1700945838
物理学的困惑 译后记
1700945839
1700945840
套一个“经典”的句式说，本书是在物理学30年来没有实质性进步的前所未有的“大不好”形势下产生的。当然也可以说，在物理学新纪元即将来临的“大好”形势下，“个别别有用心的人”跳了出来，攻击多数科学家热情拥护的理论。说实在的，物理学家这些年做了很多事情，发表了很多文章，开拓了很多方向——但在一个无限广袤的“弦景观”面前，他们困惑了。本来是“水光山色与人亲，说不尽无穷好”（李清照句），但物理学家不喜欢“无穷”，只追求惟一。当人们怀着“TheoryofEvery-thing”（TOE）的愿望，迎来的却是“TheoryofNothing”（TON），该是什么感觉啊？—TOE和TON这两个缩写词倒是恰到好处地说明了弦论的历程：“从脚下走出时尚。”在李（LeeSmolin）老师看来，弦论就是一个物理学时尚。一个时代有一个时代的文艺，当然也有一个时代的科学。正如威藤说的，弦论是偶然落在20世纪的21世纪物理学。总之，弦理论大概就代表了我们时代的科学，有人说它是“后现代物理学”，它也的确顺应着后现代的时尚——同一个潮流，多样的选择。它和那些竞争的理论，在我们面前展现了新时代的科学世界的部落文化。本书的意义，也许就在于它体现了这种新的科学文化和精神。
1700945841
1700945842
关于超弦理论的异域风光，彭罗斯在大书《通向实在之路》里有一段有趣的比喻：
1700945843
1700945844
一个游客来到一座陌生的大城市，要找一幢大楼。那儿没有街名（至少他一个也看不懂），没有地图，在阴沉沉的天空下，他也分不清东西南北。岔路很多，他该左转还是右转？还是走进那条迷人幽深的小路？街道拐弯很少是直角，路也几乎不是直线；有时走进死胡同，只好退回来，转向别的路。有时会突然发现一条刚才竟然没注意的新路。周围没有人可以打听，他们的话一句也听不懂。不过，游客至少知道他要找的那幢大楼造型精美绝伦，还有漂亮的花园。那也是他去找它的主要原因。他走在看起来很漂亮的路上，有迷人的建筑和美丽的花园，灌木丛生，百花怒放——走近一看，却是塑料的。他面前有很多路，他选择的唯一标准就是那块地方的美感和整体的和谐——风格的和谐或隐藏在城市背后的某种基本的模式。
1700945845
1700945846
我们当然是游客，而弦理论家也和游客差不多——老彭的意思是，让他们做导游，还不如我们自己走着瞧呢。现在，李老师充当了导游的角色，不过他是“别有怀抱”的，他要带我们走一条人迹罕至的“迷人幽深的小路”。
1700945847
1700945848
李老师以五大问题引领我们的旅行，这些问题是当前隐约看见的物理学的地平线：
1700945849
1700945850
问题1：将广义相对论与量子理论结合为一个真正完备的自然理论。
1700945851
1700945852
问题2：解决量子力学的基础问题：要么弄清理论所代表的意义，要么创立一个新的有意义的理论。
1700945853
1700945854
问题3：确定不同的粒子和力能否统在一个理论并将其解释为一个单独的基本作用。
1700945855
1700945856
问题4：自然是如何选择粒子物理学标准模型中的自由常数值的？
1700945857
1700945858
问题5：解释暗物质和暗能量。或者，假如它们不存在，那么该如何在大尺度上修正引力理论，为什么修正？更一般地说，为什么宇宙学标准模型的常数（包括暗能量）具有那样的数值？
1700945859
1700945860
拿对这些问题的回答给弦理论打分，结果，弦理论似乎只能得1分，就是“潜在地”解决了第三个问题，而对其他问题就不怎么高明了。
1700945861
1700945862
当然，我们不能凭问题的回答来决定理论的成败，就像不能凭考卷决定人生。何况问题有不同的提法，不同的导游可以站在不同的石头上讲不同的故事，我们也可以从不同的角度看风景——像《蒙娜丽莎》背后的荒野，左边和右边有着不同的地平线。新世纪到来时，好多科学家提过好多问题——只能问很多，因为谁也不敢把赌注下在具体的某一个。真正“基本”的问题，往往要等回答以后才知道。一个成功的理论可以顺便解决很多“基本”问题；而好的理论从来不是为了同时解决那么多“基本”问题才发展的。《纽约时报》曾假想让科学家沉睡100年，到2100年醒来时向同行打听21世纪的科学。他们竟然一口气问了10个问题。我们可以想象，睡过百年的人睁开眼睛时大概只会问一个问题，可惜我们今天还不知道问哪一个。难怪费曼要说，“我无法确定真正的问题，所以我怀疑没有真正的问题，可我又不敢肯定没有真正的问题。”
