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1700945870 李老师说我们正处在可惜的革命时期,而弦理论已经成为“常规”了。从来没有一个理论,经历了那么长的时间、花费了那么多的力量,结果却一无所有。这是李老师对弦理论状况的总评价。当然,仅凭这几点空洞的声讨还不够,因为圈引力也没有令人满意的成绩。他自己都说,圈量子引力还有很多关键问题没得到解决,就和弦理论中的猜想一样。
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1700945872 所以,李老师对弦理论进行了严厉的技术性批判,主要在三个方面:背景独立、对偶猜想和宇宙学常数。
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1700945874 在圈引力派看来,爱因斯坦广义相对论的核心精神是“背景独立”,即理论不需要一个固定的时空背景。在广义相对论中,时空是与物质相互作用的,物质引起时空弯曲,而时空弯曲表现为物质间的引力。量子论宣扬我们既是演员也是观众,但还有一个舞台,“背景独立”则要让舞台消失在演员的活动中。其实,弦理论家其实也在闹背景独立,但没有拿它作为大旗,他们已经意识到,“为了实现真正的背景独立的形式,似乎还需要更加远离传统的时空观念”。
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1700945876 阿根廷青年Maldacena的猜想是弦理论近10年来最令人激动的思想,它将规范场论作为弦理论的一张全息图,是全息理论的一个数学实现。李老师说它只有“弱形式”(即没有量子效应)才成立,而且怀疑对偶的两个对象是否真的存在。
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1700945878 1998年,宇宙加速膨胀的发现表明存在正的暗能量,但李老师指出弦理论预言暗能量密度(或宇宙学常数)不可能是正的。
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1700945880 2006年12月,圣巴巴拉加州大学的弦理论家JosephPolchin-ski(昵称Joe,他10年前写的两卷本《弦理论》是流行的弦理论教科书)针对这些问题(连同Woit的那本书),发表了公开“答辩”。
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1700945882 乔老师认为,“背景独立”只是形式问题,不是本质问题。他说李老师“将描述物理的数学预言与被描述的物理混为一谈了。人们常常发现,新物理用的数学语言并不是最恰当的。这一点并不奇怪……在弦理论中,即使语言不是背景独立的,物理也肯定是背景独立的,我们还在继续寻求更恰当的语言。”他认为AdS/CFT对偶可能是问题的一个解决(当然还不彻底)。在那个猜想下,物理学成了皮影戏——空间的表演都在屏幕上实现。
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1700945884 乔老师从李老师自己写的两篇关于AdS/CFT对偶的论文中发现了概念性的问题,证明李老师的批判完全是误会。他还反过来说李老师所宣扬的圈量子引力其实比眼下的弦理论更加背景相关。
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1700945886 关于宇宙学常数,乔老师认为抓住了李老师的把柄。因为非正的暗能量密度是超对称的预言,而超对称是一定会破缺的。
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1700945888 李老师还一般地批评了弦理论的数学不严密。他寻根溯源,终于考证出文献中从来就没有严格证明过弦理论的有限性,而几乎所有弦理论家却都拿它作为既定的事实。虽然乔老师做过一些计算,但这个问题依然存在。不过乔老师说了,“物理不是数学。物理学家靠计算、物理推理和相互检验,而不靠证明,他们能理解的东西一般说来比能严格证明的东西大得多。”如果要严格以数学的严密来要求,很多物理学恐怕刚一萌芽就凋落了。实际上,不严格的弦理论真的给数学带来了很多东西,也吸引了很多数学家——当然,尽管这是弦理论的功绩,却不能作为它是正确理论的根据。
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1700945890 李老师承认乔老师的“评论是礼貌的,用事实来说话,没有人身攻击,没有误解我们的书(包括Woit的那本)”。不过,2007年4月,他还是“应读者要求”进行了“反答辩”,澄清乔老师“误会”的地方。
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1700945892 关于宇宙学常数问题,李老师同意那是超对称的要求。但他认为,在微扰弦理论中,超对称是清除不掉的。即使在KKTL(以这几个字母打头的四个人发表了一篇文章,他们以非常的工艺,在半经典的情形下构造了具有正宇宙学常数的模型)发表3年以后,“我们仍然不知道在正宇宙学常数背景下是否存在和谐一致的弦理论”。
