科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)從未改變

苗千

劍橋大學(xué)理論物理學(xué)家戴維·唐（David Tong）教授是世界著名的弦論學(xué)家和量子引力學(xué)家。他講授量子場(chǎng)論的視頻在網(wǎng)絡(luò)上廣為流傳，他也登上英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的講臺(tái)，為公眾生動(dòng)地講解理論物理學(xué)研究的現(xiàn)狀和未來，描述出一位理論物理學(xué)家眼中神奇的自然界。

2018年4月，戴維·唐在他的辦公室里接受了《三聯(lián)生活周刊》的采訪。在他看來，對(duì)于什么是好科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，從來都沒有改變過。“科學(xué)理論之所以如此強(qiáng)大，正是因?yàn)槲覀冇兄顕?yán)格的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。”

劍橋大學(xué)理論物理學(xué)家戴維·唐

科學(xué)家需要保持耐心

三聯(lián)生活周刊：你認(rèn)為在現(xiàn)代，科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)是否已經(jīng)改變了？可證偽性（Falsifiability）是否仍然是驗(yàn)證科學(xué)理論最重要的標(biāo)準(zhǔn)？

戴維·唐：對(duì)于什么是好科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)一丁點(diǎn)都沒有改變過。對(duì)于科學(xué)共同體來說，一個(gè)理論是否能被接受，需要實(shí)驗(yàn)證據(jù)，還需要經(jīng)受各種反復(fù)的質(zhì)疑。盡管現(xiàn)在可能很多流行媒體都在宣傳科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)需要改變了，但是我并不這么認(rèn)為。目前有一些科學(xué)家說有些理論，比如說超弦理論（Superstring Theory），可能永遠(yuǎn)都無法被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，因此科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)需要改變，這是完全不對(duì)的。

我們不可能因此就改變對(duì)于科學(xué)理論的質(zhì)量要求。科學(xué)理論之所以如此強(qiáng)大，正是因?yàn)槲覀冇兄顕?yán)格的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。其中最重要的一個(gè)原因就是，任何人都有可能犯錯(cuò)。如果你犯了錯(cuò)，就需要能夠被發(fā)現(xiàn)并且做出改變。比如說，我們可以拿弦論做例子，最重要的一點(diǎn)在于想要驗(yàn)證它很困難，實(shí)際上想要驗(yàn)證任何關(guān)于量子引力方面的理論都非常困難，因此弦論還沒有完全被科學(xué)界所接受。

我會(huì)讀到很多理論物理學(xué)博士的申請(qǐng)，在每一份申請(qǐng)中都會(huì)出現(xiàn)同一句話：“20世紀(jì)物理學(xué)最重要的兩個(gè)支柱就是量子力學(xué)和廣義相對(duì)論，而目前還沒有人知道如何把這兩個(gè)理論合二為一。”這句話當(dāng)然是正確的，但是我想在現(xiàn)代，人們起碼有了一個(gè)看起來有可能成功的嘗試，可以把這兩個(gè)理論結(jié)合起來，這就是弦論。但是無論你嘗試著使用什么樣的理論框架去做，都會(huì)非常困難。原因很簡(jiǎn)單，目前我們能夠探究到的最小的事物尺度就是在歐洲核子中心（CERN）利用大型重子對(duì)撞機(jī)（LHC）進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，這仍然與我們想要探究的尺度差著15個(gè)數(shù)量級(jí)。想要跨越這個(gè)鴻溝會(huì)非常困難。我想起碼在我的生命里是肯定看不到能夠進(jìn)行這樣（跨越了15個(gè)數(shù)量級(jí)，直接探測(cè)弦論所描述的事物尺度）的實(shí)驗(yàn)了。

