作者：醋醋
來源：醋話集（ID：cuhuaji）
弦理論于上個世紀70年代開創，蟄伏十多年后第一次革命爆發，升級為超弦后獨霸理論物理界，卻始終無法被實驗驗證，疊床架屋的論文堆砌，以及長期霸占各種學術資源，引來不少物理界同行的反感。2006 年， 超弦理論遭遇了一次重大的公關挑戰， 兩部 “反弦” 著作相繼出版， 其中一本是圈量子引力論陣營的李·斯莫林（Lee Smolin）所寫的， 書名是《物理學的困惑》，另一本則是哥倫比亞大學數學系助教彼得·沃特（Peter Woit）所寫的， 書名更不客氣， 叫做《甚至都不配稱為錯誤》。兩本書的副標題很直白，一個是“弦理論的興起，科學的衰落”，另一個是“弦理論的失敗與物理定律的統一”，前者明示弦論的崛起是物理學的墮落， 后者暗示弦論的完蛋是新生活的開始。這種“反弦”情緒在2015年達到頂峰，LHC基本排除了超對稱理論的存在，物理學界多年來的期盼成了一場空。2015年，除了王孟源在中國開炮，還有另一群科學家聚首德國慕尼黑大學，于當年12月7日至9日召開了一場物理學界的“擴大會議”，群情激昂，聲討超弦與多重宇宙理論長期以來無法證偽，破壞了科學方法的整體性以及科學在公眾中的聲譽。超弦教德高望重的教主導師格羅斯參會迎戰。面對詰難，格羅斯舍車保帥，承認多重宇宙就算在理論上也無法觀測，但仍堅持超弦是久經考驗的革命戰士，尤其是這么多年來，在通往終極理論的道路上，沒有其他理論可以與之競爭。早在1986年超弦第一次革命成為物理界的顯學之際，楊振寧在中國科技大學研究生院第五次談話就講得很明白：我很難相信這個理論最后是對的，超弦沒有經過與實驗的答辯階段，它很可能是一個空中樓閣。如果你問我，我要不要去做超弦，我的回答是我在任何時候也不會去搞這種東西。
我一定會去做純粹數學，在純粹數學中妙的東西很多。我為什么不用自己的時間和能力去做對數學有真正發展的工作，而去做既非物理又沒有長久數學價值的東西呢？
以物理學為代表的科學有一個統一大業，將物質與規律盡可能還原成最基本的存在。就如圍棋一樣，千變萬化的棋局背后都是一個統一的規則，以及黑白兩子與棋盤。人類有個夢想，只要統一了物質的基本結構、物質的相互作用和運動轉化規律，就會像上帝一樣無所不知，無所不能。在這條統一的大路上，走著幾個高大的背影，在伽利略統一了運動與靜止之后，牛頓三定律和萬有引力定律把天上和地上的現象統一起來，打開通往機械工業革命的大門。麥克斯韋緊跟其后，琢磨出一個方程組，統一了電、磁、光，各種宏觀上的彈力、摩擦力都可以歸結為微觀上的電磁力，人類從此進入電氣時代。愛因斯坦叼著煙斗走來了，他先用狹義相對論勸和了麥克斯韋方程組與牛頓力學，統一了低速與高速，時間與空間，再反手甩出E=MC^2，一個簡單的質能方程引爆了原子彈。就在這時，高歌猛進的統一大業突然卡殼了，狹義相對論好說歹說，牛頓引力就是不聽勸，愛因斯坦一怒之下，將引力趕出了物理王國，流放到幾何空間，安置在廣義相對論中。原來星球之間有引力，并不是它們吃了大力丸，而是噸位太重，將時空壓彎了，引力是一種幾何現象的呈現。在愛因斯坦忙著收拾引力的時候，一群科學家排成方隊踢著正步走遠了，這里面有玻爾、薛定諤、海森堡、狄拉克……量子力學山頭上一堆大王，廣義相對論山頭上只有愛因斯坦一個光桿司令。愛因斯坦一看這還了得，天無二日，國無二君，量子力學豈能不服王化，他打磨統一場論，要收服這幫散兵游勇，可惜終其一生也未能北定中原。這個時候就輪到楊振寧上場了，他從口袋里面摸出一張皺巴巴的紙，說我搞了一套數學框架理論，有望統一電磁力、弱力與強力，咱們量子力學內部好說好商量，槍口一致對外，再去干引力。這個數學框架就是前面提到的楊-米爾斯規范場論，當年楊振寧是硬著頭皮站出來的，一副戰戰兢兢的樣子可以理解，1954年發表論文的時候，他還沒有拿諾貝爾獎，更要命的是，理論要求傳播強力與弱力的規范玻色子沒有質量，這與其短程力的物理現象矛盾。