宇宙闹剧:斯蒂芬·霍金的“新”万物理论还是那一套老掉牙的废话

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


我一直认为斯蒂芬·霍金——他的新书《大设计》(Bantam出版社,2010年),与伦纳德·蒙洛迪诺合著,已成为即时畅销书——与其说是一位科学家,不如说是一位宇宙级的、滑稽的表演艺术家,他喜欢戏弄他的物理学家同行和我们其他人。

早在1980年,剑桥大学任命霍金为剑桥大学卢卡斯数学教授时,这种倾向就已经很明显了。这个教席在三个世纪前由艾萨克·牛顿担任。许多人本应因这种荣誉而变得谨慎。但在他的就职演讲“理论物理学的末日近在眼前吗?”中,霍金预测,物理学正处于统一理论的边缘,这种理论非常强大和完整,以至于它将使该领域走向终结。该理论不仅将相对论和量子力学统一成一个整洁的软件包,而且“描述所有可能的观测结果”。它还将告诉我们,为什么宇宙大爆炸发生了,并孕育了我们这个怪异的世界,而不是完全不同的东西。

在演讲结束时,霍金狡猾地暗示,考虑到计算机“快速发展”,“它们可能很快就会在物理学中完全接管”。 “所以也许理论物理学家的末日近在眼前,”他说,“如果不是理论物理学的末日。” 这句话显然是想戳他同事的肋骨。如果我们这些没头脑的机器篡夺了我们作为宇宙真理发现者的地位,那岂不是讽刺吗? 太搞笑了!


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霍金的具有里程碑意义的畅销书《时间简史》(Bantam出版社,1988年)的著名最后一句也是一个玩笑,尽管当时很多人并没有理解。 霍金宣称,物理学的最终理论“将是人类理性的终极胜利——因为到那时我们应该了解上帝的思想。” 霍金似乎暗示物理学将回到其精神根源,产生一种神秘的启示,不仅告诉我们宇宙是什么,还告诉我们宇宙为什么存在。 科学和宗教毕竟是相容的! 太棒了!

但霍金不是约翰·巴罗、保罗·戴维斯、弗里曼·戴森或其他坦普尔顿奖(奖励在研究或发现精神现实方面取得进展)的获得者那样的那些新时代、感觉良好的物理学家-自然神论者。 在《时间简史》的深处,霍金在讨论无边界假设时,展现了他的真实面目。该假设认为,宇宙的整个历史,所有空间和时间,都构成了一种四维球体。 该假设暗示,关于宇宙的开始或结束的推测就像谈论球体的开始或结束一样毫无意义。

同样,物理学的统一理论也可能是如此天衣无缝、完美和完整,以至于它甚至可以解释自身。 “那么,造物主的位置在哪里呢?” 霍金问道。 他回答说,没有位置。 或者更确切地说,最终的理论将消除对上帝、造物主、设计者的需求。 霍金的第一任妻子是一位虔诚的基督徒,她知道他在做什么。 在20世纪90年代初她和霍金离婚后,她透露,原因之一是他对宗教的蔑视。

霍金的无神论在《大设计》中占据中心地位。 在一段摘录中,霍金和蒙洛迪诺宣称,“对于我们世界的形成,有一个合理的科学解释——不需要上帝。” 但霍金又一次肯定是在开玩笑。 “合理的科学解释”是M理论,霍金称之为(在亚马逊的宣传语中)“唯一可行的完整‘万物理论’候选者”。

实际上,M理论只是弦理论的最新迭代,用膜(因此是M)代替了弦。 二十多年来,弦理论一直是霍金30年前设想的统一理论最受欢迎的候选者。 然而,这种受欢迎程度并非源于该理论的实际优点,而是源于缺乏像样的替代方案以及狂热者顽固地拒绝放弃他们的信仰。

