“如何认识科学”(二十三)：弦论与当代物理学的烦恼——大卫·凯里对李·斯莫林的访谈

李·斯莫林，大卫·凯里



【科学哲学·如何认识科学】

“如何认识科学”(二十三)：弦论与当代物理学的烦恼
——大卫·凯里对李·斯莫林的访谈

李·斯莫林，大卫·凯里

1984年，弦论中的关键性难题得以解决，理论物理学界对弦论表现出一种近乎“像狂热信徒一样的气氛”，弦论因此在许多最重要的研究机构中处于一种主导地位；但是，弦论不能产生可检验的预测，却发展出一种集体审议的形式从而抑制了自由和独立精神。并且，这一假说的发展演变成一个学术产业，垄断资源，排斥可供选择的其他方法。斯莫林对这种状况的发生给出了说明：一是弦论的弱点(它的弹性，它以无数的理论形式存在)同时也是它的长处，没有可检验的预测，它永远不能被反驳；二是物理学中实用主义的转向产生了难题的解决者；三是人们通过机构和资助科学的方式培育了弦论的霸主地位。许多科学家对研究领域之外的东西知之甚少，对于该领域之前的历史和文献也毫无所知，这妨碍了他们研究的深入和发展。他主张恢复在哲学上更为冒险的思维形式和不同文化之间的对话和交流。

弦论；假说；实验检验；哲学思维；交流

肯尼迪：我是保罗·肯尼迪，这是《思想》栏目的“如何认识科学”节目。在今天的节目里，理论物理学家李·斯莫林为我们谈论弦论，该理论认为物质在最终的意义上是由微小而振动的弦构成的。他说，该理论是一个猜想，在他的研究领域处于支配地位，但尚未在实验上被证实。

斯莫林：弦论是一个令人迷惑、也令人失望的、随形势而变化的理论，因为它在实验上没有结果。如果一个理论没有人能从中获取被我们称为可证伪的东西，那么我们就称它为虚假的；就是说，如果看不到证伪，那么理论一定是错的。在之前的物理学史中还从来没有发生过这样惊世骇俗的事情。就激进的广义相对论而言，即使在爱因斯坦拥有其最终的形式之前，他也知道关键性的实验对其理论的重要性。他清楚什么是他必须要拼争的。对于狭义相对论、量子力学以及物理学史中每一个成功的例子来说，同样如此。实验检验随理论的出现而到来。科学研究总要与大自然相联系。而弦论，是由遍布世界范围内的数以千计极富天赋、地位显赫、最为精英的人士，在丝毫不涉及如何用实验检验它的情况下，强烈地相信它并热情地持续研究20年之久的产物，这在之前的物理学史中从未发生过。

肯尼迪：李·斯莫林试图探寻弦论革命中史无前例的特征，如他在2006年出版的《物理学的烦恼：弦论的出现，科学的衰落和下一个理论会是什么》一书的书名所言。该书不仅仅是对弦论独霸理论物理学的抱怨，也是对一些问题的一种广泛的审视，这些有待解决的问题在20世纪一直困扰着物理学。书中主张应重回在哲学上更为冒险的思维形式，斯莫林将之视为20世纪早期物理学家的特征。李·斯莫林是滑铁卢大学周长研究所的一员，在今天的节目中，他将为我们讲述物理学的历史、他自己的工作和弦论。现在由《思想》栏目的制作人大卫·凯里来引荐他。

凯里：李·斯莫林有关理论物理学职业生涯的故事开始于他少年时代接触到的爱因斯坦著作。那是在20世纪70年代的早期。斯莫林当时在辛辛那提辍学并试图到一家建造圆顶建筑(以三角形的网络为框架的球形结构建筑，后来很流行)的公司工作。他设想将球形的基本结构加以拓展以便让它适合各种各样的家庭使用(泳池顶或车库，而这需要他去学习张量计算(tensor calculus))的曲面数学。正如他在多伦多的家中与我谈话期间告诉我的，就这样他发现了爱因斯坦。

