弦理論之戰(zhàn)的總指揮官

鮑勃·亨德森 田也

看看彼得·沃伊特在哥倫比亞大學(xué)課堂上教授量子力學(xué)的場(chǎng)景——一邊輕言細(xì)語(yǔ)地講課，一邊在黑板上列出方程式。這個(gè)場(chǎng)景讓你很難想象，一位哈佛的物理學(xué)家會(huì)將他與恐怖分子相提并論，并對(duì)他恨之入骨。

“我非常擔(dān)心，”與沃伊特相處很久的女朋友帕梅拉·克魯茲說(shuō)，“簡(jiǎn)直寢食難安。”

難道沃伊特是一名罪犯？“連錯(cuò)誤都算不上”是物理學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇拿裕忠撂赜盟鳛樽约翰┛秃椭鞯拿Q(chēng)，來(lái)對(duì)付弦理論——物理學(xué)圣杯最強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。弦理論被很多人看作萬(wàn)有理論，認(rèn)為它能夠?qū)⒛壳拔锢韺W(xué)家描述宇宙所需的兩種理論結(jié)合起來(lái)。

第一種理論是量子場(chǎng)論，涵蓋亞原子領(lǐng)域、基本粒子的行為以及自然界四種基本相互作用中的三種。第二種就是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，在更廣闊的層次上解釋了第四種相互作用——重力。對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，很不幸的是，這兩種理論在邏輯上和數(shù)學(xué)上互不相容。弦理論就是通過(guò)提出用弦代替基本粒子作為自然界最基本的物質(zhì)的觀點(diǎn)，來(lái)調(diào)和這兩種理論之間的矛盾，從而解決問(wèn)題。

但沃伊特可不買(mǎi)弦理論的賬。

“越來(lái)越離譜，越來(lái)越荒謬了，”沃伊特記得自己2004年第一次開(kāi)通博客時(shí)這樣描述弦理論，“人們對(duì)弦理論大肆宣傳，稱(chēng)它如何如何了不起……”沃伊特頓了頓，搖著頭輕笑了幾聲，表示他并不相信這回事。2004年時(shí)，弦理論已作為熱門(mén)課題被物理學(xué)界研究了20年之久，但“它其實(shí)什么用都沒(méi)有”。

他被有些人稱(chēng)為“無(wú)能而貪?rùn)?quán)的笨蛋”，是像本·拉登一樣卑劣有罪且令人不齒的“口吃司令”。

無(wú)論是以前還是現(xiàn)在，沃伊特對(duì)弦理論最大的抱怨就是，它沒(méi)法做出可實(shí)驗(yàn)的預(yù)測(cè)，因此沒(méi)法對(duì)它進(jìn)行檢驗(yàn)，它甚至“連錯(cuò)誤都算不上”。而與此形成鮮明對(duì)比的是，其他理論，比如廣義相對(duì)論，可以讓愛(ài)因斯坦做出各種預(yù)測(cè)，其中之一就是能夠預(yù)測(cè)恒星光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí)的偏折。如果這一效應(yīng)的測(cè)量結(jié)果與愛(ài)因斯坦的預(yù)測(cè)不一致，那么廣義相對(duì)論將被拋棄。可證偽性是被人們普遍應(yīng)用的確認(rèn)一個(gè)命題是否科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，這一概念由卡爾·波普爾提出。此外，廣義相對(duì)論只花費(fèi)了愛(ài)因斯坦10年的時(shí)間，而人們對(duì)弦理論的討論已經(jīng)有30多年了。

沃伊特的第二個(gè)不滿關(guān)乎審美。跟其他很多物理學(xué)家一樣，他感覺(jué)到了廣義相對(duì)論里潛在的微妙的數(shù)學(xué)之美。相比之下，弦理論的數(shù)學(xué)“混亂透頂”。