三聯(lián)生活周刊：如果是這樣的話，對(duì)于科學(xué)理論的可證偽性又如何能夠繼續(xù)成立呢？

戴維·唐：科學(xué)研究不是短時(shí)間的，它可能需要幾個(gè)世紀(jì)的努力。至于一個(gè)理論是否可以被證偽，這是一個(gè)和時(shí)間有關(guān)的話題。在當(dāng)下弦論很難被證實(shí)或證偽，但是我想在未來還是有機(jī)會(huì)的。實(shí)際上我們可以拿原子論做一個(gè)類比。就算我們不認(rèn)為原子論是從古希臘時(shí)代出現(xiàn)的，關(guān)于原子的現(xiàn)代科學(xué)理論應(yīng)該也是在18世紀(jì)上半葉就出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)的科學(xué)家通過思考原子的相互碰撞，提出了氣體的原子理論，他們也計(jì)算了氣體溫度和氣體原子運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系。

科學(xué)家在當(dāng)時(shí)提出的原子理論就像是現(xiàn)代的弦論。如果你假定弦論是正確的，你可以由此推導(dǎo)出廣義相對(duì)論——而如果在當(dāng)時(shí)人們假設(shè)原子存在，就可以由此推導(dǎo)出理想的氣體方程。但是當(dāng)時(shí)沒有人對(duì)原子理論太認(rèn)真，大多數(shù)物理學(xué)家也是直到19世紀(jì)后期，直到詹姆斯·麥克斯韋的時(shí)代才真正開始對(duì)原子理論感興趣起來，有些物理學(xué)家則是直到愛因斯坦的時(shí)代才真正相信原子論。這個(gè)理論被人們忽視了至少150年的時(shí)間，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)已有物理學(xué)家有了一個(gè)極佳的想法，但苦于沒有實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

當(dāng)然了，在這個(gè)例子中，原子確實(shí)存在，也有很多其他的例子，最后被證明其中的科學(xué)假設(shè)是錯(cuò)誤的。我不知道對(duì)于弦論來說最終的結(jié)果會(huì)是屬于哪一種，但現(xiàn)在，這對(duì)于物理學(xué)來說是一個(gè)非常有前途的想法，而對(duì)于數(shù)學(xué)來說是一個(gè)非常棒的想法，所以它非常值得人們?nèi)ヌ剿鳌倪@個(gè)角度來說，我們完全沒有必要去改變驗(yàn)證科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我們也沒必要過早地聲稱弦論已經(jīng)成功了。我們需要保持耐心。

美國(guó)物理學(xué)家愛德華·威騰

三聯(lián)生活周刊：我們現(xiàn)在是正處于一個(gè)科學(xué)知識(shí)爆炸性增長(zhǎng)的時(shí)代嗎？

戴維·唐：科學(xué)的發(fā)展當(dāng)然會(huì)有快有慢，在有些時(shí)期科學(xué)進(jìn)展非常迅速，比如20世紀(jì)20年代量子力學(xué)的進(jìn)步。還有其他例子，比如在20世紀(jì)70年代，統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子相變研究的結(jié)合對(duì)于量子引力研究起到了很大推動(dòng)作用，人們?cè)谶@個(gè)時(shí)期奠定了量子引力理論的基礎(chǔ)。到了20世紀(jì)90年代，又是弦論的黃金時(shí)代，很多的新想法忽然涌現(xiàn)了出來。

目前我還沒有看到之前這樣的情形出現(xiàn)，但是確實(shí)有其他的一些事情正在發(fā)生。我想在不同領(lǐng)域的物理學(xué)家之間，人們開始發(fā)現(xiàn)彼此有非常多的共同點(diǎn)。比如說研究量子信息理論的科學(xué)家開始和研究引力理論和弦論的科學(xué)家交流，宇宙學(xué)家也開始和弦論學(xué)家交流，研究凝聚態(tài)物理學(xué)的科學(xué)家開始和高能物理學(xué)家交流……物理學(xué)是一個(gè)整體，但是在20世紀(jì)末期，因?yàn)槲锢韺W(xué)發(fā)展得太過龐大，讓人看不到它的全貌，物理學(xué)家們只是關(guān)注自己所研究的領(lǐng)域，但我發(fā)現(xiàn)很多不同領(lǐng)域的物理學(xué)家又開始重新結(jié)合在一起，意識(shí)到他們可能正出于不同的目的而研究著相同的問題。我認(rèn)為這個(gè)現(xiàn)象很讓人激動(dòng)，但是我不知道它將把物理學(xué)引導(dǎo)到什么方向去。