斯莫林：我去公共图书馆借了一些有关张量计算的书，开始钻研它们；我发现，每本书里都有一章关于广义相对论的内容，因为那正是爱因斯坦过去用来描述曲面的数学。于是，我学了一点广义相对论，并且发现它很有趣。我回到图书馆，借了一本有关爱因斯坦的散文集，其中有一篇爱因斯坦写的自传体文章。这是爱因斯坦曾经写过的唯一一篇自传体文章。我当时正处于个人危机之时，高中焦虑一类的个人危机。我的女朋友跟我分手了，我加入的乐队也解雇了我，本来要与我约会的另一个女孩却失约了。那是个温暖的春天的傍晚，于是我坐下来，阅读那篇文章。爱因斯坦描述了他是如何进入科学的。他对这个世界和人类生活所拥有的看法是：生活是困苦的，有时甚至是微不足道的(这是一种粗略的引述)，并且，人们为了生存而活着，人类注定要追逐金钱和物质利益；但是，在这之外，还有一个伟大的、先验的美丽世界，它是实在的，是空间、时间和物质，人们可以用数学和真理去描述它们的美丽，而你可以凭借某种方式抓住这一先验实在世界中的某些东西，超越你渺小的人类生活。我完全被迷住了。我当时刚好17岁。在那天晚上，我就决定从事这项工作，并且莫名其妙的是，我有坚定的信念认为我可以从事这项工作，而我不知何故过去却从未选过一门物理学方面的课程。在中学阶段，我曾经被拒绝进入物理学课程，因为物理学老师是个非常右翼的家伙，而我是左翼学生的积极分子。他曾告诫我说，他将拒绝让我进入他的任何课程。所以，我除了学习一点爱因斯坦的广义相对论理论之外，根本没有上过物理学这门课，对它知道的也不是很多。因此，这事很简单。它真的就是仅仅几个小时的时间，我有了一种使命感。我不知道我为什么那时正好猜对了应该做的事情，不过从那时起我真的一直坚持这一点。

凯里：在爱因斯坦的《自传注记》中，其内容的哲学意蕴激发了李·斯莫林的灵感。这是创立20世纪早期新物理学的整个一代人所拥有的品质，斯莫林最终为之折服。

斯莫林：我对20世纪物理学史的理解是，从20世纪初期到20年代后期是一个革命时期，当时物理学由伟大的革命者爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔等人所主宰。这些人从事物理学研究的风格是以发现物理学的新基础为导向的。这种研究风格深深地根植于实验之中，但也同样地根植于哲学和哲学传统之中。爱因斯坦和其他人对哲学传统非常熟悉。在关于物理学的相互讨论中，他们无拘无束地谈论康德、莱布尼兹、马赫的思想。并且他们也很独立。他们彼此互不苟同。比如，爱因斯坦和玻尔在量子力学上的著名分歧，但他们是朋友。他们喜欢彼此的陪伴。他们彼此非常尊重。并且他们同样有在欧洲学院的风格中形成的非常欧化的气质。

凯里：他们争论的是其研究所发现的意义问题。比如，新量子力学科学产生了一些困惑：以前人们一直认为光要么是粒子要么是波，而现在它的这两种特性同时显现；分离的粒子仍然显现以某些方式彼此联系着，这违背了光是传播速度最快的物体这一原理；量子水平的物体似乎呈现为，只有在观察时才有一个明确和确定的形状。首先，人们急切地讨论这些发现的哲学含义。但另一方面，斯莫林说，这些讨论又被悬置起来。

斯莫林：在20世纪30年代和50年代之间，物理学的研究风格强烈地改变了，这有两个原因。一个原因是二战后物理学的中心从欧洲转移到美国，于是，更为实用主义的美国精神出现并以几乎同样的方式主宰着物理学(我认为这里可提及的一个有趣的类比是，20世纪50年代纽约的抽象表现主义画家窃取了来自巴黎和柏林等地未来艺术的主导权)。因此这是一个原因。另一个原因是，当时量子力学正处于追求完整的形式之中。老一代的人为是否接受它而斗争。其中有深刻的哲学问题。创建量子力学的一代人(爱因斯坦、玻尔、海森堡和薛定谔)继续为它的意义和哲学含义进行争论和论辩。年轻一代则更为实用主义。他们把它作为已知的前提而接受。他们对哲学感到厌烦。他们认为老一辈人那些一无事成的无休止的哲学论辩都是在白白浪费时间。他们只想持有并使用该理论，事实上，在涉及材料、原子、分子、基本粒子、恒星、银河系性质的这些科学领域内，量子力学都是可使用的理论。可以用量子力学来研究大量的事物。所以，出于这两个原因，新一代物理学家更加实用主义。二战后，来自政府的资助变得更为重要，科学以指数的方式增长。大学也在二战后的这一时期增长。科学变得更加专业，变得更加产业化。老的、哲学的、基础主义的、个人主义的研究风格已不再适合。事实上，在研究院以及之后的一段时期内，我是作为一名粒子物理学家接受教育的，而那些教育我的人就是在这一新型研究风格中一直获得胜利的人。在我去研究院之前，他们创建了粒子物理学的标准模型，一种持续成功的实用主义类型。当时在研究院我非常幸运，有创建该模型的人作为我的老师，像史蒂文·温伯格(Steve Weiberg)、谢莉·格拉肖(Shelly Glashow)、西德尼·科尔曼(Sidney Coleman)，等等。不过，具有浪漫主义意味的是，我拥有过去那些科学家所拥有的东西，这种东西来自对爱因斯坦及其那个时代科学革命的阅读，这些东西在当时的研究院里、在科学世界的任何一个地方都不会真正被介绍给我。现在，在散见于世界各地的一些较小的大学里，还有那个世界留下来的一些人。他们因此被称为“相对论共同体”。这些剩下来的人是爱因斯坦的学生或同事，他们能在世界的这儿和那儿建立一些立足点和研究团队。最终，我被那个世界所吸引，因为我能更好地融入其中，但相比较于占主导地位的科学研究形式而言，它注定是一个边缘化的世界。

