弦理论名言
时间:2022-04-14 00:25 | 分类: 句子大全 | 作者:天涯逐客 | 评论: 次 | 点击: 次
弦理论名言
1. 求霍金先生的《果壳中的宇宙》中的一段名言的英文原文
一、原文:前言第三段:In 1988 , when A Brief History of Time was first published, the ultimate Theory of Everything seemed to be just over the horizon.How has the situation changed since then? Are we any closer to our goal? As will be described in this book, we have advanced a long way since then. But it is an ongoing journey still and the end is not yet in sight.ccording to the old saying, it is better to travel hope-fully than to arrive. Our quest for discovery fuels our creativity in all fields, not just science. If we reached the end of the line, the human spirit would shrivel and die. But I don't think we will ever stand still: we shall increase in complexity, if not in depth, and shall always be the center of an expanding horizon of possibilities. 二、拓展资料:关于《果壳中的宇宙》(资料来源:网页链接) 1、《果壳中的宇宙》(《the Universe in a Nutshell》)是2002年由吴忠超翻译,湖南科学技术出版社出版的图书,原作者史蒂芬·霍金。
该图书曾获得安万特科学图书奖。 2、该书围绕主题是宇宙学,涉及广义相对论、量子论、黑洞、暴胀、时间旅行、弦论、超引力等诸多前沿概念。
3、作者间接:斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,出生于1942年1月8日,逝世于2018年3月14日,终年76岁。他出生于伽利略逝世三百周年纪念日,剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家。
70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。
2. 求一些关于西方人对于宇宙、空间的观点的资料,书或名言都可以,
现代的我知道一些。
记录片:《霍金的宇宙世界》,《宇宙的构造》(强推),《穿越虫洞》,《宇宙边境》……都是国外的。书:《相对论》《果壳里的60年》《宇宙的琴弦》(虽然主要讲弦理论,但前几章关于时空的见解很独到)。
名言的话我知道不多,但以上资料中都多多少少有提到。公开课有《从爱因斯坦到霍金的宇宙世界》北师大的,上课很风趣,建议看看。
总之,西方现代认为时间空间与物质紧密相连,相互影响,空间不是舞台,而是参与者,可弯曲,可伸缩。古代西方认为空间是平直的……(具体《宇宙的构造》有详解,第一集)希望能帮到你。
3. 请问爱因斯坦说过的一句关于超过光速后会有现象的名句是什么
爱因斯坦说的时间倒流是指人类可能进行的时间旅行。
我们知道,光速是宇宙中最快的速度,如果我们人类研制出一种超光速的飞船,那么我们就可以派一位记者乘坐这只飞船去追赶远古时期宇宙发射出的光线,去窥见远古时期的宇宙,比如,人类现在尚未知道5000年前到底埃及人是如何制造出金字塔的,但当时埃及人制造金字塔的这一过程反射的光线正记录了这一过程,现在还在宇宙中飞速传播着呢!那么一位记者乘坐超光速飞船去追赶这些光线,就可以再重新目睹当时埃及人如何制造金字塔了!有一种说法就是如果超过光速就可以见到以前发生的事情。当然这只是猜想罢了。