三聯(lián)生活周刊：如果說科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)沒有改變，那么科學(xué)家們改變了嗎？現(xiàn)在的科學(xué)家是不是更像政客，因?yàn)樗麄儾粌H需要做研究，還需要去“推銷”自己的理論？

戴維·唐：我想其實(shí)一直都是這樣的，唯一的區(qū)別可能就在于當(dāng)代媒體的介入。與“推銷”不同的是，我想科學(xué)家們?nèi)バv和推廣自己的理論的時(shí)候，都是完全相信它們的。如果我們回顧歷史，一直都有很多明星式的被大眾所熟知的科學(xué)家，比如19世紀(jì)初期的漢弗萊·戴維（Humphry Davy），當(dāng)年他在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的演講一票難求，倫敦很多社會(huì)名流每周都去聽他的講座，可以說他就相當(dāng)于今天的布萊恩·考克斯（Brian Cox，曼徹斯特大學(xué)的明星級(jí)物理學(xué)家）。之后的亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington，英國(guó)著名物理學(xué)家，以驗(yàn)證了愛因斯坦的廣義相對(duì)論而聞名）也是一樣的，他們既是社會(huì)名人，又是非常了不起的科學(xué)家。當(dāng)然也有的人是非常杰出的科學(xué)家，但是并不善于和公眾打交道，比如愛德華·威騰（Edward Witten），他可能是現(xiàn)在所有理論物理學(xué)家當(dāng)中對(duì)于量子引力理論理解得最深刻的一位，他也可以做非常好的公眾演講，但是他不善社交，不善于做電視節(jié)目，所以說現(xiàn)代社會(huì)與之前最大的區(qū)別就在于媒體可以選擇把某種理論向大眾推銷。

三聯(lián)生活周刊：你支持“多重宇宙”理論嗎？

戴維·唐：我想如果不承認(rèn)多重宇宙正確的可能性在科學(xué)上是錯(cuò)誤的，它當(dāng)然是可能的。我們的宇宙學(xué)研究目前在理解“宇宙常數(shù)”（Cosmological Constant）方面有很大的困難（這個(gè)常數(shù)的數(shù)值恰好可以允許生命在宇宙中存在），我想對(duì)于這個(gè)問題唯一合理的解釋可能就是存在著多重宇宙。當(dāng)然這也不是說我們應(yīng)當(dāng)堅(jiān)信存在著多重宇宙，因?yàn)檫@個(gè)問題也同樣非常地難以檢驗(yàn)，因此我對(duì)這個(gè)問題也提不起太大的興趣。你可以就這個(gè)話題和物理學(xué)家或數(shù)學(xué)家陷入永恒的爭(zhēng)論——我們并不是哲學(xué)家。

