诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格仍然梦想着终极理论

人们可能会认为,科学上的成功需要看穿你自己的胡说八道以及他人的胡说八道。但在我的经验中,这种品质非常罕见。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


人们可能会认为,科学上的成功需要看穿你自己的胡说八道以及他人的胡说八道。但在我的经验中,这种品质非常罕见。我只遇到过少数似乎对一厢情愿的想法免疫的科学家。弗朗西斯·克里克就是其中之一。史蒂文·温伯格是另一个。

温伯格因帮助证明电磁力和弱核力是潜在的电弱力的不同方面而在 1979 年获得诺贝尔奖。温伯格也是一位优雅的作家,对历史和哲学有着深刻的理解。在他 1993 年出版的著作《终极理论之梦》中,他赞扬粒子物理学是“对那些无法用更深层原则解释的原则的古老探索”的顶峰。他预测,“对更简单原则的解释的趋同最终将止于一个终极理论。”

1995 年,我在德克萨斯大学(在所有地方)采访了温伯格。在我最近再版的书《科学的终结》中,我说他“有着红扑扑的脸颊、略带亚洲风情的眼睛和仍然泛着红色的银发,温伯格像个精灵,一个高大、庄严的精灵。他会成为《仲夏夜之梦》中仙王奥伯朗的绝佳人选。”在采访中,温伯格坦率得令人震惊,他否定了终极理论会使现实变得有意义,甚至对非科学家来说是可以理解的想法。我写道


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温伯格对那些认为终极理论将揭示宇宙的目的,或像斯蒂芬·霍金曾经提出的“上帝的思想”的人几乎没有耐心。恰恰相反:温伯格希望终极理论能够消除弥漫在许多人类思想甚至物理学中的一厢情愿的想法、神秘主义和迷信。

“只要我们不知道基本规则,”他说,“我们可以希望我们会发现一些类似对人类的关怀,或者说,一些内置于基本规则中的指导性神圣计划。但是,当我们发现量子力学的基本规则和一些对称性原则是非常客观和冷酷的时候,它就会产生一种非常去神秘化的效果。至少那是我希望看到的。”

温伯格的脸色变得严肃起来,他继续说道:“我当然不会反对那些说我的风格或牛顿风格的物理学已经产生了一定的幻灭感的人。但如果世界就是这样,我们最好还是搞清楚。我认为这是我们物种成长的过程的一部分,就像孩子发现没有牙齿仙女一样。最好还是发现没有牙齿仙女,即使一个有牙齿仙女的世界在某种程度上更令人愉快。”

温伯格刚刚出版了他的第 12 本书《解释世界》。《纽约时报》称之为“关于科学兴起的丰富而有意义的故事”,温伯格在书中斥责了托马斯·库恩等科学史学家,他们不信任“宏大的叙事和进步的概念”。读完这本书——一位伟大的发现者撰写的科学发现史——后,我联系了温伯格提出了一些问题

霍根: 1995 年,您告诉我“粒子物理学的时代很糟糕。”您现在对您的领域感觉好些了吗?有什么特别的进展让您感到希望吗?

温伯格: 我并没有更乐观多少。标准模型运行得非常好,但仍然存在明显的任意特征,例如我们不理解的质量比。我们有一些超出标准模型物理学的证据——中微子质量、暗物质、暗能量以及引力的存在——但这些都没有提供我们需要超越标准模型的线索。

霍根: 理查德·费曼在 1965 年写道:“我们生活的时代是发现自然基本定律的时代,那一天将一去不复返。”[请参阅下面的日期《澄清》。]您是否曾经认为物理学发现的黄金时代,您在其中扮演了关键角色,已经结束了?

温伯格: 我很惊讶费曼在 1965 年会如此乐观。那几乎是粒子理论的低谷时期。费曼和其他少数人在将量子场论应用于电动力学方面取得的巨大成功尚未扩展到弱相互作用和强相互作用,有影响力的理论家甚至认真考虑放弃寻找这些相互作用的场论。从那时起,我们一直处于某种黄金时代,尽管最近进展似乎停滞不前,但我无法想象好日子已经结束。

霍根: 您是否仍然相信物理学的“终极理论”是可以实现的,即结束您所说的“对那些无法用更深层原则解释的原则的古老探索”的理论?

温伯格: 我仍然期望存在一个终极理论,但我不太相信人类会在本世纪发现它。

霍根: 在您的新书《解释世界》中,您写道“科学理论不能通过纯粹的数学推理推导出来。”这个原则不适用于弦理论吗?在什么时候,如果真的有那个时候,应该放弃弦理论,认为它走到了死胡同?

温伯格: 弦理论可能是受到数学推理的启发,但不是推导出来的,当然也没有得到证实。

霍根: 您看到弦理论有任何可行的替代方案吗?

