物理學的困惑 個體與互動

2021-09-01 08:21:31 字數 4127 閱讀 5726

中譯本.

彭羅斯並不是唯一為自己創造量子引力方法的一流數學家。 也許最偉大的一一當然也是最有趣的一健在的數學家是阿蘭・康尼斯. 我喜歡和阿蘭談話。有時我不明白他說什麼,但他深刻的思想和絕妙的笑話令我快樂無限。(那些笑話經常是**** 的,儘管有時說的是黑洞或討厭的卡丘流形。〉不過,雖然我不能總是理解阿蘭, 他卻總能理解我。他厲於那種思維敏捷的人,知道你想什麼,當然也能更好地說出你想說的話。儘管他和他的思想都那麼自在輕鬆,卻一點兒也不愛爭鬥,對別人的思想總是懷著真誠的好奇。阿蘭的量子引力方法要回到基礎,發明一種能完美統一幾何的數學結構與量子引力的新數學。這種數學我在第十四章 提起過,叫非對易幾何. 它在根本上統一了代數和幾何。只有像他那樣,既探索數學又創造性、戰略性地思考數學知識結構及其未來的人,才可能 創造那樣的思想。

費耶阿本徳相信科學足一種人類活動,是投機者的事業,他 們不遵從一般的邏輯或方法,而做任何能增進知識(不論你怎樣 定義)的事情。所以,他的大問題是:科學如何運作,它為什麼 運作得那麼好?即使他反對我的所有解釋,我覺得他熱情追求這個問題,不足因為他反科學,而是因為他關心科學。

幾年後,他得到乙個教師職位。他問乙個朋友,自己知道的很少,應該怎樣上課。朋友告訴他,把他認為知道的東西寫出來。他寫滿了一頁紙。朋友接著告訴他,拿第一句話做第一堂課 的主題,第二句話做第二課的主題,依此類推。就這樣,這位從物理學學生經過大兵和演員的人,成了哲學教授.

費耶阿本德開車送我們回伯克利校園。離開時,他給我們提 出了最後乙個忠告。「就做你想做的,不要管別的事情。在我的 經歷中,從來沒有花過五分鐘做我不想做的事情。」

費耶阿本德的言論遠非及時的清醒劑。如果我想做好科學, 我就必須認識到我有幸合作的人都是當代的大科學家。他們和所有大科學家一祥,是靠正確的思想和奮鬥取得的。如果你的思想正確並且為之奮鬥,總會取得成績的。不要浪費時間替自己難過,也別為愛因斯坦和玻爾傷感。沒人能幫助你,只有自己能發展自己的思想,也只有自己能為它們奮鬥。

相對論的質疑就談這些。如果量子論錯了,情況又如何呢? 這是整個量子引力計畫的軟肋。如果量子論錯了,拿它來結合引力就純粹是浪費吋間。有人考慮過這個問題嗎?

有的,其中乙個就是特胡夫特。還在烏得勒支做研究生時, 特胡夫特就和乙個年長的合作者一起證明量子的楊-公尺爾斯理 論是合理的,這個發現使整個標準模型成為可能,他的這些成就 當然贏得諾貝爾獎。那是他眾多關於標準模型的基本發現之一。 但最近10年他成了基礎問題的最大膽的思想家。他的主要觀點 是所謂的全息原理。在他的構想裡,沒有空間。發生在我們常想 象為空間的某個區域裡的每個事件,都可以表示為發生在包圍那 個空間的曲面上。而且,描述那個邊界世界的理論不是量子論, 而是某個他相信能取代量子論的確定性理論。

巴伯告訴我們,他在讀研究生時,在一次登山旅行的路上, 他突然想起時間也許是一種錯覺。於是他開始考察我們包含在廣義相對論裡的時間認識的根源。他意識到他疑慮時間本性就做不了傳統的學術研究,他也明白如果他要繼續研究那個問題,就必 須全心投人,而不能受常規物理學的壓力的干擾。所以他在距離 牛津乙個小時的小村莊買了一所舊農舍,還把新婚妻子帶來,安 心思考時間問題。大約10年後他才向他的同事們報告他的結果。 在那期間,他和妻子生了四個小孩,靠他做翻譯的鐘點工撫養他 們。他一周用來翻譯的時間不到20個小時,總是有很多時間思 考;這一點和學術機構的多數科學家一樣,他們除了教書和行政 事務外,也只有那麼多時間來思考。

為了與廣義相對論的時間意義發生聯絡,巴伯鑽進了那門學 科,回溯物理學和哲學的歷史。最後他構想出一種新理論,其中 的空間和時間只是乙個關係系統。他關於這個主題的**慢慢開 始受到關注,最終成為量子引力群體的榮譽一員。他將愛因斯坦 的廣義相對論重新解釋為乙個關係理論,這也正是我們領域的人 現在所理解的方式。

這還不是巴伯的全部工作,但已足以說明乙個成功預言家的 經歷與傳統的專業科學家有多麼大的不同。這樣的人不趕潮 流一一其實他們大概對學科還沒宥足夠的認識,根本不知道它的潮流是什麼。這樣的人,他們的動力不是別的,就是以前形成的 信念,確信別人遺失了某個關鍵的東西。他們的方法更有學術 性,因為他們只有通讀了困擾他們的問題的整個歷史,才可能想 清楚。他們的工作是高度專一的,不過需要很長的時間才能得到 一點結果。不管什麼結果都無助於他們的職業生涯。巴伯成熟 了,比多數職業科學家更多地改變了科學;但當多數物理學家在 謀求終身職位的時候,他卻沒有一樣可以炫耀的東西。