凯里：是爱因斯坦曾经关注的问题让李·斯莫林与“相对论共同体”之间保持活力。一些物理学家，像尼尔斯·玻尔，他们认为他们接受量子力学的发现只是基于我们的知识在原则上永远无法完满这一信念。但是，爱因斯坦无法接受这一知识上的限制。他相信，物理学应该能够创造出一个关于我们世界的有物理学基础的完整图像。李·斯莫林说，结果，爱因斯坦最终走向反对他自己最初提出的观点。

斯莫林：我们来看看由爱因斯坦开启的20世纪最重要的事件——爱因斯坦悖论。他是处于支配地位的知识分子：量子力学的创立可追溯到他；他是当时理解量子力学必要性的第一人；波粒二象性理论可追溯到他；光量子理论可追溯到他；狭义相对论和广义相对论同样如此。所以，20世纪的物理学是他的工作的结果，而且在同一时期，他也不赞同在20世纪20年代后期最终被合并成一般量子力学形式的理论。他之所以不赞同，是因为他强烈地认为，量子力学只给出了统计预测，不可能是一个真正的理论。一个真正的理论必定告诉我们每一单一个体过程的发生状况，而不是仅仅给我们提供统计预测。他还有其他一些理由。量子力学并没有给出在未经干预情况下事物发生的真实图景，他认为过去的科学不是这样的。过去的科学就是要追求这种超然的观点，以仿佛我们不在场的方式看世界；而量子力学并不是这样的。量子力学成为我们描述人们做可控实验时对世界作用的一种法典。量子力学的数学部分涉及我们的介入、我们的测量，这对于爱因斯坦来说是完全不能接受的。

另一方面，对于玻尔来说，他接受来自克尔凯郭尔、叔本华等人的哲学传统，认为这就是科学必然的样子。对于玻尔来说，科学就是我们与世界的相互作用和关于世界的相互对话的一种延伸。所以，他们两人之间有一种深刻的分歧。

结果，在这一实用主义转向之后，也就是上述的革命被过早地宣布结束之时，可以说物理学留下的仅仅是维持其已有理论的现状：量子力学将物理学家从研究物质的实体和性质带到研究最基本的粒子上，并说明了我们所知道的四种力中的三种。不过，那不能触及的第四种力就是引力；而且，我们有很好的证据表明，根据爱因斯坦的广义相对论，引力是时空几何的一个方面。所以，关于时空的性质有一个很深刻的问题没有被解决，留存至今；而且，它只能借助于最终发现一个描述作为包括空间、时间、引力的大尺度宇宙和有关原子、粒子等量子物理学的整体性质的理论才能被解决。这就是有时我们说的“量子引力”难题，该难题一直没有解决，在很长时间内，除了一些散见于各地的个别人之外，关于该难题的研究并不多。事实上，我从爱因斯坦那里接受了这个难题，之后，我在本科和研究生阶段就开始对它进行研究了，并且一直持续至今。

凯里：李·斯莫林专注的量子引力难题起因于爱因斯坦的相对论与量子力学之间的不可通约性。相对论描述时空几何，引力只描述了其中的一个方面；量子力学描述物质的精细结构。但是，二者无法合并在一起。李·斯莫林说，关键问题与时间和空间的性质有关。

斯莫林：实际上讨论可以追溯到牛顿时代，当时牛顿及其追随者与莱布尼兹及其追随者之间就存在争论。莱布尼兹是一位哲学家和数学家。关于谁是微积分的发明者——他是牛顿的一个竞争对手。他也是一位外交家。他曾试图协调新教徒与天主教之间的矛盾并统一欧洲。他也曾作为一位外交官协助汉诺威国王取得英国皇冠。你到处能看到他的身影。有一些哲学家称他为世上“最聪明的人”。他最早使用符号逻辑和计算机。他在时间和空间的性质上与牛顿有很深的分歧，这种分歧很好理解。对于牛顿来说，在有任何物质之前，就有空间在那里。空间存在是绝对的，而粒子在其中运动。它像没有观众的剧场里的空舞台。在戏剧没有上演的时候，舞台就在那里。观众进场，演员上台表演戏剧。舞台指导告诉演员“舞台左边”“舞台右边”“舞台后面”，等等。但是，无论发生什么，舞台始终在那里，舞台的位置是不变的，与上演的戏剧没有关系。牛顿就是以这种绝对的方式看待空间，并以同样的方式看待时间。那时的人们有某种绝对的时间观。指明宇宙中的时间是什么是有意义的。对牛顿而言，空间是上帝的知觉器官。空间是上帝，是上帝了解世界所是的方式(通过事物在空间中的位置来感知事物)。