英國(guó)物理學(xué)家亞瑟·愛丁頓

數(shù)學(xué)是自然的語言

三聯(lián)生活周刊：你是否認(rèn)為所有的自然規(guī)律都是通過數(shù)學(xué)的語言來書寫的？

戴維·唐：當(dāng)然了，這一點(diǎn)毫無疑問。人類文明最偉大的成就，就是通過數(shù)學(xué)手段來尋找自然的規(guī)律，并且希望通過最美麗也是最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來描述宇宙。比如說很多人涌入一個(gè)地鐵站，你會(huì)希望用某種數(shù)學(xué)模型來描述這個(gè)社會(huì)現(xiàn)象。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)越是希望描述準(zhǔn)確，數(shù)學(xué)公式就會(huì)越復(fù)雜，因?yàn)楸仨毧紤]各種各樣的情況。但是在物理學(xué)研究中卻不是這樣的，在建立一個(gè)理論模型時(shí)，你會(huì)希望數(shù)學(xué)公式越簡(jiǎn)單越好。當(dāng)然在不同的物理學(xué)領(lǐng)域里會(huì)需要不同的數(shù)學(xué)框架，但是你也會(huì)發(fā)現(xiàn)在所選擇的數(shù)學(xué)框架中，公式總會(huì)是最簡(jiǎn)單的。因此我們有非常有力的證據(jù)顯示，自然規(guī)律確實(shí)是以數(shù)學(xué)語言書寫的。這正是科學(xué)的力量之所在。

三聯(lián)生活周刊：有人認(rèn)為物理學(xué)家需要經(jīng)常和同行交流以保持對(duì)學(xué)科前沿發(fā)展的了解，而數(shù)學(xué)家則需要獨(dú)處，在寂靜中進(jìn)行深刻的思考，事實(shí)真是這樣嗎？

戴維·唐：在這方面我說不好，我自己確實(shí)需要經(jīng)常和同行們進(jìn)行交流，而且我想數(shù)學(xué)家們也需要經(jīng)常相互交流。當(dāng)然在這方面有一些關(guān)于數(shù)學(xué)家的傳說，比如安德魯·懷爾斯（Andrew Wiles，英國(guó)數(shù)學(xué)家，因證明了費(fèi)馬大定理而聞名）自我放逐了多年，一心只為了解決一個(gè)數(shù)學(xué)問題。但我想大多數(shù)的數(shù)學(xué)家都只是正常人而已，他們進(jìn)行研究也需要和其他人經(jīng)常交流。

三聯(lián)生活周刊：你認(rèn)為一個(gè)數(shù)學(xué)家和一個(gè)理論物理學(xué)家最根本的區(qū)別在哪里？

戴維·唐：我會(huì)認(rèn)為區(qū)別在于他們進(jìn)行研究的動(dòng)機(jī)。實(shí)際上在今天這個(gè)問題越來越難回答了，因?yàn)閿?shù)學(xué)家和物理學(xué)家之間的鴻溝已經(jīng)消失了，因此有些人可以作為一個(gè)數(shù)學(xué)家卻在研究物理學(xué)問題。而對(duì)我來講，我可能是介于一個(gè)數(shù)學(xué)家和一個(gè)理論物理學(xué)家之間，但是說到底還是要由研究的動(dòng)機(jī)所決定。比如我每天起床所想到的都是要去理解宇宙的規(guī)律，這讓我成為了一個(gè)物理學(xué)家，同時(shí)我也希望能夠看到漂亮的數(shù)學(xué)成果，希望能夠從漂亮的數(shù)學(xué)成果中發(fā)現(xiàn)新的物理學(xué)。但是根本上，激勵(lì)我進(jìn)行研究的并不是數(shù)學(xué)。當(dāng)然我也有朋友是接受了理論物理學(xué)的訓(xùn)練，但是他對(duì)數(shù)學(xué)研究更有興趣，他能夠在其中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的純粹性與美。當(dāng)然了，也有真正的數(shù)學(xué)家，對(duì)自然法則完全不關(guān)心，只對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)有著深沉的愛。

三聯(lián)生活周刊：在你的一個(gè)演講中，你提到了在物理學(xué)研究中有兩個(gè)發(fā)展方向：一個(gè)是向下發(fā)展，探索越來越基礎(chǔ)的理論;另外一個(gè)是向上發(fā)展，探索越來越復(fù)雜的自然現(xiàn)象。目前在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域還有另外一個(gè)方向，就是對(duì)量子力學(xué)的解釋問題。你是否認(rèn)為這也是一個(gè)重要的方向，或者只是一個(gè)形而上學(xué)的問題？