温伯格: 我知道一种可能的替代方案,称为渐近安全性,根据该方案,尽管存在无限多种相互作用类型,但它们的相互作用强度不是任意的,而是由以下条件决定的:在非常高的能量下,这些相互作用强度(适当定义)都接近有限常数。到目前为止,这已经通过了一些数学测试,但尚未导致任何具体的理论。

霍根: 物理学能解释为什么存在存在而不是虚无吗?科学对“为什么?”的最终答案是否可能是“因为”?

温伯格: 第一个问题:不能。第二个问题:也许。

霍根:保罗·斯坦哈特认为,多重宇宙理论由于无法证伪,因此不是科学的。您怎么看?

温伯格: 我不同意。首先,关于可证伪性的问题是卡尔·波普尔强加给物理科学的一个愚蠢的标准,他正在寻找某种方法来否定马克思主义和精神分析。我们最重要的理论,如牛顿力学和量子力学,是不可证伪的,因为它们本身并不做出预测,而是为更具体的理论提供通用框架,而这些理论确实做出预测。此外,如果我们发现一些未来的理论确实对很多事情做出了成功的预测,这些事情被证明是真的而不是假的,并且如果该理论也预测了多重宇宙的存在,那么即使它不能被直接检验,我们也应该认真对待该预测。

霍根: 您能向我解释一下为什么有人认真对待人择原理吗?

温伯格: 在某种意义上,几乎每个人都认真对待人择原理。为什么地球位于距太阳的狭窄区域内,在该区域内地表上的水是液态的?答案是,我们生活在一个多行星宇宙中,其中有如此多的行星,以至于很小一部分(即使在单个星系中)也可能拥有液态水,只有在这样的行星上,担心这些事情的科学家才可能进化出来。我们不知道这种推理是否适用于自然常数,但如果我们处于一个多重宇宙中,在多重宇宙中,现在所谓的自然常数在不同的宇宙大爆炸中取不同的值,那么人择原理将只是常识。如果不是,那就不是。

霍根: 进一步的研究将有助于消除量子力学的悖论,还是在某种意义上,现实可能永远无法理解?

温伯格: 我认为我们最好的希望是找到一些后继理论,我们现在所知的量子力学只是对后继理论的一个很好的近似。

霍根: 一些物理学家,尤其是罗杰·彭罗斯,提出物理学可能是解决意识之谜和身心问题的关键。您怎么看?

温伯格: 我对此表示怀疑。

霍根: 斯蒂芬·霍金(在《大设计》中)认为“自由意志是一种幻觉。”显然爱因斯坦也是自由意志怀疑论者。您呢?

温伯格: 我能赋予自由意志的唯一意义是,我们有时做事情是因为我们决定这样做。如果这些决定可以追溯到我们没有意识的大脑过程,那又有什么区别呢?

霍根: 您曾经写道,“有时大自然似乎比严格意义上需要的更美丽。”您是否曾经怀疑过您的无神论?您是否同情一些现代科学家对宗教采取的激进立场?

温伯格: 我对超自然现象的不存在并没有认真的怀疑。我同情并同意一些科学家反宗教的立场,但我自己基本上已经放弃了这种传教工作。

霍根: 哲学家约翰·格雷和心理学家史蒂文·平克在《卫报》上一直在争论人类是否取得了道德进步。您怎么看?撇开科学不谈,您对人类的未来感觉如何?

温伯格: 在我的一生中,发生过一些邪恶事件,至少与以前最糟糕的时代相当,但我仍然认为道德有所进步。例如,奴隶制仍然在某些地方存在,但现在没有人会承认和捍卫它。关于未来,我的观点是老式的。我认为对人类最大的威胁是俄罗斯和美国维持的庞大核武器库。

霍根: 您是否看到任何消除世界核武器的合理计划?

温伯格:考虑到作弊的可能性,我想不出任何彻底消除核武器的计划。但俄罗斯和美国当然可以同意将其武库减少十倍,而不会危及其威慑能力。

延伸阅读

请参阅我对物理学家乔治·埃利斯卡洛·罗韦利爱德华·威滕加勒特·李西保罗·斯坦哈特李·斯莫林的问答。

我对“科学的终结”的看法错了吗?”

如果您想要更多希格斯炒作,请不要阅读此专栏。”

宇宙小丑:斯蒂芬·霍金的“新”万物理论仍然是旧的废话。”

对多重宇宙的投机是否像对次级抵押贷款的投机一样不道德?”

澄清:费曼在《物理定律的本性》中发表了关于“黄金时代”的评论,该书最初由 BBC 于 1965 年出版,并且基于费曼 1964 年在康奈尔大学的讲座,根据维基百科

图片来源:Larry D. Moore,通过维基百科。

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