莱布尼兹的思想也是很神学化的(他曾有调解宗教信仰、不同基督教信仰之间相互关系的重大计划)，不过，他拥有一种会导致没有绝对框架的时空观的宗教观。即，他认为，空间仅仅是事物之间的一种关系，没有事物之间的关系就没有空间。他的世界图景更像街道剧场。除非演员出现并开始演出，否则就没有舞台、没有空间。演员创造了他们在其中演出的空间。我们说这是一种相对空间观。如果我谈论我在某处，我可以给你一个地址，这个地址描述我在什么地方，是相对于多伦多市中心、一个街道网络等的，所以它完全是一种相对描述的位置——描述彼此的关系。牛顿认为，在所有这些东西的背后，还应该有某种东西。某物在什么位置应有某种绝对的概念。莱布尼兹拒绝这种观点。这就是他们不一致的基础。

从科学上讲，在当时，牛顿的观点最后获得成功。相比于莱布尼兹的设想，基于牛顿的设想建立一个切实可行的物理学理论要容易得多。但是，他们之间的争论，通过哲学家、有时也通过物理学家从那时一直持续到19世纪末，而爱因斯坦曾经掌握这些文献。爱因斯坦在广义相对论中所做的，完全实现了莱布尼兹的观点，所以广义相对论完全是一种相对时空观。没有什么固定不变的时间和空间，只有一个动态演化的关系网络。然而，牛顿的观点仍然保留在其余的物理学中，即保留在量子物理学中。在所有其他物理学的处理中，时间和空间基本上还是以牛顿的方式来对待(即作为一种绝对的背景来对待)。较之于相对时空观，过去关于这一问题争论的表述是绝对的。在对未来物理学的争论中，我们使用的现代词汇处于背景依赖理论之间，在其中，你指定什么是时空背景并加以固定，然后你让事物在背景中运动，不论它们是粒子、弦还是场；另一方面是背景依赖的方法，在其中，没有固定的背景、空间和时间，如果它们果真存在的话，那么它们是动态的关系网。这一直是争论的核心问题。比如，在弦理论家和其他基本上每个思考量子引力难题的人之间的争论中，它都是一个关键问题。

凯里：李·斯莫林说，是背景依赖还是背景独立是当代理论物理学中的关键性的根本问题。弦论中保留了牛顿理论的框架。他论辩说，对于所有额外维度的奇妙机制，依旧假定有一个弦在其固定框架中运动。他选择了爱因斯坦的观点，并与采纳这一少数派观点的其他同事一起，试图将量子力学融进一个时空的相对说明中。这已经产生一些彼此不同的新的理论，但它们之间都有某种家族相似性。李·斯莫林所从事的不同工作被称为“圈量子引力”(Loop Quantum Gravity)理论，该理论把时空作为极小的网格或曲线图来刻画。

斯莫林：因为它几乎完全是莱布尼兹式的，因此如此出现的相对空间图景就被想象成一个网，就像互联网或者电话网一样。其中有许多节点，并且它们之间有连接，这就形成一种你可能描绘出的悬挂在空间中的图画的曲线图。它是一张量子几何图。当你近距离看原子时，它们有一个分散的结构。它有轨道，等等。空间量子几何的分散结构组成了曲线图，它最终是一个数学定理。过去我当然不能证明它，但更出色的人证明了它。所以现在，在量子力学的语言中，我们已完全明白如何谈论时空几何和它们的动力学。

凯里：正如李·斯莫林向我解释的，该理论的一个决定性因素是，它给出空间一个分散的结构，“分散的”在这里的意思是由单个的和不连续的比特构成。他说，这就是该理论所加进的相对论的东西——将时空作为平滑和连续的东西来刻画。

斯莫林：当你将量子力学应用到物体上时，你就会发现，原子有离散的结构。当一个原子吸收一些能量时，比如说来自外部的一个光子，该光子是一个被吸收的离散物体，那么该原子就会跃迁到另外一个离散的能量态。所以，量子力学在许多情况下就意味着，在自然中有一种不连续性。

