斯蒂芬·沃尔弗拉姆责怪自己没有更早地改变物理学的面貌。
这位从物理学家转行为软件企业家的人士说：“我确实责怪自己 20 年前没有做这件事。” “公平地说，我也责怪物理学界的一些人在 20 年前试图阻止它发生。他们成功了。” 早在 2002 年，经过多年的努力，沃尔弗拉姆自费出版了 1200 页的巨著《一种新的科学》，详细阐述了自然界按照超简单的计算规则运行的总体思想。这本书一问世就成为畅销书，并获得好评。《纽约时报》称其为“一流的智力刺激”。但沃尔弗拉姆的论点很少有科学家接受。他们的工作继续进行，而他则回去经营他的软件公司 Wolfram Research。事情就一直保持这样——直到上个月，在令人兴奋的新闻报道（以及一篇 448 页的预印本论文）的伴随下，沃尔弗拉姆宣布了一条基于他的非传统思想的可能的“通往物理学基本理论的道路”。物理学家们再次不相信——他们说，这在很大程度上是因为现有的理论比他的模型做得更好。
沃尔弗拉姆的新方法的核心是对宇宙的计算图景——宇宙遵循的基本规则类似于计算机代码行。这段代码作用于一个图，一个点与点之间连接的网络，随着代码的数字逻辑向前推进，一步一步地增长和变化。根据沃尔弗拉姆的说法，这个图是宇宙的基本物质。从一个小图和一小组规则的 humble 开始，可以迅速出现极其复杂的结构。他在一篇总结这一想法的博文中写道：“即使一个系统的基本规则非常简单，整个系统的行为也可能在本质上是任意丰富和复杂的。” “这让我思考：宇宙会以这种方式运行吗？” 沃尔弗拉姆和他的合作者乔纳森·戈拉德，剑桥大学物理学博士候选人和 Wolfram Research 的顾问，发现这种模型可以重现量子理论和爱因斯坦广义相对论的某些方面，这两者是现代物理学的两个基本支柱。
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但沃尔弗拉姆的模型纳入当前公认物理学的能力不一定那么令人印象深刻。“这是一种无限灵活的哲学，无论任何人说物理学的真相是什么，他们都可以断言，‘哦，是的，你可以将类似的东西嫁接到我们的模型上’，”德克萨斯大学奥斯汀分校的量子计算机科学家斯科特·阿伦森说。
当被问及此类批评时，戈拉德在某种程度上表示同意。“我们只是在做一些拟合，”他说。“但我们这样做只是为了我们可以真正去进行系统化的搜索”，以寻找符合我们宇宙规则的特定规则。
然而，沃尔弗拉姆和戈拉德尚未找到任何符合这些要求的计算规则。如果没有这些规则，他们就无法做出任何明确的、具体的、可以进行实验验证的新预测。事实上，批评者认为，沃尔弗拉姆的模型甚至还没有重现传统物理学最基本的定量预测。“[量子物理学和广义相对论]的实验预测已经得到许多小数位的证实——在某些情况下，精度达到[百亿分之一]，”麻省理工学院的物理学家丹尼尔·哈洛说。“到目前为止，我没有看到任何迹象表明可以使用沃尔弗拉姆提倡的简单类型的[计算规则]来做到这一点。他声称的成功充其量只是定性的。” 此外，即使是定性上的成功也是有限的：现代物理学中至关重要的特征在该模型中缺失。它可以定性地重现的物理学部分主要是因为沃尔弗拉姆和他的同事一开始就将它们放入其中。阿伦森说，这种安排类似于宣布，“‘如果我们假设一只兔子会从帽子里出来，那么值得注意的是，这只兔子会从帽子里出来’。” “然后[继续]没完没了地谈论它是多么了不起。”
毫不奇怪，沃尔弗拉姆不同意。他声称他的模型已经复制了大部分基本物理学。“从一个极其简单的模型中，我们能够重现狭义相对论、广义相对论和量子力学的核心结果，”他说，“当然，这些结果在过去一个世纪中导致了如此多精确的物理学定量预测。”
即使是沃尔弗拉姆的批评者也承认他在至少一件事上是对的：简单的计算规则可以导致如此复杂的现象，这确实很有趣。但是，他们赶紧补充说，这绝不是一个原创发现。哈洛说，这个想法“可以追溯到沃尔弗拉姆之前很久”。他引用了 20 世纪 30 年代计算机先驱艾伦·图灵和 20 世纪 50 年代约翰·冯·诺伊曼的工作，以及 20 世纪 70 年代初数学家约翰·康威的工作。（康威是普林斯顿大学的教授，上个月死于 COVID-19。） 与此相反，沃尔弗拉姆坚持认为，他是第一个在 20 世纪 80 年代发现几乎无限的复杂性可以从简单规则中产生的。“约翰·冯·诺伊曼，他绝对没有看到这一点，”沃尔弗拉姆说。“约翰·康威，也是一样。”
从神童到浪子科学家
