勇于承认错误:阅读斯蒂芬·霍金的传记

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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


2010年7月,《大众科学》编辑部(当时我在职)收到了一本书的审阅本,该书计划于9月出版。这是一本纤薄、外观乏味、平装的书籍,仍然没有封面设计或页码。封面上印有两个名字,一位是受人尊敬的科学作家伦纳德·蒙洛迪诺,另一位是斯蒂芬·霍金。我们想在我们的杂志上评论它吗?

那天我放下手头的一切工作,开始狼吞虎咽地阅读这本书。我从来都不是霍金的畅销书《时间简史》的特别粉丝,据说这本书卖出了1000万册。但我发现这本新书《大设计》非常引人入胜。

这本书的中心论点让我感到有点震惊。(不,我指的不是霍金的声明,该声明引发了一场小型的媒体风暴:物理学不需要上帝的存在,这从他口中说出一点也不让我感到惊讶。)


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在他的大部分职业生涯中,霍金都表达了这样一种信念,即人类正处于变革性步骤的边缘。他认为我们很快就会发现支配宇宙的终极定律。一路上,物理学家们将调和各种似乎适合描述某些现象但不适合描述其他现象的理论——例如,描述星系形成的引力理论和描述原子结构的量子力学——并揭示一个单一的、一致的规则手册,它将解释一切。

霍金本人通过结合爱因斯坦的广义相对论、量子物理学和热力学的思想来理解黑洞,为物理学家们提供了通往大统一的一些线索。在他仍然被视为最深刻的见解之一——也许是20世纪物理学中最深刻的见解之一——他计算出黑洞并非真正是黑色的,而是会缓慢地辐射能量,并在过程中损失质量。这种缓慢的泄漏被称为霍金辐射。物理学家们仍然希望通过在高能实验(如大型强子对撞机)中产生微观、短暂的黑洞来实验性地观察到它。

霍金以他特有的傲慢,在他1980年作为剑桥大学卢卡斯数学教授(曾是艾萨克·牛顿的教席)的就职演讲中说,统一问题很可能在本世纪末得到解决。当时,一种名为N=8超引力的理论似乎是一种很有希望的方法。他的演讲题目是:“理论物理学的终结在望吗?” 后来,当超引力逐渐淡出人们的视线时,霍金对弦理论表达了类似的乐观期望。

我在霍金和蒙洛迪诺的新书中发现令人震惊的是,霍金现在似乎放弃了甚至可能存在万物理论的希望。大多数理论物理学家现在认为,弦理论将成为统一的关键。问题是,弦理论不是一个,而是至少五个不同的理论。每个理论似乎都适合描述特定范围的现象,但每个理论都无法描述其他现象。从表面上看,这些理论似乎不相容,但物理学家们发现了“对偶性”——一种可以将一个理论中的概念翻译成另一个理论的罗塞塔石碑。

两位作者写道,也许这就是最好的结果了。也许没有一种代表现实的总体方式。相反,物理学必须将自身限制在“模型依赖的实在论”中,这种实在论可以捕捉现实的一个方面或另一个方面。不同的模型可能会对现实给出截然不同的表示,而且没有一个模型可以声称揭示了“事物”的本来面目——正如伊曼努尔·康德所称的物自体

这种几乎后现代主义的转变似乎与霍金一生的信念相悖,但这并不是这位物理学家(今天庆祝他的70岁生日)在其职业生涯中戏剧性地改变主意的第一次,正如凯蒂·弗格森在她非常易读的新传记《斯蒂芬·霍金:不受束缚的头脑》中所写的那样。(参见本书的简短节选。

最著名的此类逆转可能是他承认与斯坦福大学的物理学家伦纳德·萨斯坎德就所谓的黑洞信息悖论所打的赌。霍金指出,如果黑洞辐射能量,并最终缩小到虚无,那么所有关于落入黑洞的物质的信息都将从宇宙中消失。从最终的后果来看,这意味着物理学家不得不放弃他们珍视的原则之一:现实是可预测的,自然是基于明确定义的规则而不是以任意方式演化的。这是一个难以接受的事实,但如果这就是方程式真正暗示的,霍金也准备接受。

多年后,霍金宣布他不再相信存在悖论。他得出结论,信息毕竟不会消失。(物理学家现在认为,信息悖论已通过普林斯顿高等研究院的物理学家胡安·马尔达西那基于所谓的全息宇宙的工作得到解决。)

正如弗格森正确地观察到,并将其作为她本书的两个主要主题之一,这种在面对令人不安的证据时逆转自己信念的能力——首先放弃对自然一致性的信念,然后承认自己错了——远非弱点。相反,这是良好科学的标志。

弗格森书中的另一个主要主题当然是她的主题人物看似超人的能力,以克服他的身体状况。他的物理学是一流的,但正是他的鼓舞人心的能力在很大程度上使他成为世界闻名的家喻户晓的人物。弗格森在我看来似乎在讲述非凡的科学家霍金的故事和非凡的人霍金的故事之间取得了适当的平衡。

在她的工作中,她受益于与她的主题人物的密切合作,包括在几十年间进行的多次长时间的采访。(然而,当引用其他人时,弗格森似乎主要依赖于二手资料——例如书籍和报纸剪报——而不是直接采访,这使叙述失去了一些新鲜感。)

弗格森的书以关于《大设计》的一章结尾,该章给人的印象是霍金的知识遗产的总结。这本书没有受到评论家的好评。然而,我和我在《大众科学》的同事们觉得它足够引人入胜,以至于早在2010年7月,我们就说服了出版商和作者让我们在即将到来的10月刊上刊登节选,这对我们来说具有特殊的意义,因为它标志着经过翻新和重新设计的杂志的创刊。

在我们收到这本书的审阅本时,我们已经开始排版10月刊,但我们很快就进行了更改以容纳这篇新文章。后来,节选“难以捉摸的万物理论”将被收录在年度最佳科学写作选集中。《大设计》和《斯蒂芬·霍金:不受束缚的头脑》都应该成为任何对我们这个时代最伟大的科学家之一的神秘思想和不可思议的故事感兴趣的人的书架上的藏书。

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