在广义相对论中，空间几何是某种连续和动态的东西。如果你考虑一个表面，或许是水体的表面，那么空间几何就像一个三维版本的水面。波可能穿过水面，水面会震荡，等等。当我们将量子力学应用于其中时，我们就会发现离散的结构。如果你持有一个封闭的容器(比如说一杯带盖子的咖啡)并问它容量有多大，在经典世界中，你将会得出一个数字，一个连续的数字。在圈量子引力世界中，如果该理论是正确的，那么你能做的实际上是一种计算。空间中实际上有的是很小的体积块，它可能是空间中最小的体积。用弦把它们连接在一起，你就得到更大的体积。并且，在曲线图中，曲线图的一个节点就是那些很小的基本体积块中的一个。我们可以计算出它们的大小，它们非常非常小。一个原子核中大约有10的20次方(即1后面带有20个0)这么多数量的基本长度，可见这个长度是极其极其微小的。但是，尽管如此，该理论预言了这些基本体积块和基本区域块的大小。所以，一个粒子平滑地穿过空间，如果你在这样的尺度上俯瞰它时，看起来就像一粒棋子在棋盘上做离散运动。

顺便说一下，爱因斯坦展望了这一思想。这一点并不为人们所熟知(历史学家约翰·斯塔切(John Stachel)谈过“另外的爱因斯坦”)，但是，爱因斯坦在一些书信中确实展望了以这种离散方式发生的空间结构，虽然他自己不知道如何来研究它。他甚至说：“我不知道如何用恰当的数学来处理它。”不过，他因寻求统一场理论而变得灰心丧气，在这个过程中，他一直在使用展望了上述离散空间结构的连续数学和连续几何。

斯莫林：这是一个很小的效应。人们过去曾认为，不可能测量到任何这样的效应，因为你需要一台星系或某种类似规模的基本粒子加速器。但是，后来发现，我们可以访问比一个星系还要巨大的实验设备，它就是我们查看穿越可观测宇宙的光子，该光子是在百亿年前、被称为“伽玛射线暴”的大爆炸中创造的，某一天人们可以在地球轨道卫星上粗略地探测到这些伽玛射线，于是这就创造了一个宇宙尺度上的实验室。并且，如果我们的预测能在恰当的数量级上被证实的话，那么，在将那些光子传播出去时，就应该有一个在千分之一秒时间上的不同。那是一个很短的时间，但这对于正在建造那些卫星的现代电子工业来说，是件很容易的事情。现在的计算机可以在比这时间快很多的水平上运行，所以，它现在变成了一个可测量的效应。下一个用来研究这些伽玛射线暴的、被称为GLAST的伽玛射线卫星计划于今年11月发射升空，几年之后，它可能发现这一效应。所以，有少量这样的效应，通过很长、很长时间穿越宇宙的旅程而被放大，它放大这些我们在地球上的实验不能观察到的细小不同。所以，如果你愿意的话就可以说，这些是对爱因斯坦相对性原理的微小的修正，而相对性原理来自由圈量子引力理论预言的时空离散性质。

凯里：由李·斯莫林在这里所展示的圈量子引力理论，仅仅是为解决当代理论物理学的一个基本难题而正在进行的努力之一，这个难题就是量子力学与广义相对论之间的不可通约性。弦论是另外一个这样的尝试，但在李·斯莫林的观点中，它在整个领域中已产生一种危险的影响。它从1984年开始出现，当时弦论中的关键性难题已被解决，在这一过程中，它发生、发展出斯莫林称为的一种几乎是“像狂热信徒一样的气氛”，并在许多最重要的研究机构中处于主导地位。这让李·斯莫林很苦恼，首先是因为弦论不能产生可测试的预测，其次是因为他认为，它已经成为一种集体审议的形式从而抑制了自由和独立精神(这种精神应该是理论物理学的恰当特点)。他在最近出版的《物理学的烦恼》一书中提出了这一论点，在这本书中，他通过对弦论的一种解释来展开他的论点。

斯莫林：弦论是关于自然界中所有力和所有粒子是统一的一个假说。因此，弦论所描述的是移动的弦穿过固定的空间，或者有时它可能是高维移动的物体穿过高维的空间。如果你能想象它有不同振动的弦外之音，就像吉他或者小提琴的弦一样，那么，你就能按振动符合于不同种类的基本粒子来安排弦。不过，这里有一个陷阱。如果你想让基本粒子看上去如同在我们的世界中那样出现，那么你必须接受那些额外维度的存在物。所以，弦论是作为一揽子的交易而出现的，如果你要获得它，你必须在6个额外维度里获得它，不过你可以将它们折叠成任何无穷多不同的几何图形。弦摆动的不同频率依赖于它们在其中到处移动的那些额外维度的几何图形。并且，就实际情况来说，通过调整额外维度的几何图形，你可以获得你喜欢的任何类型的粒子。你可以使它们更重或更轻，并允许它们有不同的相互作用。所以，弦论的胜利，在于你可以在那些弦的振动中捕获基本粒子物理学的全部内容，这是一个美好的想法。该理论的致命弱点是，你所拥有的正确获得基本粒子物理学的唯一方式是充分利用你的自由去选择那些额外维度的几何。而问题是，这是一种有无限可能性的自由。