我們應該記住,如果巴伯和瓦倫提尼想掙乙個普通的研究職 位,就不可能有任何成就。如果做乙個普通的助手或助理教授, 就會為了贏得高階所必須的邀請和資助而拼命去發表文章、爭取 榮譽,結果是一事無成。但巴伯和瓦倫提尼碩果累累。他們一直 在思想,對乙個頑固的問題會比助理教授們想得更深、更專注。 當他們經過十年苦想破壁而出時,都會形成乙個嚴謹、獨創而成 熟的觀點,使他們很快產生影響。經過那些年的潛心鑽研,他們 得到了重要的新發現,樹立了自己的權威,成為了關心那些問題 的人們的核心。在事業之初(甚至以後)忍受長期的孤獨,是預言家們的基本經歷

有人說格羅藤迪克是目前健在 的最能幹、最富想象的數學家。他有過最不尋常的經歷。他具有 重大影響的一些貢獻都不曾公開發表,而是以數百頁信件的形式 寄給了他的朋友們,然後逐漸在能理解它們的小圈子裡傳播。他 的父母為躲避政治和戰爭而流亡他鄉;他是在第二次世界大 戰後的難民營裡長大的. 他在巴黎數學界嶄露頭角時,就像從天 上降下來的。短暫風光過後,他在20世紀70年代幾乎脫離了科 學生涯,至少部分是因為他反對數學為軍事服務。2023年,他完 全消失了,儘管謠傳他在庇里牛斯山隱居,但沒人知道他究竟在 什麼地方. 顯然,他是乙個極端的例子。但我們還是可以看到一 些優秀的數學家在聲名鵲起時表露在臉上的羨慕、驚奇甚至恐懼 的表情。下面是他對他一些經歷的描述:

我在那些動盪的年月學會了孤獨。但即使這個形式 也沒能真正表達我的意思。不管怎麼說我都不想學孤獨,理由很簡單:這類知識我在童年時就從沒忘過。那是我們毎個人與生俱來的基本能力。然而,在那孤獨的三年(1945~1948)裡,我沿著自己模索出來的路線,靠著自已的能力忘 我地工作,這為我帶來了強烈的自信〈不張揚然而持久〉,相信自己有能力做好數學,而與形成規則的任何共識無關, 也與任何時尚無關……我說這些的意思是,為了把握我想學 的東西,要靠自己的方式,而不要靠大大小小的派別. 不 論我本人所屬的派別還是因為任何其他理由自詡為權威的派 別一一所認同的觀念(公開的或默許的不管在中學還是 大學,那些無聲的共識讓我明白,我們不該自尋煩惱去擔心 諸如「體積」之類的名詞的真正意思是什麼,哪個是「顯然 不證自明的」、「普遍知道的」、「毫無疑問的」……正是以 這種「超脫」的姿態,才能成就自己而不是淪為共識的走 卒,才能拒絕困守在別人劃定的圈子裡. 正是在這種卓然 不群的行動中才能發現真正的創造力。所有其他事情就是理 所當然的了。

從那時起,我有機會在向我召喚的數學世界裡認識很多人,既有我的「長輩」,也有我這個年紀的年輕人,他們都 遠比我聰明,遠比我有「天賦」。我羨慕他們的才能,運用 新思想就像玩把戲,彷彿從搖籃裡就開始熟悉它們了. 而 我自己卻感覺笨拙甚至痴呆,痛苦地徜徉在崎嶇的路上,就 像一頭笨牛面對一座望不到頭的大山——那盡是我決心要學 的東西,也是我覺得無法理解其本質的東西,無法追隨到底 的東西。其實,我本人幾乎沒有什麼特質能算聰明學生,既 不能贏得競賽的名聲,也不能輕鬆消化多數可怕的學問。實際上,多數我判斷比我聰明的同志都成了著名的數學 家。不過,從30年或35年後的觀點看,我可以說他們在我 們今天的數學留下的印跡還不太深刻。他們都做過很多事 情,通常還是很美妙的,不過那些都在他們之前就已經開始了,而他們也沒想破壞它們。他們不知不覺地陷入了那些看 不見的牢固的小圈子,將特定環境的世界劃定在乙個給定的 區域。想要打破這些界線,他們必須重新發現自身的那種與 生俱來的(和我一樣的〉能力:忍受孤獨

多年過去了,我想我終於可以明白地說那吋到底是什麼驅使我脫離超引力的。我讀愛因斯坦的原著學物理,對滲透到革命性的新物理學統的那種思想有種特別的體驗。我希望的新統一應該從乙個深層的原理出發,就像慣性原理或等效原理。從這一點看問題,我們能獲得深刻而令人驚奇的洞察,發現原來不相干的兩個事物在根本上是同一樣東西。能量就是質量,運動與靜止不可區分,加速度與引力是一樣的。

當我回顧30年來我所熟悉的那些人們的科學生涯時,越發感到科學生涯的抉擇依賴於人的個性。有些人樂於跨越下一步, 把一切都獻給它,從而為飛速發展的領域做出重要貢獻。另一些人可沒那麼急躁。有些人容易犯糊塗,所以做什麼都要反覆思量,這要費很長的時間。你大概以為我們比這些人高明,可別忘了愛因斯坦也是屬於他們的。根據我的經驗,真正令人震撼的新思想方法往往來自這樣的人群。還有一些人–我屬於這第三類:只顧走自己的路,他們特立獨行,只是因為不願意像有的人那樣為了站在贏家的一邊而加入某個領域。所以,當我與別人的作為相左時,也不再感到煩惱,因為我發現乙個人的性情幾乎完全決定了他做什麼樣的科學。幸運的是,科學需要來自不同類別的人物的貢獻。我逐漸認識到,那些能把科學做好的人是因為他們選擇了適合自己的問題。

讀《物理學的困惑》的思考

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