因此，他在博客中經(jīng)常譴責(zé)弦理論是“失敗的理論”，而對(duì)該理論的物理學(xué)擁躉，他則用“趨炎附勢(shì)”、“狂熱分子”和“傲慢無(wú)禮”來(lái)形容，并曾公開(kāi)呼吁美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)之類(lèi)的機(jī)構(gòu)切斷弦理論研究的經(jīng)費(fèi)。針對(duì)他的這些言行，網(wǎng)絡(luò)上的反應(yīng)也很直接，稱(chēng)他為“無(wú)能而貪?rùn)?quán)的笨蛋”，像本·拉登一樣卑劣有罪且令人不齒的“口吃司令”。

在他哥倫比亞大學(xué)局促的辦公室里，墻上密密麻麻全是書(shū)，論文覆蓋了辦公室每一寸裸露的表面。即使場(chǎng)面如此，沃伊特還是從椅子上跳起來(lái)，把桌子上的文件撥到地上，然后從書(shū)架上抽出《星球大氣與內(nèi)部介紹》的復(fù)印件擺在桌子上。他在書(shū)頁(yè)間翻閱，找到那些令他投身物理學(xué)的方程式。“這里面有人們對(duì)這個(gè)幾乎完全陌生而又神秘的世界的深刻理解，但事實(shí)上它們都非常精確，可進(jìn)行驗(yàn)證，而且都是真實(shí)的。”

在康涅狄格州達(dá)里恩讀高中時(shí)，沃伊特常用一個(gè)不那么專(zhuān)業(yè)的望遠(yuǎn)鏡凝視星空，繼而被上文提到的那本書(shū)和一些同類(lèi)的書(shū)籍引進(jìn)了物理學(xué)的殿堂。他回憶說(shuō)：“我那時(shí)真的癡迷于這些星星，想對(duì)它們有更多的了解。那些書(shū)中有神秘的公式，可以告訴你星球的運(yùn)行方式。”

他一直是個(gè)優(yōu)等生，父親是一位畢業(yè)于哈佛大學(xué)的律師，母親從事抽象畫(huà)藝術(shù)。在雙親的鼓勵(lì)下，沃伊特在哈佛大學(xué)獲得了物理學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，繼而在普林斯頓大學(xué)獲得了博士學(xué)位。在紐約州立大學(xué)石溪分校做博士后期間，他偏離了傳統(tǒng)物理學(xué)的軌跡。

時(shí)間轉(zhuǎn)眼就到了1984年，這一年被現(xiàn)在的物理學(xué)家稱(chēng)為“第一次弦革命”：一系列數(shù)學(xué)領(lǐng)域的突破使很多物理學(xué)家轉(zhuǎn)而相信弦理論，認(rèn)為該理論具有成為物理學(xué)的萬(wàn)有理論和終極理論的潛力。研究人員開(kāi)始頻繁向該領(lǐng)域大規(guī)模轉(zhuǎn)移，旨在對(duì)弦理論進(jìn)行完善和充實(shí)。

在這一潮流中，從一開(kāi)始就對(duì)弦理論不感冒的沃伊特拒絕隨波逐流，轉(zhuǎn)而從事其他課題的研究。想要在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)已高度白熱化的領(lǐng)域?qū)で笠环莨ぷ鳎щy重重。

“沒(méi)人愿意雇用你，”他說(shuō)，“在那個(gè)節(jié)骨眼上，大家都在跟風(fēng)研究弦理論，除此之外，數(shù)學(xué)、物理方面根本找不到工作。但是，去研究你根本不相信的理論沒(méi)有任何意義。干嗎非得趟這渾水？干點(diǎn)別的不好嗎？”

“弦理論之戰(zhàn)”既是一場(chǎng)激烈的智力競(jìng)技，又是相互辱罵的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，是這兩者的奇怪組合。