戴維·唐：在實(shí)際中，這方面我絕對(duì)是一個(gè)“閉嘴，去做計(jì)算”（shut up and calculate，指以一種實(shí)際的態(tài)度對(duì)待量子力學(xué)，不去探究它的深層原因，而是利用數(shù)學(xué)公式去做計(jì)算）類型的物理學(xué)家。因?yàn)楫?dāng)我們談到科學(xué)的“可證偽性”，量子力學(xué)算得上是一個(gè)在各個(gè)方面都被嚴(yán)格證明了的偉大理論，它在各個(gè)方面都做出了驚人準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，經(jīng)過了起碼數(shù)百萬次的驗(yàn)證。如果它顯示自然界（在微觀領(lǐng)域）是以概率化的形式展示的，那么你完全可以去接受它。目前我們所獲得的所有證據(jù)都顯示自然規(guī)律確實(shí)是這樣的。

從另一個(gè)方面來說，目前對(duì)量子力學(xué)有各種各樣的“解釋”，但是我們很難想象能夠用任何的實(shí)驗(yàn)來確定哪一種解釋是正確的——這就讓它（解釋量子力學(xué)）變成了一個(gè)不那么吸引人的問題了。對(duì)量子力學(xué)提出一個(gè)“解釋”或許會(huì)讓你感覺到舒服一些，但是我認(rèn)為它在科學(xué)上不是一個(gè)很急切的需要被解決的問題。當(dāng)然了，在這個(gè)方向的研究確實(shí)讓人對(duì)量子力學(xué)的理解更深刻了，比如說貝爾不等式的提出，而且在過去了100多年之后，我們?nèi)匀辉谧穯枴傲孔恿W(xué)究竟意味著什么”這樣的問題，實(shí)際上我們并沒有取得任何進(jìn)展。可能一些物理學(xué)家在退休之后會(huì)愿意思考這類問題，但它現(xiàn)在對(duì)我來說確實(shí)不是特別的有吸引力。

三聯(lián)生活周刊：人們不停地提到“大統(tǒng)一理論”，說它為物理學(xué)的“圣杯”。它是目前物理學(xué)發(fā)展的唯一方向嗎？我們現(xiàn)在接近得到一個(gè)大統(tǒng)一理論了嗎？

戴維·唐：我想相比于20世紀(jì)80年代，我們現(xiàn)在離所謂的“大統(tǒng)一理論”更遠(yuǎn)了。在當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家們都以為自己馬上就要成功了。這和我們研究量子引力問題的情況是一樣的，這將是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，我們目前認(rèn)識(shí)到有三種相互作用，而三種相互作用每一種都有一個(gè)耦合常數(shù)來決定這種相互作用的強(qiáng)度。“耦合常數(shù)”這個(gè)名字并不準(zhǔn)確，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)常數(shù)，它與能量相關(guān)，而且每一個(gè)耦合常數(shù)都是不一樣的，你需要通過實(shí)驗(yàn)去觀察和測(cè)量它們，然后再通過理論計(jì)算去探索它們?nèi)绾胃鶕?jù)能量范圍的變化而變化。

我們目前只能在一個(gè)很小的能量范圍內(nèi)觀測(cè)它們，然后再把它們延展到一個(gè)很高的能量區(qū)域，（在很高的能量區(qū)域）你會(huì)發(fā)現(xiàn)這三種相互作用統(tǒng)一在了一起，這就是目前我們關(guān)于實(shí)現(xiàn)“大統(tǒng)一理論”最強(qiáng)有力的證據(jù)了，這種統(tǒng)一發(fā)生在大約1015GeV（GeV是高能物理學(xué)領(lǐng)域的能量單位，1GeV=1.60217662×10-10焦耳）的能量區(qū)域內(nèi)。這個(gè)能量也非常接近量子引力理論所描述的能量范圍。關(guān)于這樣的“大統(tǒng)一理論”，起碼我們已經(jīng)暢想了30年，但是我們是否能獲得關(guān)于“大統(tǒng)一理論”的切實(shí)證據(jù)？我想恐怕很難，但是起碼在現(xiàn)在它看起來是個(gè)非常美妙的主意。

