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梁晶晶是名很优秀的战士,藏身的本领自然很高。 .太空船绕了一圈,看不到有人影,几个人只能怏怏而回。

2015年12月初,上百名世界上杰出的科学家、哲学家和理论物理学家们集聚一堂,在德国慕尼黑大学召开了会议,讨论基础物理学如今面临的科学理论界定的问题。

一年前,物理学家ge ellis和joe silk在《自然》杂志上发表了一篇引起争议的文章,倡议召开一个这样的研讨会(见煎蛋《无法被证实的科学理论是否应被看作是哲学?》)。

诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯(david gross)在开幕演讲上试图告诉大家哲学对物理学没有帮助。他引用理查·德费曼(richard feynman)的话说,“像是鸟儿们需要鸟类学家一样,物理学需要哲学家。”

但现实中的基础物理学研究正在面临挑战。

戴维·格罗斯在演讲。(laetitia vancon / quanta magazine)

在过去的几十年里,弦理论一直被理论物理学爱好者所热衷讨论。弦论成为了美国80年代后物理学界最有影响力的理论。无数装帧精美的科普书籍,恢宏大度的电视节目,气吞虹蜺的ted talks都以它为焦点。资深的理论物理学家们用简单的语言来介绍它,让普通民众爱上了这个不需要通过复杂公式来理解的理论。

而此次慕尼黑会议得出的结论是,弦理论还没成为一个科学理论。

“你以后别『乱』说,艾米莉,”回到地下城下了太空船后,项紫丹对艾米莉说:“哥要是狠心,还会出去找?”

用风靡全球的纪录片《优雅的宇宙》中的话解释,在弦理论中,世间所有的物质和能量都是由10^-36m大小的振动的弦和“膜”构成的。绝大多数有关弦论的公式是建立在11维空间之中。1974年史瓦兹(john schwarz)发现了弦论与重力之间的联系;1995年爱德华·威滕(edward witten)又提出了m理论,进一步丰富了弦理论。

人类可观测到宇宙中范围相当大的一部分(白**域), 但现代物理学正在对这范围以外的地方进行研究(灰**域)。(tynan debold / freepik / quanta magazine)

反对弦论的人们认为,物理学家们不应该把精力放在那些现阶段已经知道无法用实验证明的研究之上。60年代以来,没有发现任何能证明弦论的实验(如预计未知粒子的质量),与弦论相关的多宇宙论更是超越了现实世界的范畴。

“但他没有认真找,”艾米莉说。

问题回到了经验主义(empirici**)与理『性』主义(rationali**)之间的辩论。物理学家和弦理论家作出了不同的选择。而在过去,理『性』主义者的理论最终大多都被无情地证伪。在近年,暴涨理论已经被认定为不科学,就是因为该理论宽泛至无法与现有观测产生关联。

弦理论的坚定支持者、哲学家richard dawid是那篇《自然》杂志上的文章批评的对象之一。他持有的“非证实『性』理论评估”(non-empirical theory asses**ent)在理论物理学界有着悠久的历史,但缺乏坚实的哲学依据。此次会议过后dawid仍然没有改变自己的看法,但其余的专业人士达成了共识。

参与会议的哲学家和物理学家们赞同ellis和silk的观点——人们必须意识到实证检验(empirical testing)与非科学的界限。虽然在当下,超弦理论的倡导者仍在领域内有着至高地位。但数学的天地如此广阔,宇宙存在那么多的可能,人们不应该只将目光放在弦理论之上。

“闭嘴吧艾米莉!”项紫丹有点冒火了:“你还想折腾什么?看看现在,我们只剩下四千多人了,琼斯人经过千万年的星际旅行,人口还有五位数,可我们啥也没干,自家伙里把人都折腾完了,还想干嘛?”

唯心和唯物?