從物理學(xué)轉(zhuǎn)到數(shù)學(xué)，沃伊特從哈佛大學(xué)一名不領(lǐng)薪水的教員做起，一路成為塔夫茨大學(xué)的微積分講師，直到今天成為哥倫比亞大學(xué)數(shù)學(xué)系的高級(jí)講師，雖然可以長(zhǎng)期任職，但畢竟不是終身職位。然而，沃伊特說(shuō)，他很享受事情最終取得成功的過(guò)程和方式。

“我發(fā)現(xiàn)與數(shù)學(xué)家共事比與物理學(xué)家共事愉快多了，”沃伊特說(shuō)，“物理學(xué)家總表現(xiàn)出一種競(jìng)爭(zhēng)性。”他回憶說(shuō)，他的許多物理學(xué)界的同事都竭力去模仿默里·蓋爾曼和理查德·費(fèi)曼——兩位高傲的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。“那些家伙都很有趣，但都不怎么友好。”沃伊特說(shuō)，“相反，數(shù)學(xué)家都更為謙遜，他們都奉行‘知之為知之，不知為不知’的原則。”

哥倫比亞大學(xué)數(shù)學(xué)系主任亨利·平克漢姆教授在1989年聘用了沃伊特，說(shuō)他與那些終身教授的“智力相當(dāng)”。而且，在研究弦理論的終身教授面前，沃伊特的放肆也給他留下了深刻的印象。沃伊特的著作面世后，他開(kāi)玩笑地說(shuō)：“我以為大家會(huì)在休息室里打起來(lái)。”

然而，雖然休息室里的人們并沒(méi)有打起來(lái)，但爭(zhēng)吵確實(shí)發(fā)生了。就在2006年沃伊特的著作面世幾個(gè)月后，物理學(xué)家L.斯莫林發(fā)表了《物理學(xué)的困頓》，表達(dá)了類(lèi)似的懷疑。從此，沃伊特和斯莫林成為弦理論領(lǐng)域最著名（或者，對(duì)弦理論學(xué)家來(lái)說(shuō)，是臭名昭著）的牛虻。

同時(shí)，他們還挑起了物理學(xué)界的“弦理論之戰(zhàn)”，在雜志、學(xué)術(shù)討論會(huì)以及網(wǎng)絡(luò)上展開(kāi)了一場(chǎng)聲勢(shì)浩大的“戰(zhàn)爭(zhēng)”。這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)既是激烈的智力競(jìng)技，也充滿著運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的相互辱罵。曾將沃伊特比作本·拉登的那位教授暴躁不已，甚至離開(kāi)了哈佛，那些原本不怎么活躍的人也被惹惱了。

加州大學(xué)圣克魯茲分校的邁克爾·迪恩是一位物理學(xué)教授，也是弦理論的主要貢獻(xiàn)者之一，他曾經(jīng)這樣說(shuō)：“我讀過(guò)那兩本書(shū)，當(dāng)時(shí)對(duì)里面的內(nèi)容感到有些困惑。”

另一些人就更為漫不經(jīng)心一點(diǎn)。阿布舍克·阿加瓦爾是一位物理學(xué)家，曾經(jīng)研究弦理論多年，現(xiàn)在是物理學(xué)界重量級(jí)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》的編輯。他說(shuō)：“跟許多人一樣，我就是以看小報(bào)的心態(tài)來(lái)看待這場(chǎng)爭(zhēng)論的，這就是物理學(xué)版的《老大哥》或者《卡戴珊姐妹》。”阿加瓦爾強(qiáng)調(diào)說(shuō)，該觀點(diǎn)只是他作為物理學(xué)家的個(gè)人言論，并不代表《物理評(píng)論快報(bào)》的態(tài)度。

任何人都不能決定物理學(xué)家應(yīng)該探索什么、不應(yīng)該探索什么。

當(dāng)然，最刻薄的攻擊來(lái)自在線互動(dòng)，這點(diǎn)你或許已猜到了。對(duì)手們對(duì)他寫(xiě)的內(nèi)容給予了激烈的抨擊，沃伊特說(shuō)：“他們隨意斷章取義，然后就開(kāi)始說(shuō)：‘嗯，現(xiàn)在我可以證明彼特·沃伊特就是個(gè)白癡，他根本不明白自己在說(shuō)什么。’”看到“世界上最聰明的一些人”竟然會(huì)如此出言不遜，沃伊特感到驚嘆不已。