英國(guó)化學(xué)家漢弗萊·戴維

這一切都和能量相關(guān)。目前我們已經(jīng)有了大型重子對(duì)撞機(jī)，它的粒子對(duì)撞能量可以達(dá)到TeV的范圍（1TeV=1000GeV）。這個(gè)范圍內(nèi)粒子標(biāo)準(zhǔn)模型還非常準(zhǔn)確，但是從目前我們可以達(dá)到的1000GeV到“大統(tǒng)一理論”所描述的1015GeV，這個(gè)鴻溝我們完全無法跨越，所以問題就在于我們?nèi)ツ睦飳ふ倚碌奈锢韺W(xué)。現(xiàn)在有人就不再去關(guān)注“大統(tǒng)一理論”所描述的能量范圍，而是轉(zhuǎn)而關(guān)注TeV能量范圍，因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域物理學(xué)家們可以做出預(yù)測(cè)，也可以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在這個(gè)能量領(lǐng)域里我們也還有很多的迷惑，比如說目前人們對(duì)于希格斯玻色子的質(zhì)量問題就還不清楚。

究竟什么是弦論

三聯(lián)生活周刊：你能否向讀者用非常淺顯的語言解釋一下弦論，M-理論和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）理論？

戴維·唐：我們發(fā)現(xiàn)在自然界中存在著等級(jí)問題，比如說從分子，到原子，到質(zhì)子和中子，還有電子和夸克等等。而目前我們的知識(shí)就停在了這里，我們不知道任何比電子和夸克更小的東西。而弦論認(rèn)為，當(dāng)你向更基礎(chǔ)的尺度去尋找，無論它是什么，它都將不再是某種粒子，而是一種振動(dòng)的閉合的弦。這和我們?cè)谏钪欣斫獾南也]有本質(zhì)的區(qū)別，區(qū)別在于它們?nèi)绾握駝?dòng)。

電子、夸克，或許還有光子、引力子等等，可能都是由振動(dòng)的弦構(gòu)成的。但是目前人們發(fā)現(xiàn)想要用數(shù)學(xué)描述出振動(dòng)的弦是一件非常困難的事情。尤其是在20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)要寫出與量子力學(xué)相適應(yīng)的弦論方程非常困難——物理學(xué)家們花了大約10年的時(shí)間才成功。但是最神奇的地方在于，一旦你寫出了與量子力學(xué)相符的弦論方程，你就可以從中推導(dǎo)出關(guān)于物理學(xué)的所有定律：你可以從中推導(dǎo)出愛因斯坦的廣義相對(duì)論、狄拉克方程、麥克斯韋方程，強(qiáng)相互作用的理論和弱相互作用理論，希格斯玻色子……這非常地令人震驚。這正是人們對(duì)弦論著迷的原因，它可以成為物理學(xué)的基礎(chǔ)架構(gòu)。但是弦論也帶來了額外的東西，比如說它認(rèn)為空間不是只有三個(gè)維度，而是還存在著更多的維度。雖然它并沒有做出非常精確的預(yù)測(cè)，但是它可以給出正確的數(shù)學(xué)公式，它帶給物理學(xué)家很多的選擇。

有人問能否利用弦論進(jìn)行預(yù)測(cè)。問題就在于，弦論給出了眾多的維度，這給物理學(xué)家們很大的自由，可以利用多余的維度做很多事情，但是也因此可以推導(dǎo)出各種各樣不同的結(jié)果——不同的粒子、不同的相互作用等等。這可能正是弦論的問題，太多的可能性，太多的答案，因此就很難利用它做出任何獨(dú)特的、唯一的預(yù)測(cè)。