M理论遭受了与弦理论相同的缺陷。 首先是经验可及性问题。 据推测,膜和弦一样,非常非常小——与质子相比,就像质子与太阳系相比一样小。 这就是所谓的普朗克尺度,10^-33厘米。 要获得我们对夸克所拥有的那种膜或弦的实验证实,就需要一个周长为1000光年的粒子加速器,从我们当前的技术向上扩展。 我们的整个太阳系周长只有一天光程,而大型强子对撞机是世界上最强大的加速器,周长为27公里。

霍金很久以前就认识到,最终的理论——因为它可能涉及普朗克尺度的粒子——可能永远无法通过实验证实。 “在我们可预见的未来——或者甚至永远——我们不太可能拥有足够强大的加速器”来检验统一理论,他在1980年在剑桥的演讲中说道。 尽管如此,他仍然希望,在缺乏经验证据的情况下,物理学家会发现一种在逻辑上如此不可避免的理论,以至于它排除了所有其他选择。

恰恰相反的情况发生了。 理论家现在意识到,M理论有几乎无限多的版本,它们“预测”了几乎无限多的可能宇宙。 批评家称之为“爱丽丝餐厅问题”,指的是老歌《阿洛·格思里民谣》中的副歌:“在爱丽丝餐厅,你想要什么就能得到什么。” 当然,一个预测一切的理论实际上什么也没预测,因此根本不是一个理论。 包括霍金在内的支持者试图将这个缺陷变成一个优点,宣称M理论“预测”的所有宇宙实际上都存在。 霍金和蒙洛迪诺断言:“我们的宇宙似乎是众多宇宙之一。”

为什么我们发现自己身处这个特定的宇宙,而不是一个没有引力或只有两个维度,或者是一个格伦·贝克是左翼而不是右翼疯子的比扎罗世界? 为了回答这个问题,霍金援引了人择原理,这个词是物理学家布兰登·卡特在1970年代提出的。 人择原理有两个版本。 弱人择原理(WAP)仅仅认为,任何宇宙观察者都将观察到至少在局部范围内,使观察者存在成为可能的条件。 强版本,强人择原理(SAP)认为,宇宙的构造必须使观察者成为可能。

人择原理一直让我觉得很蠢,以至于我不明白为什么有人会认真对待它。 这是宇宙学领域的创造论。 弱人择原理是同义反复,强人择原理是目的论。 20世纪90年代我在《大众科学》工作时,与物理学家托尼·罗斯曼共事,他喜欢说,任何形式的人择原理都是完全荒谬的,因此应该被称为废话(CRAP)。

在1980年于剑桥的演讲中,霍金提到了人择原理——他将其概括为“事物之所以如此,是因为我们存在”——作为对我们的宇宙似乎为我们的存在进行了微调这一事实的可能解释。 但他补充说,“人们不禁感到存在更深层次的解释。”

像数百万其他人一样,我钦佩霍金的才华、智慧、勇气和想象力。 他对物理学终结的预言启发我写了《科学的终结》(他称之为“垃圾”)。 霍金还在我职业生涯的一个亮点中发挥了核心作用。 这可以追溯到1990年夏天,当时我参加了在瑞典一个偏远度假村举行的关于“我们宇宙的诞生和早期演化”的专题讨论会。 出席会议的有30位世界顶级的宇宙学家,包括霍金。

会议即将结束时,大家挤上一辆巴士,开车前往附近的一个村庄,在路德教堂听音乐会。 当科学家们走进教堂时,教堂里已经挤满了人。 管弦乐队由一群金发碧眼的年轻人和紧紧抓住小提琴、单簧管和其他乐器的饱经风霜、秃顶的老人组成,他们坐在教堂的前面。 他们的邻居挤满了阳台和建筑后部的座位。

科学家们沿着中央通道走到教堂前部为他们预留的长椅上。 霍金乘坐电动轮椅带路。 镇民开始鼓掌,起初是试探性的,然后变得热情起来。 这些虔诚的民众似乎在鼓励科学家,特别是霍金,去解决存在之谜。

现在,霍金告诉我们,无法证实的M理论加上人择原理的同义反复代表着这项探索的终结。 如果我们相信他,那我们就被耍了。

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