我读了很多名言名句,但我最喜欢的是科学家爱因斯坦所说的:“在天才和勤奋之间,我毫不犹豫地选择勤奋”。这句名言的大意是:只有勤奋学习,勤于思考,经过不懈的努力,才能有作为;没有天生的天才,只有毫不犹豫地选择勤奋,才能成为天才——为社会做出贡献、给他人带来快乐!历史上许多科学家生来并不显得聪明,但他们勤奋好学,从书本中学习知识;从他人身上汲取智慧,不断地思考、探索、试验,终于有了重大发现,成为了伟大的科学家。
例如:创立《相对论》的爱因斯坦,在小时候时,被人们视为低能儿,人们公认他不会有出息,但是他并不灰心。例如,他不断努力学习,不懈地奋斗,终于创立了《相对论》,让人类的认识发生了巨大的飞跃,让天地豁然开朗。
还有著名的物理学家居里夫人,她在学生时代就严格要求自己,抓紧时间,勤奋学习。正是因为她的不懈努力,才先后发现镭、钋,并两次荣获诺贝尔奖,成为倍受世人尊敬的伟大女性。
自从我看到 “在天才和勤奋之间,我毫不犹豫地选择勤奋”这句名言后,就把它当成了我的座右铭。从此,我学习更加勤奋,更加认真,学习效率和学习成绩也明显提高。
这真是一句使我受益匪浅的名言。
4. 弦理论的书籍
弦论弦论,即弦理论(string theory)是理论物理学上的一门学说。
弦论的一个基本观点就是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的粒子。这些看起来像粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。
弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。(引自《环球科学》2007年第三期《宇宙是堆三角形?》)较早时期所建立的粒子学说则是认为所有物质是由零维的“点”状粒子所组成,也是目前广为接受的物理模型,也很成功的解释和预测相当多的物理现象和问题,但是此理论所根据的“粒子模型”却遇到一些无法解释的问题。
比较起来,“弦理论”的基础是“波动模型”,因此能够避开前一种理论所遇到的问题。更深的弦理论学说不只是描述“弦”状物体,还包含了点状、薄膜状物体,更高维度的空间,甚至平行宇宙。
值得注意的是,弦理论目前尚未能做出可以实验验证的准确预测。发现弦论的发现不同于过去任何物理理论的发现。
一个物理理论形成的经典过程是从实验到理论,在爱因斯坦广义相对论之前的所有理论无不如此。一个系统的理论的形成通常需要几十年甚至更长的时间,牛顿的万有引力理论起源于伽利略的力学及第谷,开普勒的天文观测和经验公式。
一个更为现代的例子是量子场论的建立。在量子力学建立(1925/26)之后仅仅两年就有人试图研究量子场论,量子场论的研究以狄拉克将辐射量子化及写下电子的相对论方程为开端,到费曼 (Feynman),薛温格(Schwinger) 和朝永振一郎 (Tomonaga) 的量子电动力学为高潮,而以威尔逊(K. Wilson)的量子场论重正化群及有效量子场论为终结, 其间经过了四十余年,数十甚至数百人的努力。
广义相对论的建立似乎是个例外,尽管爱因斯坦一开始已经知道水星近日点进动,他却以惯性质量等于引力质量这个等效原理为基础,逐步以相当逻辑的方式建立了广义相对论。如果爱因斯坦一开始对水星近日点进动反常一无所知,他对牛顿万有引力与狭义相对论不相容的深刻洞察也会促使他走向广义相对论。
尽管同时有其他人如阿伯拉汗(Max Abraham),米(Gustav Mie)试图改正牛顿万有引力,爱因斯坦的从原理出发的原则使得他得到正确的理论。弦论发现的过程又不同于广义相对论。
弦论起源于一九六零年代的粒子物理,当时的强相互作用一连串实验表明存在无穷多个强子,质量与自旋越来越大越来越高。这 些粒子绝大多数是不稳定粒子, 所以叫做共振态。
当无穷多的粒子参与相互作用时,粒子与粒子散射振幅满足一种奇怪的性质,叫做对偶性。 1968年,一个在麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺 (Gabriele Veneziano) 翻了翻数学手册, 发现一个简单的函数满足对偶性,这就是著名的威尼采亚诺公式。