而關(guān)于M-理論，我們寫的關(guān)于弦論的方程，是建立在弦的尺度是非常小的基礎(chǔ)之上的，人們?cè)诤荛L(zhǎng)的時(shí)間里都無法想象弦的尺度變大的場(chǎng)景，但是這個(gè)問題在20世紀(jì)90年代被一些物理學(xué)家解決了，得出的理論就叫作M-理論。從這個(gè)角度來說，M-理論可以說是弦論的一部分，當(dāng)然了也有人認(rèn)為弦論是M-理論的一部分，或者可以說這是對(duì)于弦論的一個(gè)重塑。M-理論認(rèn)為，空間有隱含的維度，它總共有10個(gè)維度，因此我們所說的“弦”（String）實(shí)際上是一種“膜”（Membrane）。

關(guān)于圈量子引力理論，它的基礎(chǔ)在于其實(shí)它并沒有特別有創(chuàng)造力的想法，而只是回歸到了愛因斯坦方程——寫出愛因斯坦方程的離散形式，然后把它應(yīng)用到非常小的時(shí)空尺度，再試著對(duì)公式進(jìn)行量子化。問題在于，自然界是以不同的尺度進(jìn)行組織的，在不同的尺度下看上去可能完全不同。比如說我們看到的夸克和原子、分子尺度的規(guī)則就完全不同。因此我們完全沒有理由認(rèn)為愛因斯坦的引力理論在極小的尺度下仍然成立——它應(yīng)該看上去完全不同，它應(yīng)該只是在比如太陽系、銀河系這樣的大尺度范圍才成立。

我想這可能正是圈量子理論的問題所在，圈量子引力學(xué)家們一直都沒有做出開創(chuàng)性的發(fā)展，他們希望得出在極小尺度下的相對(duì)論的離散形式，但是他們必須展示出這個(gè)版本在大尺度下也同樣有效。他們或許會(huì)說這是個(gè)困難的問題，但我認(rèn)為廣義相對(duì)論在微小的尺度下不一定成立。目前在量子引力理論方面有很多的嘗試，當(dāng)然也應(yīng)該有很多嘗試，但是我必須說目前能夠在小尺度下推導(dǎo)出量子力學(xué)、在大尺度下推導(dǎo)出廣義相對(duì)論的理論，只有弦論。

三聯(lián)生活周刊：你認(rèn)為自己是一個(gè)弦論學(xué)家嗎？

戴維·唐：我曾經(jīng)這么認(rèn)為，但是現(xiàn)在不了。因?yàn)樘拱椎刂v，我認(rèn)為弦論可能不是自然界的一個(gè)基礎(chǔ)理論。如果我們回顧物理學(xué)的發(fā)展史，就會(huì)發(fā)現(xiàn)自然界的規(guī)律很少是人們之前所想象的那樣，而且我也很難想象我們能夠跨越15個(gè)數(shù)量級(jí)的能量范圍，去正確地理解自然界。現(xiàn)在我們還有非常多的謎團(tuán)沒有解開，目前我們解釋自然界的理論是量子場(chǎng)論，所以我非常關(guān)心的是如何去理解和發(fā)展量子場(chǎng)論，因?yàn)殛P(guān)于這個(gè)理論我們也還有很多不清楚的地方。所以你可以把自己一生的工作目標(biāo)確定為理解量子場(chǎng)論的所有可能性，再加上超對(duì)稱理論，其中也有著很多可能。但當(dāng)你認(rèn)真地研究量子場(chǎng)論，弦論又會(huì)從中浮現(xiàn)出來，所以我們可以認(rèn)為弦論是量子場(chǎng)論的一個(gè)特殊版本。弦論當(dāng)然會(huì)給物理學(xué)家?guī)砗芏囔`感，但是我不會(huì)自稱為一個(gè)弦論學(xué)家，我會(huì)說自己是一個(gè)量子場(chǎng)論學(xué)家，或者只是一個(gè)理論物理學(xué)家。