發現泡利不相容現象的泡利，也想過類似的辦法，但是他一看這個矛盾就打退堂鼓了，對于楊振寧毫無顧忌發表論文，本來就是一副壞脾氣的他更加火冒三丈，當場就把楊振寧懟得下不了臺。其實這個問題楊振寧也心知肚明，為什么他敢于跨出這一步，泡利卻不能呢？這句《哈姆雷特》的臺詞成為家喻戶曉的永恒經典，莎士比亞道出了每個人內心深處的糾結——我該如何抉擇？一位偉大的厚黑學政治家曾經揭曉了所有重大斗爭背后的秘密：觀點斗爭是假的、方向斗爭也是假的，只有權力斗爭才是真的。
圍繞中國超大對撞機的爭論，背后其實還是科學權力之爭，超弦與凝聚態物理的角力，其焦點又集中在各自的基本思想。這場物理學的世界大戰從美國打到歐洲，勝負1：1，現在中國開辟新的戰場，勝負難分。美國那場仗打輸了，經費超支并非主要原因，據溫伯格透露，來自國際空間站的競爭扼殺了SSC。這個項目經費高達250億美元，遠遠超過了SSC的費用，說明SSC被裁還是因為科學價值不夠硬。在美國眾議院科學、空間與技術委員會議上，美國凝聚態物理大佬菲利普·沃倫·安德森（Philip Warren Anderson）陳述四大科學理由，給了SSC致命一擊。其中一條是安德森的核心理由——與日常相關的科學也同樣基礎。很多人心中的基礎科學，要么是研究遠小于基本粒子的普朗克尺度，要么是放眼宇宙尺度研究黑洞這樣的天體，但是研究雪花的形成、人的思維、經濟規律這些日常行為也同樣基礎。安德森是1977年的諾貝爾物理學獎得主，開創了凝聚態物理一系。2006年何塞·索勒的一份分析統計比較了論文參考文獻與引用數，指出安德森是世界上最有“創造力”的物理學家。凝聚態物理的前身固體物理學，催生了半導體，是PC、手機、電視機、照相機、互聯網、硬盤、處理器、閃存等電子產品的共性，成為IT浪潮的奠基石。格拉肖稱當今全球GDP有2/3來自量子力學的貢獻，其實更準確的說法是來自量子力學的分支固體物理學，加入液相后固體物理升級為凝聚態物理，80年代還發現了高溫超導材料。從超導體出發，安德森建議粒子物理學家尋找產生粒子質量的機制，啟發了后來的希格斯機制。由于楊振寧的努力推動，中國的凝聚態物理欣欣向榮。當年安德森陳述就不無酸意地指出，美國的超導研究已經落后于中國。針對超弦的目標“Theory of Everything”（萬有理論），安德森寫了一篇殺氣騰騰的檄文《More is different》（多則異，量變引發質變）。將萬事萬物還原成簡單的基本規律，并不意味著從這些規律出發重建宇宙的能力，不能依據少數粒子的性質簡單外推出多粒子復雜集聚體的行為，相反在復雜體系的每一個層次會呈現全新的性質。研究理解此類新行為，就其基礎性而言，與其他研究相比毫不遜色。
換言之，我們不能從一些最簡單的基本定律去推出各個尺度各個復雜度下的物理，因為物理學在從基本走向非基本，從基本粒子走向多體時，并不是1+1等于2那么簡單，而是會產生1之外的某些東西，這些東西屬于這些所謂的“外延性學科”的特有屬性和現象，并不是由微觀的基本定律可以直接推導出來的。這其實就是當年亞里斯多德反對他的老師柏拉圖的現代科學翻版。柏拉圖相信有個完美的普遍理念，投影出不完美的世界，而亞里斯多德認為普遍是寓于具體事物之中。柏拉圖認為這個普遍的理念存在于幾何之中，柏拉圖學院大門上寫著醒目的一行“不懂幾何者嚴禁入內”，這何嘗又不是當今以超弦為代表的理論物理的寫照。亞里斯多德出生醫學世家，從小就接受了嚴格的醫學訓練，這種醫學訓練培養了亞里斯多德特別重視經驗事實的思維方式。所以亞里斯多德認為理論知識不能脫離經驗事實，他在《形而上學》一書中就指出：倘有理論而無經驗，認識普遍事理而不知其中所含個別事物，這樣的醫師常是治不好病的。
