,马尔德希纳和布索(Raphael Bousso),取得了改变领域方向的发现。这和更健全的物理学领域是截然不同的,那些领域的多数新思想和新方向都来自人们二三十年的研究。第三,弦理论没有充分发挥群体内的人才的作用。有很多努力是重复的,而很多有潜力的重要思想却没人探索。任何身居大学委员会负责选拔博士后的人,都会看到路越走越窄了。在诸如宇宙学、量子信息论或量子引力等领域,有多少候选者就有多少个研究方案,而且很多思想是闻所未闻的。在弦理论的领域,你经常会一次又一次地遇到相同的两三个研究计划。
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当然,年轻人知道自己在做什么。我在那样的委员会待过多年,发现弦理论家使用的能力评价标准几乎都不同于其他领域,只有很少的例外。据我所知,对当前问题所需要的数学能力的要求比原创性思想更高。如果某人只和一流科学家一起发表文章,而其研究计划表现不出独立的判断力和创造性,他是不会被一流的量子引力研究机构录用的,但这似乎是进入一流弦理论研究中心做博士后的最保险的途径。令我兴奋的申请者——有独立完成的论文,描述了令人惊奇的大胆的思想——却令弦理论的朋友们感到寒心。
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在我经历过的其他群体,如量子引力和宇宙学,未解的问题都存在多种观点。如果你和五个不同的专家交谈,不论老的还是年轻的,你会得到五种不同的关于课题前景的认识。除了最近关于理论景观和人存原理的讨论而外,弦理论家有着惊人一致的观点。你可以从不同的人那儿听到同样的事情,甚至同样的言论。
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我认识一些年轻的弦理论家,他们不承认有这些特征。他们坚持说群体内有多样的观点——只是旁观者不能走近罢了。这是好消息,但人们私下对朋友说的却不是这样的。实际上,如果在私下里而不是公开传播不同意见,就说明有种等级在决定着对话——以及研究过程。
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弦理沦的领导者们对研究活动的打压,不仅应在原则上遭到谴责,它几乎已经肯定阻碍了进步。我们这么说,是因为我们看到领域内的很多思想要在第一次提出多年以后才变得重要。例如,弦理论是由大量理论组成的一个集合,这个发现第一次是斯特罗明戈在1986年发表的,但到2003年,弦理论家才跟着卡洛什(Renata Kallosh)和她在斯坦福的同事们的工作,开始广泛讨论它。119下面是CERN著名弦理论家莱尔歇(Wolfgang Lerche)最近的一段话:
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我感到恼火的是,这些思想在20世纪80年代中期就出现了,在一篇关于四维弦构造的论文里,曾粗略地估计弦真空的数量,大约为101500。这项研究被忽略了(因为它不符合当时的哲学),而忽略它的人现在却重新“发现”了那片景观,并因此走进杂志,甚至还想写专著……整个讨论本可以(其实也应该)发生在1986年或1987年。那时以来,真正发生变化的是某些人的头脑,你现在看到的就是全力运转的斯坦福的宣传机器。120
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我本人提出应将弦理论视为一个理论景观,最早发表在1992年,也没人理睬。121这并不是孤立的例子。其实,早在1984年第一次弦理论革命之前就出现过两个十一维超对称理论,但直到10多年后的第二次革命它们才被重新发现。它们分别是十一维超引力和十一维超膜。在1984年和1995年间,少数理论家构造了这些理论,但被推到了弦理沦群体的边缘。我还记得几个美国弦理论家可笑地谈论过这些“欧洲超引力狂”。1995年后,人们猜想这些理论应该与弦理论统一于M理论,而且欢迎过去做那些理论的人回到弦理论阵营中来。显然,如果这些思想没有被长久地忽略,进步会快得多。
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有几个思想也许有助于弦理论解决它自身的问题,但它们还没得到广泛的研究。其中一个是老思想,即所谓的八元数系,是深入理解超对称与高维之间的关系的关键。122另一个是我已经强调过的,即要求弦理论或尚未探索的M理论的基本形式必须是背景独立的。在2005年弦理论年会关于“下一次超弦革命”的小组讨论中,斯坦福理论物理研究所所长申克尔指出,它很可能会在弦论之外的某个课题发生。如果说这是弦论头面人物的认识,那他们为什么不鼓励年轻人探索更广泛的课题呢?
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弦理论的研究活动那么狭窄,也许是因为弦理论群体太尊重个别人的观点。在我遇到的科学家中,只有弦理论家在表达自己的意见之前会关心领域里的头面人物(如威藤)是怎么想的。当然,威藤思想清晰而深刻,但问题在于,如果过分把某个人的观点当成权威,对任何领域都不是好事。没有哪个科学家(包括牛顿和爱因斯坦)不曾在他们固执坚持的很多问题上犯错误。有很多次,在大会报告或谈话后的讨论中,如果出现了有争议的问题,总有人问,“那么,老威是怎么想的呢?”这常令我感到困惑,有时我会站出来说,“好的,如果我想知道老威怎么想,我会去问他;现在我问你怎么想,因为我对你的意见感兴趣。”
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作对易几何就是一个例子,在威藤接受它之前一直被弦理论家忽略了。它的创立者康尼斯讲过下面的故事:
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1996年我去芝加哥大学给物理系做报告。一个著名物理学家也在场,可讲话没完他就离开了。两年后,我在牛津附近的卢瑟福实验室的狄拉克论坛做相同的报告,又遇见他。他也来了,这次看起来很开明,好像是相信我讲的了。后来他讲话,很正面地提到了我的东西。这令我感到惊讶,因为那是同一个报告,而我没忘记他上次的反应。在回牛津的车上,我坐他旁边,问他,“你在芝加哥听我讲话时,怎么没听完就离开了?现在你真的喜欢它了吗?”那伙计不是初学者——已经40多岁了,可他的回答是,“我看见威藤在普林斯顿的图书馆读你的书!”123
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应该说,这种态度少见了,也许是因为当前围绕那个景观有着太多的喧嚣。直到去年我才第一次听到来自弦理论家的怀疑。现在我能时常听年轻人说弦理论存在“危机”。“我们失去了领导者,”有人会说,“在这以前,热门的研究方向是什么,我们该做什么事情,总是很清楚的。现在没有真正的指南了。”或者,他们会神经质地问,“威藤真的不做弦理论了吗?”
