斯坦福大学物理学家伦纳德·萨斯坎德热衷于发现能够变革物理学现状的观点。四十年前，他与人共同创立了弦理论，该理论最初遭到嘲笑，但最终成为自然统一理论的主要候选理论。多年来，他反驳了斯蒂芬·霍金的猜想，即黑洞不仅吞噬物体，还会将它们磨成碎片，无法恢复，这违反了量子力学。霍金最终让步。他还帮助发展了基于他所谓的弦理论“景观”的平行宇宙的现代概念。这破坏了物理学家将宇宙解释为基本原理的独特结果的梦想。
寻求理解最深层现实的物理学家现在在一个很大程度上由萨斯坎德构建的框架内工作。但在此过程中发生了一件有趣的事情。萨斯坎德现在想知道物理学家是否能够理解现实。
萨斯坎德担心现实可能超出我们有限的可视化能力。他不是第一个表达这种担忧的人。在20世纪20年代和30年代，量子力学的创始人分裂成实在论和反实在论阵营。阿尔伯特·爱因斯坦和其他实在论者认为，物理学的全部意义在于提出一些客观现实的精神图景，尽管这些图景可能是不完美的。尼尔斯·玻尔等反实在论者表示，这些精神图景充满了危险；科学家应该将自己限制在做出和测试经验预测上。萨斯坎德认为，现代物理学的矛盾和悖论证明了玻尔的谨慎是正确的。
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导致萨斯坎德得出这一结论的一件事是他的黑洞互补原理，该原理认为，对于落入黑洞的物体的命运存在固有的歧义。从落入物体自身的角度来看，它会毫无阻碍地穿过黑洞的边界或视界，并在到达黑洞的中心或奇点时被摧毁。但从外部观察者的角度来看，落入的物体会在视界处被焚毁。那么到底发生了什么？根据黑洞互补原理，这个问题毫无意义：两种解释都是有效的。
支持反实在论的相关观点是萨斯坎德和乌得勒支大学诺贝尔奖获得者杰拉德·特·胡夫特在20世纪90年代中期提出的全息原理。它认为，时空任何体积中发生的事情都可以用其边界上发生的事情来解释。尽管我们通常认为物体在三维空间中快速移动，但我们也可以同样地认为它们是在二维表面上滑动的扁平斑点。那么，哪个才是真正的现实：边界还是内部？该理论没有说明。在这种全息猜想中，现实是透视的。
为了更好地理解硬证据和未经证实的猜想之间的张力如何在物理学前沿发挥作用，我们请萨斯坎德解释了他的想法是如何演变的。
大众科学：一个布朗克斯水管工的儿子是如何最终质疑现实本质的？
伦纳德·萨斯坎德：我是一个坏高中生。我的数学非常好，但我是一个坏孩子，而且惹了很多麻烦。结果就是我不被允许选修正规物理学。我被告知我必须选修汽车物理学。但在大学里，那是一所工程学院，我上了我的第一门物理课程。我只是比任何人都优秀得多，包括教授。幸运的是，我能做他做不到的事情并没有成为我们之间争论的焦点。但后来我实际上被一位工程学教授告知，他不认为我适合当工程师，这是正确的。我问他，“我应该做什么？” 他说，“嗯，你非常聪明。你应该成为一名科学家。”
你上过哲学课吗？
是的，我在大学里上过。我对其中的一些概念非常着迷。当我真正被物理学吸引时，我对哲学的兴趣就消失了。
你喜欢哪些科学哲学家吗？
我是我认识的少数几个喜欢托马斯·库恩的物理学家之一。他部分是科学史学家，部分是社会学家。他基本掌握了科学范式转变时会发生什么的基本思想。视角的彻底改变突然发生。全新的思想、概念、抽象和图景变得相关。相对论是一次重大的范式转变。量子力学是一次重大的范式转变。因此，我们不断发明新的实在论。它们永远不会完全取代旧思想，但它们确实在很大程度上被那些更好用、更好地描述自然、通常非常陌生、让人们质疑“现实”是什么意思的概念所取代。然后，下一件事随之而来，并将此颠倒。我们总是惊讶于旧的思维方式，我们拥有的线路或我们可能创造的数学线路，根本无法帮助我们。
在所有这些重塑中，客观现实这样的东西还有空间吗？
每位物理学家都必须有一种感觉，即世界上存在客观事物，而我们的工作是去发现这些客观事物是什么。我认为，如果没有客观现实的感觉，你就无法做到这一点。客观性的证据是实验是可重复的。如果你踢一块石头一次，你的脚趾会受伤。如果你踢一块石头两次，你的脚趾会受伤两次。一遍又一遍地用石头做同样的实验，你会重现同样的效果。
话虽如此，物理学家几乎从不谈论现实。问题是，人们倾向于用“现实”来表示的东西，更多地与生物学和进化以及我们的硬件和神经结构有关，而不是与物理学本身有关。我们是我们自己神经结构的囚徒。我们可以可视化某些事物。我们无法可视化其他事物。
爱因斯坦的抽象四维几何很难具体地可视化。它通过数学关系变得可视化。当相对论突然出现时，在许多人看来一定是： “真实”时间怎么了？“真实”空间怎么了？它只是混入了这种有趣的东西，但有规则。重点是存在清晰而精确的数学规则，这些规则是从中抽象出来的，这些规则幸存了下来，而旧的现实概念消失了。
