回首天外，思入风云

陈方正

“基本物理学奖”

对于物理学界来说，这个闷热的夏天一点都不沉闷：首先，日内瓦的大强子对撞机（LHC）宣布了—或者应该说是“通报”了希格斯粒子的发现。跟着，石破天惊、名不见经传的米尔纳（Yuri Milner）先生宣布颁发“基本物理学奖”（Fundamental Physics Prize）给9位理论物理学家，每位300万美元，也就是诺贝尔奖足足3倍。这样的豪掷自然引起了巨大轰动和好奇：米尔纳到底何许人？

他本是俄国犹太人，出身高级知识分子家庭，莫斯科大学物理系毕业，和萨哈洛夫友善，但物理学研究不成功，在苏联解体前夕赴美进宾州著名的华尔顿商学院取得工管硕士，后来得到叶利钦总统任内一些新贵特别是曾经显赫一时的首富米哈伊尔﹒霍多尔科夫斯基（Mikhail Khodorkovsky）赏识，于是以其特殊的俄罗斯投资关系在美国金融界闯出名堂，至终在硅谷投资社交网站成为亿万巨富。一言以蔽之，这就是俄裔物理学研究生转行下海发了大财，现在以重赏方式来表扬心目中的英雄，和完成当初梦想。

那么，是些什么人值得如此奖赏呢？笔者离开理论物理领域数十年，孤陋寡闻，在9位得奖者当中曾经听闻大名的仅3位：以研究超弦理论著名的韦顿（Edward Witten），提出宇宙早期急速胀大理论的古夫（Alan Guth），还有一位捷泰耶夫（Alexei Kitaev）则是最近才从清华大学高等研究院的孔良那里听到的，只隐约知道他研究代数几何学在基本物理理论上的应用，但奖项宣布则赞扬他在量子计算上的贡献。根据正式宣布，其他6位的工作也都是在粒子和宇宙学这两个基本理论领域，所以，以上3位可以说是具有相当代表性的了。

看来，9位得奖者的共通特点，就是都以高深抽象的数学为手段，来钻研、发展最深邃奥妙的基本理论，至于这理论是否以已知原理为基础，或者已经有实验结果证验，却并不重要。创奖人米尔纳强调，此奖就是要鼓励、奖赏纯粹的基本理论家，即使最后他们的理论得不到证验，或者证明与事实不符，也没有关系。这可以说是它与诺贝尔物理学奖在理念上的根本分别。

这样一个前所未有的科学大奖，自然会引起无数猜测和议论，特别是创奖人已经宣布，以后每年都会继续颁发同样奖项，未来获奖者由过去得奖者共同决定。那么下一届得奖的，将会是些什么人？是否仍然由超弦和宇宙学专家垄断呢？在上世纪六七十年代亦即所谓“黑洞物理学黄金时代”，出现过多位引领风骚的人物，即发现旋转黑洞和带电黑洞的科尔和纽文，提出“宇宙隐蔽假说”的彭罗斯，当然，还有提出黑洞热力学和辐射理论的霍金。他们的理论工作虽然都是从广义相对论引申出来，但仍然极其美妙和惊人，倘若不是因为黑洞无法直接和仔细观测，因而他们得到的结论也无法确切证验，那么大有可能早都已经一个个去过斯德哥尔摩领奖了。如今他们垂垂老矣，是否也还有领得这巨额奖金的机会呢？那就得看首批领奖那9位先生的胸襟、见地和智慧了。

不过，对于“基本物理学奖”来说，这并不很重要，真正重要也令我们感到十分好奇的是：从长远来说，真会有那么多卓越的纯粹理论家不断涌现（照首届颁奖数目推算，最少也得有百人上下），都是值得如此宣扬和奖赏的吗？他们中间会出现能够真正作出重大发现（而不仅仅是美妙数学理论），如牛顿、麦斯威尔、爱因斯坦、海森堡、狄拉克那样的人物吗？否则，这个奖即使仍然能够延续下去，恐怕也难免逐渐失去原意，蜕变为一个数学大奖了吧？

更何况，它到底能够延续多久，现在恐怕也还言之过早。首先，至今我们还未曾听到米尔纳先生为此捐出巨款正式成立基金会，以使得颁奖可以独立于他个人意愿以外长期进行。同样重要的是，他宣称把挑选未来获奖者的权力交给已经得奖者，但这是没有组织、结构，而且每年不断在扩大、变化的一个群体，他们能够充分负起客观地审核和决定得奖人的责任吗？不会沦为一个只求瓜分巨额奖金而且为此吵闹、斗争不已的同行、朋侪小圈子吗？我们只能够希望，米尔纳先生这个破天荒的壮举并非出于一时冲动，而有更长远计划和周密思虑存乎其间吧！