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弦理论令很多人感到恼火的另一方面是,它的实践者们,特别是年轻人,似乎都以救世主自居。对他们中的一些人来说,弦理论已经成了一个宗教。如果我们发表了质疑或批评弦理论家结果的文章,通常会收到的最友好的邮件大概是,“你在开玩笑吧?”或“这可笑吗?”很多网站和留言板都有弦理论的“反对者”们的讨论,即使在这样自由的场合,也有人用不堪入耳的言语质问非弦理论家的智力和专业能力。我们难免得出这样的结论:至少某些弦理论家已经开始将他们自己看作十字军战士而不是科学家了。
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弦理论家们怀着那股傲慢,也用最乐观的眼光解读他们的证据。我的量子引力的同事对解决问题的前景一般都抱务实甚至悲观的态度。在圈量子引力理论家中,我大概算最乐观的,但和多数弦理论家比起来,也就暗淡无光了。面对重大的未解问题时,更是如此。前面说过,以“弦”的观点来看万物,是基于长期以来弦理论家们普遍相信却从未证明过的一些猜想,但总还有弦理论家相信它们。一定的乐观当然是好的,但当结果完全错误时,那就不好了。遗憾的是,图书、文章和电视节目通常展示给公众——也包括科学家——的图像,完全不同于我们直接从发表的结果解读出来的东西。例如,在一本物理学家的流行杂志上,有篇苏斯金2005年《宇宙景观》一书的评论,评论者针对存在多个弦理论的事实说:
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这个问题由M理论解决了,那是唯一的包罗万象的理论,通过十一维时空和高维延展的膜包容了那五个弦理论。在M理论的诸多成就中,包括对霍金在20世纪70年代通过宏观论证预言的黑洞熵的第一个微观解释……M理论的问题在于,尽管它的方程是唯一的,却有着亿万个不同的解。124
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这里最惊人的夸张是说M理论仿佛不是一个建议,而是已经作为精确理论存在了,甚至还有了确定的方程,这没有一句是对的。说什么解释了黑洞熵,也是夸张(第九章已经说过),因为弦理论的结果只适用于特殊的非典型的黑洞。
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在专门向公众介绍弦理论的网页上也可以看到这样的歪曲,例如下面的一段:
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甚至还有描述引力子(携带引力的粒子)的模式,这也是弦理论受到众多关注的重要原因之一。关键是,我们可以在弦理论中说明两个引力子之间的相互作用,而那在量子场论中是做不到的。没有无穷大!引力不是我们强加的东西,而是在弦理论中自然存在的。所以,弦理论的第一个伟大成就是给出了一个和谐的量子引力理论。125
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负责这个特别网页的剑桥弦理论家们知道,没人证明过“没有无穷大”。但他们对猜想很自信,所以把它作为事实呈现给大家。而且,他们也提出了五个不同超弦理论的问题。
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这时人们才意识到那五个弦理论其实是同一颗行星上的几个岛屿,而不是不同的东西!于是,存在一个基础的理论,所有弦理论不过是它的不同方面。那就是所谓的M理论。M可以代表所有理论之母,也可以代表神秘,因为我们说的M理论的行星几乎还无人开拓。
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虽然最后一句承认M理论“还无人开拓”,但他们还是明确说了“存在一个基础的理论”。普通读者会根据这些话得出结论说,有一个M理论,它具备一般理论的属性,是以精确原理和精确方程建立起来的。126
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很多评论文章和谈话对弦理论的结果也说着同样似是而非的话。人们实在弄不清弦理论到底完成了什么,只是一味地夸大结果,缩小困难。我问过一些专家关于那几个重要猜想(如微扰的有限性、S对偶、马尔德希纳猜想、M理论)的现状,惊讶地发现许多弦理论家都不能准确而详细地回答我的问题。
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我明白这些责难很重,还是拿一个例子来说明吧。弦理论的一个基本主张是它是有限理论。这意味着它对所有物理学问题的答案都只包含有限的数。显然,任何可靠的理论必须对概率问题做出有限的回答,对某个粒子或力的强度做出有限的预言。然而,人们提出的关于基本力的量子理论经常不能做到这一点。实际上,在满足相对论原理的众多力的理论中,除了极少数的几个以外,对这些问题都只能给出无限的答案。引力的量子理论尤其如此。许多前景看好的方法就因为不能给出有限的答案而被抛弃。少数的例外包括弦理论和圈量子引力。
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