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)的場景——一邊輕言細(xì)語地講課,一邊在黑板上列出方程式。這個場景讓你很難想象,一位哈佛的物理學(xué)家會將他與恐怖分子相提并論,并對他恨之入骨。
“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,“簡直寢食難安?!?/p>
難道沃伊特是一名罪犯?“連錯誤都算不上”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,來對付弦理論——物理學(xué)圣杯最強有力的競爭者。弦理論被很多人看作萬有理論,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。
第一種理論是量子場論,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。第二種就是愛因斯坦的廣義相對論,在更廣闊的層次上解釋了第四種相互作用——重力。對物理學(xué)家來說,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,來調(diào)和這兩種理論之間的矛盾,從而解決問題。
但沃伊特可不買弦理論的賬。
“越來越離譜,越來越荒謬了,”沃伊特記得自己2004年第一次開通博客時這樣描述弦理論,“人們對弦理論大肆宣傳,稱它如何如何了不起……”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,弦理論已作為熱門課題被物理學(xué)界研究了20年之久,但“它其實什么用都沒有”。
他被有些人稱為“無能而貪權(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”。
無論是以前還是現(xiàn)在,沃伊特對弦理論最大的抱怨就是,它沒法做出可實驗的預(yù)測,因此沒法對它進(jìn)行檢驗,它甚至“連錯誤都算不上”。而與此形成鮮明對比的是,其他理論,比如廣義相對論,可以讓愛因斯坦做出各種預(yù)測,其中之一就是能夠預(yù)測恒星光線經(jīng)過太陽時的偏折。如果這一效應(yīng)的測量結(jié)果與愛因斯坦的預(yù)測不一致,那么廣義相對論將被拋棄??勺C偽性是被人們普遍應(yīng)用的確認(rèn)一個命題是否科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn),這一概念由卡爾·波普爾提出。此外,廣義相對論只花費了愛因斯坦10年的時間,而人們對弦理論的討論已經(jīng)有30多年了。
沃伊特的第二個不滿關(guān)乎審美。跟其他很多物理學(xué)家一樣,他感覺到了廣義相對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”,而對該理論的物理學(xué)擁躉,他則用“趨炎附勢”、“狂熱分子”和“傲慢無禮”來形容,并曾公開呼吁美國國家科學(xué)基金會之類的機(jī)構(gòu)切斷弦理論研究的經(jīng)費。針對他的這些言行,網(wǎng)絡(luò)上的反應(yīng)也很直接,稱他為“無能而貪權(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,論文覆蓋了辦公室每一寸裸露的表面。即使場面如此,沃伊特還是從椅子上跳起來,把桌子上的文件撥到地上,然后從書架上抽出《星球大氣與內(nèi)部介紹》的復(fù)印件擺在桌子上。他在書頁間翻閱,找到那些令他投身物理學(xué)的方程式。“這里面有人們對這個幾乎完全陌生而又神秘的世界的深刻理解,但事實上它們都非常精確,可進(jìn)行驗證,而且都是真實的?!?/p>
在康涅狄格州達(dá)里恩讀高中時,沃伊特常用一個不那么專業(yè)的望遠(yuǎn)鏡凝視星空,繼而被上文提到的那本書和一些同類的書籍引進(jìn)了物理學(xué)的殿堂。他回憶說:“我那時真的癡迷于這些星星,想對它們有更多的了解。那些書中有神秘的公式,可以告訴你星球的運行方式?!?/p>
他一直是個優(yōu)等生,父親是一位畢業(yè)于哈佛大學(xué)的律師,母親從事抽象畫藝術(shù)。在雙親的鼓勵下,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。
時間轉(zhuǎn)眼就到了1984年,這一年被現(xiàn)在的物理學(xué)家稱為“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)的萬有理論和終極理論的潛力。研究人員開始頻繁向該領(lǐng)域大規(guī)模轉(zhuǎn)移,旨在對弦理論進(jìn)行完善和充實。
在這一潮流中,從一開始就對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。想要在一個競爭已高度白熱化的領(lǐng)域?qū)で笠环莨ぷ鳎щy重重。
“沒人愿意雇用你,”他說,“在那個節(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有任何意義。干嗎非得趟這渾水?干點別的不好嗎?”