柏拉圖代表了還原的本體論，亞里斯多德代表了涌現的實體論。（醋醋認為兩種概念，是比唯心與唯物更基本的哲學對立，唯心唯物還是還原論的體現，由于篇幅所限，在此就不展開了）
這兩師徒的纏斗從古希臘哲學一直打到中世紀神學，近現代科學還能時?？吹剿麄兊秮韯ν?/span>楊振寧本來是柏拉圖的傳人，1954年他明知理論上有物理的缺陷，還是堅持發表楊-米爾斯規范場論，就是因為他對數學的信心勝過了對物理的懷疑。一來強力弱力很復雜，有可能是應用層面上出了問題，而非錯誤；二來楊-米爾斯規范場論的對稱性非常棒，楊振寧深信這么優美的數學理論不會錯，而且當時它和兩個已經有穩固實驗基礎的理論結構有密切關系，它們是同位旋守恒和麥克斯韋方程。楊振寧的父親楊武之是華羅庚尊崇的數學大家，深受家庭熏陶，楊振寧是物理界的數學戰斗機，但在物理直覺與實驗上稍遜一籌，尤其是實驗，同事揶揄，“哪里有楊，哪里就有爆炸”。幸好楊振寧賭對了。后來蓋爾曼的“夸克模型”、格羅斯的“漸近自由”、格拉肖、溫伯格與薩拉姆的“弱電統一”、霍夫特的“重整化”幫助完善了楊-米爾斯規范場論的物理與數學框架，最終成就了粒子物理學標準模型。這顛覆了過去的科學研究范式——在實踐中總結理論再予以驗證。先有物理框架，再有數學描述。楊振寧是立足于數學的對稱性搞出理論，再與物理模型結合得到實驗驗證。先有數學框架，再有物理描述。楊振寧警告不要被數學的價值觀念所吸引，并因而喪失了自己的物理直覺。他曾把數學和物理之間的關系比喻為一對樹葉，它們只在基部有很小的共有部分，而其余大部分是分開的。世界不過是數學的投影。如果說柏拉圖是這個理念的始作俑者，那么愛因斯坦就是將其付諸實踐的開山祖師。當年愛因斯坦以一己之力，通過黎曼幾何搞出廣義相對論，至今還是科學史上的神話。1919年，英國物理學家愛丁頓在日食時觀測到太陽引力讓星光產生彎曲，這是首次對廣義相對論的實驗驗證。有人問愛因斯坦，萬一實驗結果和理論不符合該怎么辦呢？愛因斯坦如是回答：在愛因斯坦心中，數學上這么美的理論，怎么可能錯呢？久在河邊走哪能不濕鞋。后來愛因斯坦再用這套方法研究統一場論，就沒有這么好運了。1947年，美國理論物理學家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）來到普林斯頓高等研究院，懷著崇敬的心情找到愛因斯坦的秘書杜卡斯（Helen Dukas），請求愛因斯坦見他。會見前一天，他開始擔心沒有什么特別的問題能與偉人討論。于是，他從杜卡斯小姐那兒拿回愛因斯坦最近的科學論文，都是關于愛因斯坦構造統一場論的。當晚，戴森讀了那些文章，覺得都是些垃圾。科學家不是商人，不習慣曲意逢迎，又不好當面指出偶像的問題，第二天戴森不得不找了個理由放了愛因斯坦的鴿子。后來，戴森為量子電動力學（QED）的建立做出了決定性的貢獻。QED是一種規范場理論，將麥克斯韋的電磁理論量子化。楊振寧就是受到QED的啟發，在量子場理論中引入了規范場，來描述強力與弱力。愛因斯坦晚年與小他年齡一半的哥德爾成了忘年交，奇怪的是，表現出傾慕之情的是年長的巨星，愛因斯坦公開表白自己“去上班不過是為了和哥德爾一起走路回家。”兩個人散步的背影曾是普林斯頓的一道風景。愛因斯坦不喜歡迪斯尼的動畫片，他討厭一切中產階級的東西，有一天哥德爾打電話說想去看一場，愛因斯坦披上大衣出門就去了電影院。他們之間到底為啥這么好，兩人在世都守口如瓶，所以至今也無人知曉。從思想上來看，哥德爾在數學領域中提出了不完備性定理，證明了任何一個形式系統，只要包括了簡單的初等數論描述，而且是自洽的，它必定包含某些系統內所允許的方法既不能證明真也不能證偽的命題。也就是說，“無矛盾”和“完備”是不能同時滿足的，既完美又統一是不存在的！哥德爾不完備性定理讓希爾伯特的數學大一統夢想變成了令人沮喪的噩夢。這是不是也適用于物理學上的統一場論呢？或許哥德爾就是這樣擊中了愛因斯坦的心靈。