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1700945894 关于AdS/CFT对偶,李老师又拿数学严格来说话了:“我在书中怀疑——现在仍然怀疑——的是,是否证明了猜想的强形式,在AdS5×S5的弦理论和N=4的规范理论之间建立的等价性。”他说,“证据不代表证明,而这里必须证明两个有明确定义的数学对象之间的等价性……我们没有严格的非微扰的在渐近AdS5×S5背景下的弦理论的定义,也没有严格的非微扰的4维N=4超对称杨一米尔斯规范理论的定义。没有定义,我们甚至不能肯定是否能很好定义与那些名词相应的数学结构。”(从这段话我们也可以看出,弦理论的确在研究数学结构。)
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1700945896 关于背景独立问题,李老师承认强形式的Maldecena猜想(如果正确的话)可能提供“非常有限的弱形式的背景独立”。他还纠正了乔老师“在弦理论中”那句话,认为应该更准确地这样说:
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1700945898 有些弦理论家相信,他们具体研究的不同形式的微扰弦理论及其对偶接近某个更深刻的背景独立的形式。这缺失的背景独立形式并不仅仅是不同的语言,而有可能表达了确定理论的原理和定律,迄今所研究的一切都将作为近似从它们推导出来。尽管弦理论家们相信这一点,但对这个猜想的背景独立形式的弦理论,他们只提出过寥寥几个具体的设想,而且没有得到广泛的支持。
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1700945900 两位老师的话正好体现了他们对弦理论的不同态度。在李老师看来,乔老师们显然过高估计了弦理论的成绩。
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1700945902 2007年5月20日,乔老师发表了给李老师的信,更明确地反对了他的反对。他继续批评李老师对弦理论的认识太落伍了。李老师在书中的一句话也可能伤了弦理论家们的心:“…一大群专家在尽力挽救一个他们珍爱的然而却面对着矛盾数据的理论。”(第十章)乔老师好像有点儿生气了:“这样的例子在你的书中俯拾皆是:你写的是你自己相信的事情,你却忽略了事实……明明是成功的地方,你却说危机;本来没有的问题,你却讲伦理。”
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1700945904 我们“津津有味”转述两位的争论,一方面是为了补充作者在书中没有说完的话;另一方面是为了“兼听”不同的声音。对台戏总比独角戏有意思。虽然乔老师们没有写一本书,但带着他们的问题去跟李老师走,看周围的风景就不会是一个色调了。
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1700945906 弦理论的争论还在以多种形式继续着。PaulC.W.Davis(《上帝与新物理学》等畅销书的作者,如今把兴趣转向了天体生物学)在《纽约时报》(2007年11月24日)发表文章说,物理学家们的“时尚变了”,变得像宗教一样,“拿信仰做基础”,相信存在“一个巨大的看不见的宇宙的集合”(即所谓的“多重宇宙”)。Woit借题发挥说,物理学家真正的改变在于失去了弦理论的兴趣,因为它的支持者们只有借多重宇宙的假说来解释他们为什么不能做出任何预言。数学的“物理学定律”以可检验的方式描写世界,这不是信仰,而是事实。
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1700945908 最近,著名的“第三文化”的论坛“边缘”(www.edge.org)提出了新的年度问题:
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1700945910 当思想改变你的思想,那是哲学;
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1700945912 当上帝改变你的思想,那是信仰;
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1700945914 当事实改变你的思想,那是科学。
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1700945916 那什么改变了你的思想呢?
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1700945918 落实到弦理论,它改变我们什么了呢?它似乎没谈多少“事实”,那么它是科学,是哲学,还是信仰?本来很简单的问题,在一定的框架下追问,就复杂而且严肃起来了。160多个(还不断有人加入)不同领域的学者参加了问答,畅谈了自己的感受。其中一个物理学家(达特茅斯学院的MarceloGleiser)的话,说得很“实在”:
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