欧洲科学的两大传统

这个奖的未来发展和对于物理学的影响现在不大容易看得出来，但它背后的理念却是个很有意思的问题，值得一谈。事实上，以猜测、猜想（speculation，这在中文没有妥帖的对应词）来思考宇宙基本结构是西方文明的大传统。希腊第一位哲人泰勒斯提出，水是宇宙的“原质”，即基本资料或者运行原理，那就是这传统的开端。跟着，毕达哥拉斯创立神秘教派，它的核心观念就是把数学推理与宇宙结构的猜想结合，而且将此作为可以获得永生（那可要比任何数目的奖金都诱人得多）的宗教原理。从此发展下去，特别是经过柏拉图和他的学园大力宣扬和推波助澜，就发展出光辉灿烂的古希腊科学，像欧几里得、阿基米德、托勒密都是这传统孕育出来的大学者。

到了托勒密的时代，希腊科学已经发展了700年之久，但此后则如花到荼，盛极而衰，开始没落。这自然有许多不同原因，但现在为绝大部分史家所公认的一个主要原因，则是它过分注重猜想与理论，而忽略实际观察，所以走进死胡同，无法有进一步的突破。托勒密秉承柏拉图的构想，以为天体运行轨道必然是圆形的组合，就是这偏见的最佳说明。1400年后，哥白尼也仍然未能破除这偏见，直到开普勒，才由于丹麦天文学家第谷极其精密的天文观测，“被迫”打破这桎梏，发现天体运行轨道其实是椭圆形而非圆形组合。

这样，十六七世纪欧洲科学的新发展出现了两种完全不一样的精神，其一是继续发扬古希腊的数学与理论传统，其二则是沿着在中东发展的伊斯兰科学传统，注重观测、实验和计算。牛顿的大发现，正就是这两种截然不同精神互补、结合所产生的成果。他将平生巨著命名为《自然哲学的数学原理》，却又将自己的方法称为“实验哲学”，所反映的正就是这个难能可贵的结合。在他之前的培根偏重于观察、实测，笛卡尔偏重数学与冥思苦想，两者在科学上的成就远远不能够和他相比，也就是这个道理。因此，毫不奇怪，在18、19，乃至20世纪上半叶，物理学的无数发现、进展都是“两条腿走路”，理论与实验并重，甚至实证、观测显得更有力量，更重要。

然而，数学之深奥、精妙和玄思冥想所能够发挥的力量实在不容低估：在上述近300年的大潮流中，也仍然有好几个单纯从数学和理论出发，而获得大发现的例子。这包括麦斯威尔从数学自洽性出发改写电磁理论，和发现电磁波；爱因斯坦发现广义相对论，也就是比牛顿万有引力更根本、更正确的重力理论；以及杨振宁发现规范场理論。这些例子说明，直到今日，如古代哲人般回首天外，思入风云，仍然可能是探究宇宙奥秘的途径，而毕达哥拉斯那奇特的宗教—科学信念，也就是古希腊的“纯理论冲动”，还是有其价值和重要性，不容完全抹杀和忽视的。

不过，这个说法却还不能够完全适用于“基本物理学奖”。为什么呢？因为上面几个大发现虽然是高度理论性和依赖数学思维，然而出发点却无一例外，都仍然是已知的、经过详细证验的物理原则。也就是说，它们的发现有如撑杆跳，运动员虽然凌空飞越6米高度，但所撑的那根杆子却必须牢牢地扎在地上。没有杆子而凭空腾跃，那就只能够翻越徒手跳高的两米了。在许多重要理论物理学家看来，不讲求实证基础的超弦和其他相类似理论，就像舍弃撑杆而试图翻越6米高度，是异想天开而不可能成功的—甚至成功与否，也是没有办法验证、判断的。

但“基本物理学奖”正是反其道而行，要尊重、奖励这些不讲求实证的纯粹理论家，这可以说是一个“回归希腊”，甚至“回归毕达哥拉斯”的呼召。它有意义吗？它会如2500年前那样，造成庞大影响，乃至带来一个新运动，新传统吗？我的感觉是，大多数物理学家恐怕都不会看好。但科学发展的途径有时候是极端奇特，甚至完全出乎我们意料之外的。因此，我们还是应该静观其变，而不必急急忙忙下结论—毕竟，米尔纳有他的理想、财富和自由，这些都是值得我们尊重的。