在愛因斯坦生命的最后時刻，他要來紙和筆，最后一遍徒勞地驗算統一場論。愛因斯坦幽幽地說出這句話，與發表廣義相對論的豪情壯志判若兩人。2012年3月，在“北京弦理論國際會議”上，霍金演講《哥德爾和M理論》，直面了這個問題。作為統一場論的繼承者，超弦的最高形式M理論恐怕也是一場空想?；艚鹫f，他的這一推測基于數學領域的哥德爾不完備性定理，在物理學領域，很可能存在類似的規律，因此建立一個簡一的描述宇宙的大統一理論是不太可能的。霍金人在椅中，神游天外，他發現黑洞不黑，黑洞不是饕餮只進不出，仍有信息逃逸出來，由此得出霍金輻射，被認為是多年來理論物理學最重要的進展。1996年，庫姆倫·瓦法（Cumrun Vafa）和安德魯·斯特羅明格（Andrew Strominger）關于量子黑洞的研究，成功地利用弦理論和統計力學，通過計算黑洞的微觀量子態，導出了黑洞的貝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式，這一結果提示弦理論也許能最終解決霍金提出的黑洞信息丟失疑難。自那以后，霍金開始對超弦產生興趣，不過2012年的演講證明，或許霍金認同超弦的某些應用，但是不看好其大統一的目的。這并非貶低科學史上那些輝煌的統一成就，還原論思維結合數學工具，是人類從紛繁蕪雜的現象總結簡潔優美規律的高效手段，但手段并不等于目的，事實上每一次統一之后，就會產生意外的發現，指向新的方向。為統一而統一，超弦不惜為了數學自洽引進超越現實的額外空間維度，反而發散成了幾乎無窮大數量的宇宙，成為了嚇唬公眾的玄學。物理的真，數學的美。避開繁瑣的現象歸納總結，通過發現數學的美來反推物理的真，這是一條捷徑，但不要忘了，再美的數學也需要得到驗證，最終指向物理的真，否則有可能你迷上的是白骨精。如何分辨呢？很簡單，數學的美能夠產生物理上的預言，可以被實驗證實或證偽，就是范冰冰，而不是白骨精。最經典的例子還是愛因斯坦的廣義相對論，發表之初就預言了三個物理現象：星光彎曲、黑洞天體、引力波，都一一得到驗證。如果愛因斯坦說不出物理預言，或者只給出了引力波這種遙遙無期的觀測，他在科學上的地位可能就要打一個折扣。反觀超弦與超對稱理論，就不滿足這個條件，有如皇帝的新衣，你們看不到額外維與多重宇宙？那是不夠聰明。不能預言有效的物理現象，超弦終歸是一場數學游戲。當年LHC上馬，好歹還有希格斯粒子保底，CEPC有什么？實驗依據不足，目的不明，再加上天量巨資，作為一個有責任的科學家，楊振寧能不反對嗎？他給出兩個方向建議，進一步研究加速器原理，或專注弦論美妙的幾何結構。其實就是在暗示王貽芳與丘成桐，你們倆該干嘛干嘛去，就不要在一起瞎攪和了好嗎。前不久，物理學家馬塞洛·格萊塞（Marcelo Gleiser）獲得了150萬美元的2019年鄧普頓獎，該獎為獎勵“精神進步”而設立，與基礎物理突破獎性質差不多。反思過去幾十年來癡迷統一與超弦，他在2008年回答著名的“第三文化”的論壇“緣”（www.edge.org）的年度問題說得很實在：幾年前，也許因為我更深刻認識了形成科學思想的歷史和文化過程，事情突然變了。我開始懷疑統一，覺得它不過是實在的一神論在科學的翻版，是在方程里尋找神的存在……二十多年過去了，所有的努力都失敗了。粒子加速器沒有，冷暗物質探測器也沒有，沒找到磁單極，沒看到質子衰變，過去幾十年預言的所有統一的跡象，都沒有……
思想決定你的人生，那是哲學；上帝決定你的信仰，那是神學；方程決定你的邏輯，那是數學；事實決定你的認知，才是科學。“性靈出萬象，風骨超常倫”。
楊振寧很喜歡用高適《答侯少府》這兩句詩來描述狄拉克方程和反粒子理論，其極度濃縮性和包羅萬象的特點，又或如布雷克的名詩：一粒砂里有一個世界，一朵花里有一個天堂。把無窮無盡握于手掌，永恒寧非是剎那時光。