这似乎是哲学范畴的内容,不应该拿到物理世界来讨论,理应与物理世界绝缘!但是,当你看过电子的神出鬼没,看过薛定谔所说的猫,你就会不经意间对这个话题拥有浓厚的兴趣。薛定谔的猫在我们的辩证唯物主义的观念下,是违反我们的正常逻辑思维的。但是,即便如此,量子论下的世界从来就是让人困『惑』的,也正如玻尔所言,“如果某个人对量子力学没有产生过困『惑』,那他就从来没有懂过量子力学”。量子力学颠覆了我们对这个世界的传统观念,但是宏观世界下的我们却终究还是无法摆脱宏观世界对我们的束缚。

就拿费恩曼在对电子行为的描述来说,电子几乎成了通灵大师,他几乎可以同时出现在两个位置上,这在我们的现实世界中几乎是不可想象的,我们不可能同时既在北京又在上海,这在逻辑上就存在问题。就在我们确信这不是现实的时候,1995年美国科学家成功的将6个铍离子达到了这种状态。于是,量子论几乎要把我们『逼』疯了,科学家很难置信自己所观察的现象。但是,如果按照唯物辨证法来看,这就是客观事实,它不会以我们人的意志所转移。

科学家发表一个学说和理论,他们不是天马行空的『乱』想,即使『乱』想还是得回到数学推导上,而且这种理论还要有一定的事实基础。但是,不得不说,理论物理这种学科,自从爱因斯坦开了先河后,似乎就有点一发不可收拾了,尤其在那些目前技术手段还不能观察到的地方,比如黑洞,平行宇宙、弦、多维空间以及微观基本粒子的具体运动轨迹等等。科学家在各自的理论中都进行了一定数学推导和验证,而且也确实得到了一定的数据支持,但是我们同样知道,一次两次的单个数据支持还是没法彻底说服我们,并让我们认为这种现象就是宇宙的普遍规律。再加上,从量子论以来的研究历程,我们发现,无论是最初的将电子运动轨道化的旧量子论,还是逐渐发展起来的弦论,在这些理论的发展过程中都经历了修改和发展。尤其是弦论以来的研究,科学理论的发展要远远领先于实验数据观察,当年爱因斯坦构建自己的狭义相对论和广义相对论时都是以现有数据来构建理论的,简单而言就是理论发展在数据支持以后,所以我们能够看到爱因斯坦理论的普适『性』和一定程度上的确定『性』。但这是否就认为弦论就是胡说八道了?显然不完全是,即使有一部分科学家这么认为,但也不能完全这么认为!

在面对这样一种情况,我们就不禁自己问自己,这真是我们所看到的世界吗?唯心和唯物这类话题的辩论居然也会跑到号称“唯物辩证”的物理学中。我们知道,我们现在的观察的最小尺度停留在质子水平。虽然我们能够证实和观察到一些比质子要小的瞬时基本粒子(存活时间极短的粒子),但是要这种短寿命粒子进行研究简直难如上青天。所以,在这种情况下,微小粒子的研究,就不得不借助模型和宏观化,于是,一些以宏观事物命名的东西得以出现,比如当下最火的弦论,就是拿琴弦的弦来对应这种夸克以下的能量振动线。即使我们知道,这些被命名的东西其实与宏观世界是有着本质区别的,但是我们大脑在思考时,在构建对那种未知世界的理解方式时,不得不带有宏观上传统上的一些理解。在这种情况下,你很难说明,这个未知世界到底是唯物的,还是唯心的。

艾米莉不敢吭声了。一直以来,在情侣堡垒,项紫丹一直就是大姐大。她虽然不对姐妹们甩脸子,但做事平和公正很会照顾人,十几个姐妹在一起,大家都听她的。这会儿看到她沉下脸了,艾米莉自然而然的不敢多说了。

我们感知到世界,是因为我们的感官器官感知以及大脑的认知。大脑对这世界信息处理后的世界就一定是世界原来的样子吗?不一定吧,正如爱因斯坦说,世界极有可能就是我们的错觉。每当人们看到这样一种论调之后,就会产生相对应的一种悲观论调:既然世界是错觉,在错觉中的我们活着还有什么意义?

“去吧,去干你该干的事……”看到艾米莉低头不语了,项紫丹的脸『色』也恢复了平和:“我去看一下哥……他难受也会躲起来一个人难受不让人看到的!”

人世天劫

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