戰(zhàn)爭(zhēng)之火也蔓延到了學(xué)術(shù)領(lǐng)域。沃伊特有時(shí)會(huì)在arXiv.org網(wǎng)站粘貼自己的博客鏈接（譯者注：arXiv.org是在美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建立的電子預(yù)印本文獻(xiàn)庫(kù)，始建于1991年8月，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部資助，目前由美國(guó)康奈爾大學(xué)管理），但是在“弦理論之戰(zhàn)”期間，他被取消了這種粘貼鏈接的功能，他認(rèn)為這是“整個(gè)事件中最可恥的行徑，是我見(jiàn)過(guò)的最可恥的學(xué)術(shù)不端行為”。

人們不禁好奇，抬頭不見(jiàn)低頭見(jiàn)的沃伊特和布萊恩·格林在走廊碰面時(shí)的場(chǎng)景。布萊恩·格林是哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家，也是美國(guó)最著名的弦理論物理學(xué)家，他的辦公室就在沃伊特的樓上。格林出版的書(shū)都很暢銷(xiāo)，而且定期在電視節(jié)目里露面。在這場(chǎng)爭(zhēng)論期間，格林曾在《紐約時(shí)報(bào)》的專(zhuān)欄撰寫(xiě)支持弦理論的評(píng)論。今天，在沃伊特的網(wǎng)頁(yè)上有該文的鏈接，其標(biāo)注為“帝國(guó)反擊戰(zhàn)”。

格林與沃伊特的對(duì)立不僅體現(xiàn)在學(xué)術(shù)思想方面。塞斯·奧爾森是一名24歲的哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，他曾經(jīng)上過(guò)沃伊特的課，認(rèn)為沃伊特是位了不起的教師，就是有點(diǎn)怪。“但布萊恩·格林就不一樣了，”他說(shuō)，“跟布萊恩·格林交談時(shí)，你會(huì)覺(jué)得自己好像被引誘了，就像他是刻意為之的，他已將這種人格面貌精心修飾過(guò)，毫無(wú)痕跡。但與沃伊特在一起時(shí)，你覺(jué)得自己甚至可以看到他的靈魂。他常常自言自語(yǔ)，嘴里念念有詞。”奧爾森說(shuō)，一些人將沃伊特視為“布萊恩·格林的勁敵”。

從某種程度來(lái)說(shuō)，這場(chǎng)爭(zhēng)論已經(jīng)是一塊十足的燙手山芋，關(guān)于弦理論的可檢測(cè)性，就連專(zhuān)家都常常意見(jiàn)不一致。紐約大學(xué)的弦理論學(xué)家馬修·克萊本認(rèn)為，理論上來(lái)說(shuō)，以足夠高能量（遠(yuǎn)超出當(dāng)前科技水平的能量）運(yùn)行的粒子加速器可以證明弦到底是真實(shí)存在的，還是物理學(xué)家的臆想。

“弦具有共振現(xiàn)象，”他說(shuō)，“就像吉他的弦。因此，一旦觸發(fā)這些共振，就能對(duì)它的行為做出相當(dāng)具體的預(yù)測(cè)。那將是可通過(guò)測(cè)量得到的相當(dāng)精準(zhǔn)和具體的預(yù)測(cè)。”

但是，加州大學(xué)圣克魯茲分校的邁克爾·迪恩不這樣認(rèn)為，他指出：“如果問(wèn)不同的弦理論學(xué)家什么是弦理論，他們會(huì)給出不同的答案。”與愛(ài)因斯坦的相對(duì)論不同，弦理論并不是具體的方程組，而是一個(gè)框架，或者說(shuō)是一組特殊方程式的集合。就其可檢測(cè)性來(lái)說(shuō)，迪恩認(rèn)為，“還不清楚問(wèn)題到底是什么，總之，我們沒(méi)法對(duì)此進(jìn)行明確闡述”。