楊振寧曾比較狄拉克與海森堡，前者橫空出世的狄拉克方程，是量子力學與狹義相對論的第一次融合，沒有任何渣滓，直達宇宙的奧秘，似乎已把一切都發展到了盡頭；后者成名絕技不確定性原理，像是在霧里摸索，顯得朦朧、繞彎，沒有做干凈，還要發展下去。海森堡獨立發明了矩陣用于量子力學，因為信息閉塞，他不知道數學界早就有人發明了矩陣。
狄拉克的靈感則來自他對數學美的直覺欣賞，他在1963年曾經明確表示：“在我看來，一個方程擁有美感，比它符合實驗結果更為重要?！?/span>這又何嘗不是楊振寧走過的路子，他曾經表示，“從我個人來講，我是更欣賞狄拉克的風格”，但是他又在后面加了一句，“很多人認為海森堡的貢獻比狄拉克還要更高一籌。”若世界有太多的對稱，就不再有意外出現的可能性了，這將是一個穩定但僵化的世界。巴赫的音樂以和諧著稱，有數學與宗教之美。貝多芬的音樂引入人的情感，打破均衡，通過沉默與爆發展現了音樂力量性的一面。楊振寧基于數學的對稱性推出楊-米爾斯方程，卻又與李政道一起發現宇稱不守恒，證明世界并非對稱獲得諾貝爾獎。通觀楊振寧的每一個抉擇，你不得不佩服，他幾乎每一步都踏對了節奏，無論是科學還是人生。楊振寧也有沒想到的地方，他反對建超大對撞機，產生了一個溢出效應：當醋醋問及超弦前景，中山大學天文與空間科學研究院院長李淼如是說。1984年，第一次超弦革命席卷物理學界，李淼還在中國科技大學研究天體物理，超弦描繪的宏大圖景，吸引他投身這股熱潮，成為中國最早一批研究超弦的科學家。此后有15年時間，李淼都在海外求學，足跡遍布意大利國際理論物理中心、哥本哈根大學波爾研究所、美國加州大學圣巴巴拉分校、美國布朗大學、芝加哥大學等世界知名高校。在世界頂尖科學氛圍的熏陶下，加上自身努力，李淼在超弦理論、量子場論、宇宙學等領域取得了具有國際影響力的研究成果。1999年，李淼作為中科院“百人計劃”的入選者回到國內，成為國內超弦理論研究的領軍人物之一。彼時，威滕掀起的第二次超弦革命如火如荼，5個超弦理論被統一成一個M理論。威滕曾經夢想當一名記者，大學主修歷史學，輔修語言學，畢業后成為民主黨人喬治·麥戈文的幕僚，幫助其競選總統。麥戈文惜敗于尼克松后，威滕失去了社會政治領域的興趣，重返大學致力學術研究，不過這一次他選擇理科方向，專攻物理學與數學。弦理論是21世紀的物理學，卻偶然地落到了20世紀。
當威滕在1995年找到統一5個超弦理論的方法時，因為理論模糊粗糙，還不夠精準完備，他的公關天賦再一次被激發，M理論的命名堪稱科學史上一次絕妙的標題黨行為。威滕解釋，這個M可以理解為魔力（magic)、神秘（mystery）、母親（Mother），也可理解成假想的物質基本結構膜（membrane），超弦創始人之一施瓦茨受到啟發，還將矩陣(matrix)加到M的解釋中。引入中國后，M理論甚至與漢字謎（mi)、秘（mi）產生了聯系。如今距離第二次超弦革命已有24年，超過歷史上任何一次弦論突破需要的時間，一直沒有重大進展，第三次超弦革命遙遙無期。在超弦界頗有建樹，并出版了一本《超弦史話》的李淼，也于2015年受邀南下，擔任天文與空間科學研究院院長，領銜探測引力波的“天琴計劃”。引力波是愛因斯坦廣義相對論預言的物理現象，其在2016年得到觀測證實，李淼此舉，意味著他回到了傳統物理理論研究。種種跡象反映一個令人尷尬的事實：M理論的M，有可能是物理學史上最大的錯誤（mistake），最令人痛心的失落（miss），最長久的迷夢（mi、meng）。《三體》小說中，外星人發射智子到地球，鎖死了LHC的發現，以致人類不能發現更加底層的粒子結構，導致現代科學躑躅不前。而李淼對醋醋表示，實驗沒有問題，是超對稱理論錯了。那么這是否表明，李淼研究了30余年的超弦理論，已經實質上破產？
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