沃尔弗拉姆于 1959 年出生于伦敦，是一位神童，曾在伊顿公学和牛津大学学习，然后在 1979 年在加州理工学院获得理论物理学博士学位——年仅 20 岁。获得博士学位后，加州理工学院立即聘请沃尔弗拉姆与他的导师一起工作，其中包括物理学家理查德·费曼。“在这个领域，我不认识任何其他人像沃尔弗拉姆博士那样具有广泛的理解力，”费曼在 1981 年推荐他参加首轮麦克阿瑟“天才奖”的信中写道。“他似乎研究过所有内容，并且对任何主题都有一些原创或谨慎的判断。” 沃尔弗拉姆获得了该奖项——21 岁，成为获得该奖项的最年轻的人之一——并成为加州理工学院的教员，然后成为新泽西州普林斯顿高级研究院的长期成员。在后者工作期间，他对简单的计算系统产生了兴趣，然后在 1986 年搬到伊利诺伊大学，创办了一个研究中心，研究复杂现象的出现。1987 年，他创立了 Wolfram Research，不久之后，他完全离开了学术界。这家软件公司的旗舰产品 Mathematica 是一款功能强大且令人印象深刻的数学软件，已售出数百万份，如今在世界各地的物理学和数学系几乎无处不在。
然后在 20 世纪 90 年代，沃尔弗拉姆决定重返科学研究——但没有传统研究环境提供的支持和投入。据他自己说，他把自己封闭了大约十年，在他的一小队员工的协助下，整理出了最终成为《一种新的科学》的书稿。
该书出版后，媒体被这位从荒野归来的英雄局外人单枪匹马地改变所有科学的浪漫形象所迷惑。《连线》杂志在封面上称沃尔弗拉姆为“破解万物代码的人”。《纽约时报》宣称：“沃尔弗拉姆赢得了一些吹嘘的权利。” “没有人比他对这种思考世界的新方式做出更具开创性的贡献。” 然而，当时和现在一样，研究人员在很大程度上忽视和嘲笑了他的工作。“科学家们有一种传统，即在走向衰老时提出宏大的、不可能的理论，”已故物理学家弗里曼·戴森在 2002 年告诉《新闻周刊》。“沃尔弗拉姆的与众不同之处在于他在 40 多岁时就这么做了。”
沃尔弗拉姆的故事正是许多人想听到的那种，因为它符合他们已经知道的科学史剧性故事的熟悉节奏：孤独的天才（通常是白人男性），在默默无闻中辛勤工作，被权威机构拒绝，从孤立中走出来， triumphantly 掌握了真理的一部分。但这很少——甚至从未——是科学发现的实际展开方式。科学史上有一些例子表面上符合这种形象：想想阿尔伯特·爱因斯坦在 20 世纪初作为瑞士专利局的默默无闻的职员，为了相对论而辛勤工作。或者，举一个更近期的例子，考虑一下数学家安德鲁·怀尔斯在他的阁楼里工作多年来证明费马最后定理，然后在 1995 年最终宣布了他的成功。但是，将这些发现描绘成独行天才的工作，虽然很浪漫，但掩盖了科学的真正工作过程。科学是一项集体努力。爱因斯坦与他那个时代的研究人员保持密切联系，而怀尔斯的工作遵循了其他数学家在他开始工作前几年铺设的道路。他们两人都是更广泛科学界的积极、 regular 参与者。即便如此，他们仍然是规则的例外。大多数重大的科学突破都远更具协作性——例如，量子物理学是由世界各地数十位物理学家在四分之一世纪的时间里缓慢发展起来的。
“我认为，物理学家都在寻找他们将发现万物理论的 eureka 时刻的普遍观念是不幸的，”北卡罗来纳州立大学的宇宙学家凯蒂·麦克说。“我们确实想找到更好、更完整的理论。但我们实现这一目标的方式是测试和改进我们的模型，寻找不一致之处，并逐步努力改进、更完整的模型。”
大多数科学家都会欣然告诉你，他们的学科是——而且一直都是——一个协作的、公共的过程。没有人能在没有首先获得同行批判性评估和最终验证的情况下彻底改变一个科学领域。如今，这种要求是通过同行评审来执行的——沃尔弗拉姆的批评者说，他通过他的声明绕过了这个过程。“当然，没有理由认为沃尔弗拉姆和他的同事应该能够绕过正式的同行评审，”麦克说。“如果他们以我们实际有工具处理的格式发表他们的结果，他们绝对有更好的机会从物理学界获得有用的反馈。”
麦克并不是唯一有这种担忧的人。“很难期望物理学家在没有任何论文、研讨会和会议演示形式的铺垫的情况下，从头到尾梳理数百页的新理论，”加州理工学院的物理学家肖恩·卡罗尔说。“就我个人而言，我认为更有效的方法是撰写简短的论文，解决这种方法的具体问题，而不是在没有太多审查的情况下宣布突破。”
那么，沃尔弗拉姆为什么要以这种方式宣布他的想法呢？为什么不走传统路线呢？“我真的不相信匿名同行评审，”他说。“我认为它是腐败的。我会说，这完全是一个有点腐败的游戏的故事。我认为在这些非常庞大的系统中发生这种情况是不可避免的。这很可惜。”
那么沃尔弗拉姆的目标是什么？他说他想要物理学界的关注和反馈。但他非常规的方法——就一篇极其冗长的论文征求公众意见——几乎确保它将仍然晦涩难懂。沃尔弗拉姆说他想要物理学家的尊重。为本文咨询的物理学家表示，要获得尊重，他需要承认并参与科学界其他人的先前工作。
当被问及其他物理学家对他工作的一些回应时，沃尔弗拉姆显得格外不感兴趣。“我对你传达的问题的幼稚感到失望，”他抱怨道。“我值得更好的待遇。”