凯里：让我尝试并作些解释，看看我是否理解了你的意思。你拥有你观测到的现象。为了解释它们，你编造了一个故事，但没有办法检验它是否一个正确的故事。你不妨可以说，是微观的侏儒在形成现实。

斯莫林：弦论中有比侏儒理论更多的结构。但是，它的确是一件让人迷惑和失望的翻转事件，因为追溯到1984年那令人振奋的最初时刻，人们有正在接近某种独特东西的感觉。那时，看起来像是，如果你持有完全平直和不修饰的10维时空几何，那么该理论仅仅有5种可能的版本，并坚信：也许那些就是一个可能世界仅有的5种存在方式。但是，如果你严肃地对待背景几何这一问题，那么你会看到，依靠一个背景来界定理论这种情况是如何成为它致命的弱点的，因为你可以武断地从无限数量的任何背景中选出那个背景的事实，这意味着该理论实际上可能是无限数量的不同理论。就我们所知，那不可能是一个实验的结果。没有人能从中抽象出任何我们称为“可被检验的”的东西。就是说，如果看不到它，那么理论就是错的。在之前的物理学史中，这种不同寻常的事情还从未发生过。对于同样激进的广义相对论而言，甚至在拥有它的最终形式之前，爱因斯坦也清楚，什么是关键实验、数据和他将不得不去匹配的东西。有一些依照牛顿物理学无法正确得到的东西。他有几个能用时间技术在几年、两年或三年内加以检验的预言。对于狭义相对论、量子力学、包括物理学史中的成功例子而言，都是一样的事情。实验检验立刻会出现。理论总要与自然界相联系。制造数学结构、发明与现实毫无联系的数学游戏，是非常容易的。但是，世界上有几千名相当聪明、地位显赫的那些最精英的人，他们强烈地相信某一事情、并热情地从事该研究20多年，而在实验上又没有一点点如何检验它的可能性，这样的情况，在之前的物理学史中从未发生过。

凯里：弦论初次出现时，李·斯莫林把它看做一个有希望的猜测，在他试图理解弦论的过程中，他自己的一些思想得以形成。但是他说，不知怎地，这一猜测已变成一个学术产业，它垄断了资源，排斥可供选择的其他方法。在他的书中，他对这种状况的发生给出了几点说明。一个是弦论的弱点(它的弹性，如斯莫林所说的，它以无数的理论形式存在)，同时，这也是它的长处。没有可检验的预测，它就永远不能被反驳。另一个是，物理学中实用主义的转向产生了难题的解决者，而过去对难题的解决需要的是哲学家。最后一点是，他论辩说，如今，人们通过机构和资助科学的方式培育了弦论的霸主地位。

如图1所示，高压配电室由各种开关柜(包括主变柜、馈线柜等)、站用变、安全黄线及墙体障碍等组成。开关柜是一种电气设备，主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜发生弧光短路故障现象时有发生，引起开关柜内部弧光短路故障的原因很多，比如结构设计不合理、制造质量不佳、设备材料绝缘老化、机械磨损、维护不当和误操作等。尽管开关设备发生内部弧光短路故障的概率不高，但是不能完全排除，一旦发生，会给附近操作人员和设备造成极大危害。开关柜一般集中分布在高压配电室的若干区域，每个区域都标有安全黄线，机器人在非测试和操作状态下应位于黄线外侧。

斯莫林：由于大学鲜有很多资助机构，因而形成了判断的均一性。一所大学或大学系科不再能做出自身的判断。它们比过去越来越严重地依赖于研究小组和资助机构的判断、依赖于所谓“访问委员”的判断，那些委员是来自最著名大学的杰出科学家，并告诉研究者应该研究什么领域。因此，通过国内、国际所形成的一致看法来实现对研究方向更多的掌控。在像美国这样的大国，这样的情况更为主流；而在像加拿大和荷兰这样较小的国家则并不明显，仅仅因为她们比较小。这是我说的第一件事。

第二件所发生的事情是，在20世纪40年代至70年代之间，大学呈指数方式扩张，在这个时期发生的另一个变化是，来自各个联邦政府的许多资助得以注入，并显著地推动了科学的发展。在那一时期，获得一个学术职位并不困难，因此学术研究出现许多分化。我知道，那一时期的人们现在都退休了，他们从不需要找工作。他们从未有过任何工作焦虑感。如果那时你取得了博士学位，若想成为麦吉尔大学、哈佛大学或者其他一些精英学院的教授，尽管依然会有竞争，但是要在某处找到一个职位并不困难。因此，那时出现了某种分化，正是由于这种分化，学术界出现了针对任何难题的观点和方法的多样化，而这恰恰是学术界的应有之意。