1700945863
1700945864
接着，李老师回顾物理学的历史——这是一篇浓缩的历史，比很多展开的编年史散发着更为浓烈的物理学的芬芳。以今天的眼光看，物理学发展的历史就是理论统一的历史。不过，从前的统一是自然形成的，而今天的统一是物理学家为自己选择的使命——也是爱因斯坦未竟的事业。回顾历史，是拿历史作镜子。李老师让弦理论暴露在历史的荣光下，是要让它显得黯然失色。
1700945865
1700945866
弦理论在短暂的20多年里，经历了两次革命。第一次革命发现弦理论能生出标准模型，第二次革命生出一个M理论的影子。尽管革命了，但不彻底，更远未成功。实际上，“反弦派”从弦理论萌芽的时候就出现了。1985年9月，《科学》杂志的一个编辑请费曼对新的“弦”理论发表意见，费曼写了封有趣的回信：“我不相信它们，但我没有认真研究过它们，也就说不清我为什么不相信它们。”格拉肖认为弦理论是“中世纪神学的新的翻版”，他还想把弦理论家挡在哈佛的门外（当然失败了）。Rob-ertLaughlin（1998年因为凝聚态物理的贡献获诺贝尔奖）说，“弦理论远非我们更伟大的明天的奇妙的技术希望，而是一个陈旧的信仰系统的悲剧性结果。”这些头顶诺贝尔桂冠的人，为什么不喜欢弦理论呢？大概因为它距离物理现象和实验太远了。20世纪后期的物理学将物理事实变成了数学概念（如规范场等于联络，基本粒子归结为对称），而弦理论就把这些数学结构作为研究对象，得到数学结构的结果。在传统的物理学家看来，这个时尚太形式化；借闻一多先生说初唐诗歌的话，这也算物理学的一种皮肤病。如果说从前物理学是物理学灵魂套上数学外衣，那么弦理论大概就是一个数学灵魂在物理学上空飘浮，总也落不下来。
1700945867
1700945868
李老师的立场和那些前辈有些不同。他不是外科医生，而是内科的，甚至精神科的。他是从弦理论阵营里走出来的，他的反对有着更具体的内容。他看到弦理论“腐败”了，今天科学的衰落就是因为弦理论的崛起——所以他的书特别加了一个附标题：“弦理论的崛起与科学的衰落”。当然，李老师不是一个人在战斗。哥伦比亚大学的数学家PeterWoit（也做量子场论）也写了一本书“骂”弦理论，说“好多人在兜售投机的思想”，“弦理论什么结果也没有”，简直“连错都算不上”（notevenwrong，这是他的书名，借用了泡利的名言）。他的副标题正好与李老师的呼应：“弦理论的失败与物理学定律统一的追求”——等于说，弦理论失败了，物理学的统一才可能重新开始。两个不同背景的批判家走到一起了：打倒了弦理论，科学才有希望。仿佛那根弦成了《共产党宣言》里说的套在无产者身上的“锁链”，而李老师们就是无产者和革命者。
1700945869
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。
1700945871
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。
1700945873
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”。
1700945875
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。
1700945877
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。
1700945879
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”。
1700945881
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。
1700945883
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。
1700945885
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。
[
上一页 ]
[ :1.700945837e+09 ]
[
下一页 ]