M-理论、弦理论是唯一的选择

时间:2023-11-21 13:09:03

埃里克·温斯坦(Eric R.Weinstein):数学家、经济学家,泰尔资产管理公司(Thiel Capital)常务董事。

M-理论、弦理论是唯一的选择

最早要抛弃的科学理论是什么?如果用经济学家的眼光来看,毋庸置疑,一定就是那种在思想市场上存在着最大套利机会的理论。顺着这样的思路,我们不能只寻找错误,而是应该去寻找那些害群之马,它们让科学家满怀激情和忠诚之心,却行陷科学于困境之事,就好比生物学家那个文绉绉的术语“干扰性竞争”一样。大家已经对“万有理论”达成了共识,而且很难再找到比“万有理论”更合适的理论了,它既虚无缥缈而又能解释万物。当然它现在被重新诠释过,变成了“量子引力”的同义词。如果大自然想要以委婉的方式告诫人类“别忘了在量子化引力之前还有别的事要做”那她是如何传递明确的信息让伟大的尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)父子接二连三地获得诺贝尔奖的呢?

先回顾一下:现代物理学是用一张三脚凳支撑着的,其中三条腿都基于古典几何学,是由爱因斯坦、麦克斯韦和英国理论物理学家保罗·狄拉克(P.A.M.Dirac)分别制作的。后两条腿可以融合为关于力与物质的量子理论,“标准模型”就是由此而来。然而,第一条腿顽固地拒绝量子化的改造,一个半量子化的、不稳定的半吊子三脚凳根本无法立足。正是玻尔的信徒,不惜一切代价地说服爱因斯坦的信徒皈依了量子理论,这才使得这张三脚凳重获平衡。

不过,实事求是地说,在那些较真爱因斯坦必须向波尔鞠躬的狂热者当中,还是有一些人提出了虽然聒噪、但是合理的挑战。持量子优越论观点的人声称,尽管量子论一路走来,惨败的事例比比皆是,但是弦理论仍旧是唯一的选择。原因很明了——基础物理越来越艰难,没人能拿出另外一个替代品。假如我们认为这种说法不值得相信,我们就必须老老实实地付出努力,弄出个拿得出手的东西来替换,否则到头来就是竹篮打水一场空。

但我为什么相信通往真理必另有蹊径呢?看看吧,除了对敬爱的爱因斯坦的愚忠外,我们对广义相对论的精确形式也有些过于虔诚了。例如,如果在对三脚凳改造前,我们就仔细看看三条腿的曲率及几何形状的话,就会有惊人的发现:在任何量子的概念被引入前,在古典几何层面,这些凳子腿相互之间在细微之处是不相容的。爱因斯坦的凳子腿最节约、最强健,并且清楚地显示了对空间函数的关注,而这些均来自由德国的伯恩哈德·黎曼(Bernhard Riemann)所创建的“内蕴几何学”。

麦克斯韦和狄拉克的凳子腿从某种程度上来说更具装饰性,更追求形式的自由感,而这是来源于由阿尔萨斯·查尔斯·埃里斯曼(Alsatian Charles Ehresmann)首创的“辅助几何学”(auxiliary geometry)。这让我们很自然地想到一个截然不同的问题:如果量子理论和现有理论的不兼容只是一个表象,真正的症结是数学家埃里斯曼及黎曼之间的几何冲突,而并非是物理学家爱因斯坦与玻尔的不兼容,那又当如何呢?如果是这样就更糟了,这样一来就没有什么东西是可以量化的了。如果所有这三条腿理论在几何层面都存在着细微的、不完整的地方,那么量子理论就只能等着统一的几何理论问世吗?

如果答案是这样的,那就不能期望这是个通用的几何理论,因为从某种意义上说,这三个现存的理论在各自领域中,都代表着最简单的可能性。这种统一可能会引出一种新的数学工具来整合两个主要的几何学派。只要被观察的世界能够以非常特殊的形式表现出来,这种数学工具就能和物理学相关联。令人高兴的是,随着中微子质量、暗能量、暗物质的发现,看上去我们所见的世界越来越能够适应这样的混合理论了。

由此看来这条路行得通!但是这并不是唯一值得探究的思路。诚然,最终可能只有一个统一的理论,但是就如登山一样,如果每次都只从一侧的山峰向上攀爬,那么我们能达到的顶峰一定是寥寥无几的。物理学有其自由放任的一面,我们应该让其回归到自然状态,只有这样,当独立研究者探索真正有趣的想法时,他们才会相信大型的研究机构可以提供一个思想与资源共享的环境,而且不会排挤、孤立他们。要知道,这些处于萌芽状态的想法往往会带来新的方向。不幸的是,很多研究机构对新计划、新声音往往采用人为的、严格的标准,理论物理学家并不能确保他们有充分的自主性,实际上鼓励他们发展非实用的、不确定的纯理论成了一句很苍白的话。而与此同时,我们只能年复一年地让M-理论强撑门面,套用一句打高尔夫球时的俗语:反正最后一击失败后还能再来次“加击”。再不行就明天继续练习,做一天和尚撞一天钟嘛。

手捧弦理论的理论学家们,双眼闪亮,动不动就对着年轻的竞争者近乎取乐地叫着,“预测!”“可证伪性!”或者“同行审议!”然而,对那些有潜力的研究计划来说,结果往往就像俗语所说的:对你是取乐,对我是生存。考虑到已经围绕量子引力做了大量自我感觉良好的研究,没有人会愿意也没必要明确地抛弃M-理论,毕竟其中还是包含着很多有价值的思想的。如果将M-理论比作物理学这辆自行车上的安全轮,这样的辅助措施通常是交给物理学大家庭里刚入门的新手的,而现在它已经被人把持了几十年了。我们需要坚持的,就是将安全轮移交给新的人选,放手让他们去骑行,这样他们才能肩负这振兴物理学家园的重任。我们不怕麻烦,我们可以等,当没有什么余地可以留给位高权重的鼓吹者们时,让我们拭目以待,看看M-理论究竟是不是唯一的选择,最后到底是谁低头,大自然到底站在哪一边。