然而突然之间，在1972年，大学的这种扩张停止了——我清楚地记得这个时间，一直在不断成长的年轻博士群体突然间仿佛身陷深渊。突然之间，学术职位没有了。这无疑是对科学的巨大打击。我认为在某种程度上这也是对所有领域的巨大打击。学术职位瞬间变得短缺。在这种氛围下，相对于能胜任职位的博士而言，有更多的博士处于在职前的培训状态。在这种氛围中，大学中形成了许多职业和竞争，他们雇佣那些会把工作做得最好并给大学带来资金的教员，以便维持并获取更多的资金。就任何事情来说，我认为有各种各样成为优秀科学家的方式。然而，由于有许多竞争和职业化，有关具备什么样的要素才能成为一名优秀科学家的一种较为狭窄的思想得以发展。你必须做出艰难的判断。你不得不在人与人之间进行比较。资助机构不得不拒绝大多数的申请者，等等。对一名优秀科学家的评判所建立的模式是，他(她)应是一位非常聪明的难题解决者。要成为一名非常聪明的难题解决者，这意味着，你是在托马斯·库恩所说的“范式”中工作，那里有定义明确的理论基础、实验环节和一套技术，而你就是在一个定义明确的领域内逐步地改进那些技术，这就是库恩所说的“常规科学”。

对于这类科学家，我所喜欢使用的一个术语来自埃里克·温斯坦(Eric Weinstein)，他是一位数学家和经济学家。他说，这样的人是“登山者”(hill-climbers)。你试图发现一个理论，而一个好的理论就是一座有一定高度的山。正确的理论就在某处的一座山上。每件要做的事情都被云雾笼罩着。有些人是优秀的登山者。你把他们放到一座山的旁边，他们会向上爬。基本的状况是，如果你以最快的登山者来明确你要雇佣的人的标准，假定山已被明确界定，那么，那个最快的登山者就是你要找的人。然而，结果是，你与盯着山顶的这群人一起竞争：为所能知道的爬山技术而争论不休，为选择哪一个山顶而互相诋毁；而真正的东西却隐藏于远方云雾笼罩的某座山峰中。为了到达山顶，你需要那些埃里克·温斯坦称为的“山谷穿行者”(valley-crossers)。当其他人都竞相追赶最快的人时，这些疯狂的人就会平静下来做事，因为他们不喜欢拥挤在一起；抑或他们有他们自己的想法，抑或他们嗅到了在某处或许是一个山谷或一片森林，就自行前往。他们中的许多人肯定会迷路，但那些拥有惊人才能的人会以某种方式发现新的山峰。你把他们放在山的旁边，他们平静地做事，但几年后，他们会比在其他某个地方的其他人达到更高的目标。沃特森(Watson)和克里克(Crick)就是这样的人。他们游荡进分子生物学领域。他们原来是物理学家。他们不曾有过专业训练。他们什么也不了解。他们从来没有用所涉及的技术工作过。他们仅仅是初学者，就是将一些事情放到一起来做而已；然而，如果他们不是这样的人，那么他们会彻底失败。爱因斯坦曾是这样的一个人。这就是他在想要得到一个学术工作时遇到麻烦的原因。玻尔也是这样的一个人。他是一位用奇怪方式谈话的三分之二的哲学家。

我的假设是，人们并没有充足的想法来确认要为那些“山谷穿行者”或者反叛者留有空间。令人心酸的是，没有很多这样的人。支持他们的所有开销不会很大，因为在基础物理学中，也许有50个这样的人，也许这个数字都太大。在生物学中，这样的人在世界上也许有几百人，他们启动他们实验室都有麻烦。如果我认为这在物理学中很糟糕，那么这在生物学中更恶劣。在其中，生物学助教从美国国家卫生研究所(NIH)获得第一笔资助的成功率是12%。这在过去曾经是很高的了。所以，成功的人倾向于参加一个已经确立的大研究项目，并且毫无疑问，系科会去寻找那些跟随已确立研究大方向的人，因为他们需要教员获得资助以确保其账单收支平衡。因此，我可以在不知情的情况下说，医学科学的进步比其可能有的发展要慢得多。但是我坚信，基础物理学的进步远远慢于其应有的发展。科学思想和科研项目就如同一个新公司，人们会希望资助机构更像风险投资家那样去思考科研项目的资助。这些项目是投资。如果你跟风险投资家交谈就会发现，他们明白，若只盯住技术发展的前沿，你投资的大部分项目都会失败。每一个微软公司、每一个成功的生物技术公司，都是在20个失败的企业中发展起来的。但是，别无选择。你只能这么做。如果你仅仅把钱投向微软，那么技术进步将会停滞。你必须对许多公司给予资助，你必须接受高发展和高回报所带来的高风险。弦论就是一个高风险高回报的事情，从某种意义上说，它也是我书中最为精彩部分的内容。当然，量子因果史、因果集合论(causal sets)、缠绕机理论(twister theory)、杰拉德·特·胡夫特(Gerard’t Hooft)的思想、阿兰·孔涅(Alain Connes)的非交换几何，都是这样的内容。在该书中你所能看到的是这些事情的一个集合。