“弦理論之戰(zhàn)”既是一場激烈的智力競技,又是相互辱罵的運動場,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)系的高級講師,雖然可以長期任職,但畢竟不是終身職位。然而,沃伊特說,他很享受事情最終取得成功的過程和方式。
“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,“物理學(xué)家總表現(xiàn)出一種競爭性。”他回憶說,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·費曼——兩位高傲的諾貝爾物理學(xué)獎得主?!澳切┘一锒己苡腥?,但都不怎么友好?!蔽忠撂卣f,“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?!?/p>
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,他開玩笑地說:“我以為大家會在休息室里打起來?!?/p>
然而,雖然休息室里的人們并沒有打起來,但爭吵確實發(fā)生了。就在2006年沃伊特的著作面世幾個月后,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,對弦理論學(xué)家來說,是臭名昭著)的牛虻。
同時,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)討論會以及網(wǎng)絡(luò)上展開了一場聲勢浩大的“戰(zhàn)爭”。這場戰(zhàn)爭既是激烈的智力競技,也充滿著運動場上的相互辱罵。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:“我讀過那兩本書,當(dāng)時對里面的內(nèi)容感到有些困惑?!?/p>
另一些人就更為漫不經(jīng)心一點。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)界重量級期刊《物理評論快報》的編輯。他說:“跟許多人一樣,我就是以看小報的心態(tài)來看待這場爭論的,這就是物理學(xué)版的《老大哥》或者《卡戴珊姐妹》?!卑⒓油郀枏娬{(diào)說,該觀點只是他作為物理學(xué)家的個人言論,并不代表《物理評論快報》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,最刻薄的攻擊來自在線互動,這點你或許已猜到了。對手們對他寫的內(nèi)容給予了激烈的抨擊,沃伊特說:“他們隨意斷章取義,然后就開始說:‘嗯,現(xiàn)在我可以證明彼特·沃伊特就是個白癡,他根本不明白自己在說什么?!笨吹健笆澜缟献盥斆鞯囊恍┤恕本谷粫绱顺鲅圆贿d,沃伊特感到驚嘆不已。
戰(zhàn)爭之火也蔓延到了學(xué)術(shù)領(lǐng)域。沃伊特有時會在arXiv.org網(wǎng)站粘貼自己的博客鏈接(譯者注:arXiv.org是在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室建立的電子預(yù)印本文獻(xiàn)庫,始建于1991年8月,由美國國家科學(xué)基金會和美國能源部資助,目前由美國康奈爾大學(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“整個事件中最可恥的行徑,是我見過的最可恥的學(xué)術(shù)不端行為”。
人們不禁好奇,抬頭不見低頭見的沃伊特和布萊恩·格林在走廊碰面時的場景。布萊恩·格林是哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家,也是美國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。格林出版的書都很暢銷,而且定期在電視節(jié)目里露面。在這場爭論期間,格林曾在《紐約時報》的專欄撰寫支持弦理論的評論。今天,在沃伊特的網(wǎng)頁上有該文的鏈接,其標(biāo)注為“帝國反擊戰(zhàn)”。
格林與沃伊特的對立不僅體現(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)專業(yè)學(xué)生,他曾經(jīng)上過沃伊特的課,認(rèn)為沃伊特是位了不起的教師,就是有點怪?!暗既R恩·格林就不一樣了,”他說,“跟布萊恩·格林交談時,你會覺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,毫無痕跡。但與沃伊特在一起時,你覺得自己甚至可以看到他的靈魂。他常常自言自語,嘴里念念有詞。”奧爾森說,一些人將沃伊特視為“布萊恩·格林的勁敵”。
從某種程度來說,這場爭論已經(jīng)是一塊十足的燙手山芋,關(guān)于弦理論的可檢測性,就連專家都常常意見不一致。紐約大學(xué)的弦理論學(xué)家馬修·克萊本認(rèn)為,理論上來說,以足夠高能量(遠(yuǎn)超出當(dāng)前科技水平的能量)運行的粒子加速器可以證明弦到底是真實存在的,還是物理學(xué)家的臆想。
“弦具有共振現(xiàn)象,”他說,“就像吉他的弦。因此,一旦觸發(fā)這些共振,就能對它的行為做出相當(dāng)具體的預(yù)測。那將是可通過測量得到的相當(dāng)精準(zhǔn)和具體的預(yù)測。”
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:“如果問不同的弦理論學(xué)家什么是弦理論,他們會給出不同的答案。”與愛因斯坦的相對論不同,弦理論并不是具體的方程組,而是一個框架,或者說是一組特殊方程式的集合。就其可檢測性來說,迪恩認(rèn)為,“還不清楚問題到底是什么,總之,我們沒法對此進(jìn)行明確闡述”。
但對阿加瓦爾來說,弦理論的可檢測性并不是最關(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論有著深層的數(shù)學(xué)聯(lián)系,也因此與已證實的、可檢測的物理學(xué)密切相關(guān)。這就是著名的AdS/CFT對應(yīng),通過它,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“沒有對量子場論這個有趣的分支顯示出充分的信任。而我們從弦理論中得知,量子場論還是比較有趣的”。
阿加瓦爾補充說,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,而不是奔著萬有理論的理想去的。而且,AdS/CFT對應(yīng)的發(fā)現(xiàn)也說明,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。“你沒法規(guī)劃科學(xué)的發(fā)展,總之,就是行不通?!彼f,“試想一下,如果人們在20世紀(jì)90年代就切斷弦理論研究的經(jīng)費來源,就不會發(fā)現(xiàn)AdS/CFT對應(yīng)了。通過彼特的博客我能看出來,即使如此強烈地反對弦理論,他也對AdS/CFT及其相關(guān)發(fā)展非??春?,因為它們與他感興趣的課題有關(guān)?!?/p>
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”。沃伊特的博客仍然是物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家時常光顧的地方,而且成為此類辯論的避雷針。2014年12月,arXiv.org網(wǎng)站對沃伊特的禁言行為終于引發(fā)了一場口水大戰(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,誰也不服誰,波爾欽斯基指責(zé)沃伊特說話總是“充滿火藥味”,沃伊特則認(rèn)為對方“庸俗而不專業(yè)”。他們在網(wǎng)頁上的罵戰(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)的走廊也重歸于寧靜。沃伊特坐在辦公桌前,雙手放在腦后,顯得很輕松。他說自己與同事的關(guān)系,比如說格林,一直都很友善?!安既R恩曾開玩笑說,他應(yīng)該把日漸增長的圖書銷售額勻我一份,因為我無形之中提高了他著作的知名度?!痹谡f這句話時,沃伊特的嘴角閃過一絲壞壞的笑。