所以我说，让我们摆脱“现实”这个词。让我们在没有“现实”这个词的情况下进行整个讨论。它妨碍了事情。它唤起了一些很少有帮助的东西。“可重复”这个词比“真实”更有用。
量子力学呢？根据该理论，以相同的方式踢同一块石头实际上可能会产生不同的结果。
这是最重要的问题，不是吗？量子力学中有两件事颠覆了我们对经典现实的理解。一个是纠缠。纠缠所说的是非常奇怪的事情：你可以了解关于一个复合系统的一切，但仍然不了解关于各个组成部分的一切。这是一个很好的例子，说明我们是如何在生物学上没有做好抽象准备的，以及我们的现实感是如何被扰乱的[参见弗拉特科·韦德拉尔的“生活在量子世界中”；大众科学，六月]。
真正猛烈冲击经典现实观念的另一件事是海森堡不确定性原理。如果你试图将一个物体描述为同时具有位置和动量，你就会遇到麻烦。你应该认为它具有位置或动量。不要试图两者都做。
这就是物理学家所说的“互补性”吗？
完全正确。事实证明，黑洞事件视界的数学与不确定性原理非常相似。同样，这是一个“或”与“和”的问题。在完全经典的层面上，某物落入黑洞，某物没有落入黑洞，诸如此类。黑洞外有东西，黑洞内有东西。我们了解到，这是错误的思考方式。不要试图思考视界外发生的事情和视界内发生的事情。它们是对同一事物的冗余描述。你用一种方式描述它，或者你用另一种方式描述它。这意味着我们必须放弃旧的观念，即一条信息位于确定的位置[参见伦纳德·萨斯坎德的“黑洞和信息悖论”；大众科学，1997年4月]。
如果我理解正确，全息原理将黑洞的互补模型扩展到宇宙。
是的。假设我们想要非常精确地描述某个系统。为了以高精度探测，你需要高能量。当你试图获得越来越高的精度时，最终会发生什么，你将开始创建黑洞。黑洞中的信息都在黑洞的表面上。因此，你对系统进行的描述越精细，你最终会将信息放置在边界上。
对现实有两种描述：要么现实是被边界包围的时空主体，要么现实是边界的面积。那么哪种描述是真实的？无法回答这个问题。我们可以将物体视为本体空间中的物体，也可以将其视为围绕它的边界上复杂的、混乱的信息集合。不是两者都有。而是两者之一。它是一个事物到另一个事物的令人难以置信的混乱映射。
弦理论的最初目标是为现实提供独特的解释。现在它给了我们多重宇宙。发生了什么事？
很大一部分物理学界已经放弃了试图将我们的世界解释为独特的、数学上唯一可能的世界。目前，多重宇宙是唯一的选择。并非每个人都在研究它，但没有针对它的连贯、尖锐的论点。
1974年，我对科学共识是如何形成的有一个有趣的经历。人们正在研究尚未经过检验的强子理论[亚原子粒子，如质子和中子]，即所谓的量子色动力学或QCD。在一次物理学会议上，我问：“你们这些人，我想知道你们对QCD是正确的强子理论的概率的看法。” 我做了一个民意调查。没有人给出的概率超过5%。然后我问，“你们在做什么？” QCD，QCD，QCD。他们都在研究QCD。共识已经形成，但出于某种奇怪的原因，人们想表现出他们怀疑的一面。他们想变得强硬。围绕多重宇宙的观点也存在同样的情况。许多物理学家不想简单地承认并说，“看，我们不知道任何其他选择。”
宇宙非常非常大。凭经验我们知道，它的体积至少是我们永远无法看到的部分的1000倍。宇宙暴胀概念的成功开启了宇宙在大尺度上是多种多样的可能性。弦理论提供了可以以无数种方式组合在一起的Tinkertoy元素。因此，寻找解释为什么我们世界的一部分恰好是现在这个样子的解释是没有意义的，因为世界上还有其他部分与我们所在的部分不完全相同。不可能对一切事物都有普遍的解释，就像不可能有定理说行星的平均温度是华氏60度一样。任何试图计算证明行星温度为华氏60度的人都是愚蠢的，因为那里有很多行星的温度不是这个温度。
但是没有人知道多重宇宙的底层规则。这只是一种图景。没有人知道如何预测性地使用它。这种永恒暴胀的过程只是产生一个又一个又一个气泡，并产生任意数量的各种气泡。因此，这意味着一个与另一个的概率是无穷大除以无穷大。我们希望有一个概率分布，说明一个比另一个更可能，然后做出预测。因此，我们已经从一方面看起来非常引人注目的图景，转变为荒谬地试图测量无穷多的概率。如果它要失败，那将是因为这个原因[参见保罗·J·斯坦哈特的“暴胀辩论”；大众科学，四月]。
有可能做理论物理学而不进行哲学思考吗？
大多数伟大的物理学家都有相当强的哲学一面。我的朋友理查德·费曼讨厌哲学，讨厌哲学家，但我很了解他，他有很深的哲学一面。你选择思考的问题受你的哲学倾向的影响。但我也强烈地感觉到，惊喜会发生，并将你的哲学偏见颠倒过来。人们认为科学有明确的规则：你做实验，你得到结果，你解释它们；最后，你得到了一些东西。但科学的实际过程与任何其他事情一样，都是人为的、混乱的和有争议的。