但對(duì)阿加瓦爾來(lái)說(shuō)，弦理論的可檢測(cè)性并不是最關(guān)鍵的。他指出，物理學(xué)家胡安·馬爾達(dá)塞納1997年發(fā)現(xiàn)了弦理論的數(shù)學(xué)相關(guān)性，意味著弦理論與量子場(chǎng)論有著深層的數(shù)學(xué)聯(lián)系，也因此與已證實(shí)的、可檢測(cè)的物理學(xué)密切相關(guān)。這就是著名的AdS/CFT對(duì)應(yīng)，通過(guò)它，物理學(xué)家可以更深入地了解被廣為接受的物理學(xué)。阿加瓦爾認(rèn)為，沃伊特“沒(méi)有對(duì)量子場(chǎng)論這個(gè)有趣的分支顯示出充分的信任。而我們從弦理論中得知，量子場(chǎng)論還是比較有趣的”。

阿加瓦爾補(bǔ)充說(shuō)，現(xiàn)在有關(guān)弦理論的大部分研究都是在AdS/CFT的驅(qū)使下進(jìn)行的，而不是奔著萬(wàn)有理論的理想去的。而且，AdS/CFT對(duì)應(yīng)的發(fā)現(xiàn)也說(shuō)明，不是什么人都可以嘗試并決定物理學(xué)家應(yīng)該探索什么，不應(yīng)該探索什么。“你沒(méi)法規(guī)劃科學(xué)的發(fā)展，總之，就是行不通。”他說(shuō)，“試想一下，如果人們?cè)?0世紀(jì)90年代就切斷弦理論研究的經(jīng)費(fèi)來(lái)源，就不會(huì)發(fā)現(xiàn)AdS/CFT對(duì)應(yīng)了。通過(guò)彼特的博客我能看出來(lái)，即使如此強(qiáng)烈地反對(duì)弦理論，他也對(duì)AdS/CFT及其相關(guān)發(fā)展非常看好，因?yàn)樗鼈兣c他感興趣的課題有關(guān)。”

如今，曾經(jīng)的“弦理論之戰(zhàn)”已漸漸冷卻，變成了“弦理論之爭(zhēng)”。沃伊特的博客仍然是物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家時(shí)常光顧的地方，而且成為此類(lèi)辯論的避雷針。2014年12月，arXiv.org網(wǎng)站對(duì)沃伊特的禁言行為終于引發(fā)了一場(chǎng)口水大戰(zhàn)，一方是沃伊特，一方是加州大學(xué)圣巴巴拉分校的弦理論學(xué)家約瑟夫·波爾欽斯基。兩人你一言我一句，誰(shuí)也不服誰(shuí)，波爾欽斯基指責(zé)沃伊特說(shuō)話總是“充滿火藥味”，沃伊特則認(rèn)為對(duì)方“庸俗而不專(zhuān)業(yè)”。他們?cè)诰W(wǎng)頁(yè)上的罵戰(zhàn)進(jìn)行得如火如荼，就連平安夜都不消停。

“弦理論之戰(zhàn)”最終硝煙散盡，哥倫比亞大學(xué)的走廊也重歸于寧?kù)o。沃伊特坐在辦公桌前，雙手放在腦后，顯得很輕松。他說(shuō)自己與同事的關(guān)系，比如說(shuō)格林，一直都很友善。“布萊恩曾開(kāi)玩笑說(shuō)，他應(yīng)該把日漸增長(zhǎng)的圖書(shū)銷(xiāo)售額勻我一份，因?yàn)槲覠o(wú)形之中提高了他著作的知名度。”在說(shuō)這句話時(shí)，沃伊特的嘴角閃過(guò)一絲壞壞的笑。