三聯(lián)生活周刊：目前物理學(xué)界對(duì)于弦論也有很多相反的看法，這是否說明物理學(xué)正處于危機(jī)之中？

戴維·唐：我想情況本來就該是這個(gè)樣子，因?yàn)槲覀兯務(wù)摰氖强茖W(xué)的最前沿。我們不知道自己正在往哪兒去。在研究過程中總會(huì)是這個(gè)樣子的，而且大家有不同的意見很重要。目前關(guān)于弦論有很多的誤解，很多人都會(huì)曲解弦論。雖然對(duì)于大眾來說，最簡(jiǎn)單的方法就是說弦論是人們所追求的“大統(tǒng)一理論”，但實(shí)際上它可能是，也可能不是。

對(duì)我來說更重要的是物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域結(jié)合在一起形成一個(gè)整體。當(dāng)它實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)我們對(duì)自然界有了更深的理解，你原本不理解的東西忽然變得非常熟悉，這才是研究物理學(xué)最大的樂趣，這也正是研究弦論所獲得的樂趣。所以我確實(shí)不知道弦論是否能夠正確地描述自然界，或者是所謂的“大統(tǒng)一理論”，但它確實(shí)是物理學(xué)家進(jìn)行研究的一個(gè)有力工具，它對(duì)于我的研究工作非常重要。

三聯(lián)生活周刊：你在理論物理系的高能物理學(xué)組工作，那么你是否認(rèn)為中國(guó)應(yīng)當(dāng)花費(fèi)100億美元去建設(shè)一個(gè)超級(jí)對(duì)撞機(jī)？

戴維·唐：當(dāng)然。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目可能實(shí)現(xiàn)的成就來說，100億美元實(shí)在是太便宜了！因?yàn)槿藗円揽窟@樣的一個(gè)超級(jí)對(duì)撞機(jī)可能做出各種各樣的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，而且這樣的一個(gè)機(jī)器將讓中國(guó)成為世界物理學(xué)研究的中心——這會(huì)完全改變世界科研的格局。歐洲核子中心作為世界高能物理學(xué)研究的中心已經(jīng)維持了60年，美國(guó)在發(fā)現(xiàn)夸克等工作中也發(fā)揮了重要作用。而現(xiàn)在，如果我們能再上一個(gè)臺(tái)階那就太好了！美國(guó)政府現(xiàn)在基本上撤銷了所有對(duì)高能物理學(xué)領(lǐng)域研究的投資，也撤銷了對(duì)美國(guó)航空航天局（NASA）的很大一部分投資，現(xiàn)在看起來他們好像準(zhǔn)備把從這里省出來的錢去建一堵隔絕美國(guó)和墨西哥的墻。

現(xiàn)在看來中國(guó)正處在建造這樣一臺(tái)超級(jí)對(duì)撞機(jī)的絕好時(shí)機(jī)。當(dāng)然也存在這樣一種可能性，就是建造出了一臺(tái)超級(jí)對(duì)撞機(jī)，但是它并沒有做出任何重大發(fā)現(xiàn)。在歷史上我們確實(shí)有這樣的經(jīng)歷，我們把實(shí)驗(yàn)的能量范圍擴(kuò)大了100倍，但是仍然沒有什么重大發(fā)現(xiàn)，看起來宇宙可能就是這樣的。有可能我們?cè)诹Ｗ訕?biāo)準(zhǔn)模型之外沒有任何發(fā)現(xiàn)，但是究竟為什么會(huì)這樣呢？這只有當(dāng)我們真正去探索了才知道會(huì)發(fā)生什么。大型重子對(duì)撞機(jī)在科學(xué)上是一個(gè)極大的成功。我們或許可以指望幾個(gè)理論學(xué)家坐在辦公室里做計(jì)算，但是科學(xué)想要取得真正的進(jìn)展，永遠(yuǎn)都需要通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證——而且這個(gè)花費(fèi)確實(shí)不算太高。