凯里：你所指的这些事情是……

斯莫林：……描述量子引力的方法。

凯里：这些方法只有非常一般的轮廓。

斯莫林：是的。

凯里：受到支持的更少……

斯莫林：是的。

凯里：……较之弦论而言。

斯莫林：是的。

凯里：这就是为什么大多数人听说过我们、却从来没有听说过他们的原因。

斯莫林：是的。他们中的大部分有半打、一打或者20人。在你着手让数以千计的人去做某个研究时，所发生的事情之一是：当这个研究有新的、猜测性的观点出现时，这些人几乎全部都是多余的。许多年轻人会为此抱怨。许多年轻的弦理论家是高智商的人，他们相信他们正在做的事，知道他们正在做什么和为何这么做。但是平心而论，人们依旧能听到对他们的抱怨，说他们的研究项目过于直接、太时髦了。如果有问题在3年之内没有解决，那么对该研究的资助就会减少。继续从事该研究的人就不能获得教员职位，不能受邀就座于会议的要席以显示其新星的身份，因而问题依然无法得到解决。因此，即便是在弦论中，我的建议也更倾向于风险投资的观点：资助一些项目，但不能过滥。

凯里：斯莫林相信，处于理论物理学中心地位的弦论，其优势在于有两个重要力量，一是美国物理学使哲学关注边缘化的重要转向，二是当今学术机构的固守陈规和单一化。他提出的主张是呼唤知识分子独立精神和哲学思考的复活，他认为这些是20世纪物理学的特征。直到19世纪，物理学家仍被称为是自然哲学家，从某种意义上说，斯莫林认为这恰恰是对他们天职的保留。

他还认为，物理学和物理学家需要参与其他文化元素。对他来说，自然科学是文化的一部分，应该与艺术、社会科学和人文科学交流思想。我们一直在讨论他的著作《宇宙的生命》(The Life of Cosmos)、《通向量子引力的三条道路》(Three Roads to Quantum Gravity)、《物理学的烦恼》，这些著作试图将科学置于他所称为的“当代文化前沿”中。他最后说，他希望开展的对话一直在持续，尽管这种对话被一种他认为仍然过于流行的狭隘观点所限制。

斯莫林：在我的研究领域，许多科学家对研究领域之外的东西知之甚少，对于该领域中在他们职业生涯开始之前的历史和文献也毫无所知(我猜想在其他领域也是如此)。这太不幸了。我想你可能也会遇到这样的人，因为我们需要各种各样的人，但是太多那样的人会妨碍发展，因为他们被困于陷阱、山顶之中，无法摆脱。

但是，我试图开展的对话还在持续。在对话中我们所探寻的，是把这一对话扩展到文化的整个前沿。我这样说，并不合适，因为我也深陷其中。不过，我感觉到科学是这种文化前沿的一部分。随着文化的演化和进步，我们当中处于前沿的那些人(科学家、艺术家、社会理论家、建筑师、作家，等等)，他们彼此交流很多，这是我们在过于专门化和部门化中所失去的。这种对话可以在许多场所进行，诸如会议、交友、城市。城市是对话的一个场所。这是他们所需要的。作为一个纽约人来到多伦多，我对这个城市和在这里遇到的人(作家，剧场、影院和音乐会上的人，技术人士和政府官员)很感兴趣。相比伦敦和巴黎而言，多伦多更像纽约。它是一个更为开放、亲切的城市。在巴黎，你可能永远不会遇到与你不同的人。而在纽约，只要是在纽约，你就会经常遇到一些比你有趣的人，我发现多伦多也是这样的。所以，我认为我是幸运的，因为我能有幸作为社区的一员写出我的作品，并且通过这些作品的写作，我有幸结交的朋友越来越多，朋友圈越来越大。我所花费的每一个小时以及因思考所带来的烦恼都是相当值得的，我确信这也是你认同的。

(淮阴师范学院马克思主义学院王荣江译校。标题、摘要和关键词为译者所加。)

责任编辑：王荣江

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2014年度国家社科基金项目(14BZX023)。

李·斯莫林(Lee Smolin)，理论物理学周长研究所所长，《物理学的烦恼：弦论的出现，科学的衰落和下一个理论会是什么》(The Trouble with Physics :The Rise of String Theory,the Fall of Science and What Comes Next)一书的作者。