应当说当时还没有实验完全满足这个公式。很快人们发现这个简单的公式可以自然地解释为弦与弦的散射振幅。
这样,弦理论起源于一个公式,而不是起源于一个或者一系列实验。伯克利大学的铃木 (H. Suzuki) 据说也同时发现了这个公式,遗憾的是他请教了一位资深教授并相信了他,所以从来没有发表这个公式。
所有弦论笃信者都应为威尼亚采诺没有做同样的事感到庆幸,尽管他在当时同样年轻。起源弦论又可以说是起源于一种不恰当的物理和实验。
后来的发展表明,强相互作用不能用弦论,至少不能用已知的简单的弦论来描述和解释。强相互作用的最好的理论还是场论,一种最完美的场论:量子色动力学。
在后来的某一章内我们会发现,其实弦论与量子色动力学有一种非常微妙,甚至可以说是一种离奇的联系。作为一种强相互作用的理论,弦论的没落可以认为是弦论有可能后来被作为一种统一所有相互作用的理论运气,更可以说是加州理工学院史瓦兹 (John Schwarz) 的运气。
想想吧,如果弦论顺理成章地成为强相互作用的理论,我们可能还在孜孜不倦地忙于将爱因斯坦的广义相对论量子化。不是说这种工作不能做,这种工作当然需要人做,正如现在还有相当多的人在做。
如果弦论已经成为现实世界理论的一个部份,史瓦兹和他的合作者法国人舍尔克 (Joel Scherk)也不会灵机一动地将一种无质量,自旋为2的弦解释为引力子,将类似威尼采亚诺散射振幅中含引力子的部份解释为爱因斯坦理论中的相应部份,从而使得弦论一变而为量子引力理论!正是因为弦论已失去作为强相互作用理论的可能, 日本的米谷明民 (Tamiaki Yoneya) 的大脑同时做了同样的转换, 建议将弦论作为量子引力理论来看待。他们同时还指出,弦论也含有自旋为1的粒子,弦的相互作用包括现在成为经典的规范相互作用, 从而弦论可能是统一所有相互作用的理论。
这种在技术上看似简单的转变,却需要足够的想象力和勇气,一个好的物理学家一辈子能做一件这样的工作就足够了。我们说的史瓦兹的运气同时又是弦论的运气是因为史瓦兹本人的历史几乎可以看成弦的小历史。
史瓦兹毫无疑问是现代弦论的创始人之一。自从在1972年离开普林斯顿大学助理教授位置到加州理。
5. 为什么很多著名学者反对超弦,超弦真的是误人子弟
弦论这个领域至少不是民科。即便不作为TOE的候选人而作为数学或者研究物理的数学工具也有其研究价值。
反对以更微观的就更高人一等自居,根本理论才是最本质的其他都是应用贬低物理学其他领域,然而自身水平并不怎么样的弦论科普爱好者的弦论(近些年adscft才是热点吧,弦论作为TOE基本没什么大进展的感觉。不过说实话这方面我不是很懂欢迎大佬指正)
反对被名词迷惑觉得弦论逼格很高数学逼格很高,张口纤维丛闭口代数几何然而连自己在做什么都搞不清楚的弦论与数学名词爱好者的弦论(常见于中学生与低年级本科生,典型特征为普物四大力学的题都做不下去)
此二者为误人子弟的弦论
归根结底 弦不误人人自误啊。你们呐还是要建立自己独立的价值判断,自己学完四大力学自己翻阅综述文章,听取老师意见后作出自己的判断,不要人云亦云,学界都有反对有支持,更不能听信十几几十年前的科普书说啥就是啥。
超弦到TOE这条路到底走不走得通,当然要靠诸位学者个人的奋斗,但也要考虑历史的进程。部分学界大佬就算觉得现在不该在超弦上浪费时间,那也没有任何钦定的意思,识得唔识得啊?
6. M理论证明十一维度空间
M理论。
另一则定义: M理论系由刘易斯、亚伦(Louis Allen)所提出。针对社会、经济等观点,对管理者及被管理者之真实态度调查所得,而提出一综合性管理定义之理论。
历史的玩笑:回到11维 广义相对论没有对时空维数规定上限,在任何维黎曼流形上都能建立引力理论。超引力理论却对时空维数规定了一个上限——11维。
更吸引人的是,已经证明,11维不仅是超引力容许的最大维数,也是纳入等距群SU(3)*SU(2)*U(1)的最小维数。描述强力的标准模型,即量子色动力学,是基于定域对称群SU(3)的规范理论,它的量子叫做胶子,作用于一个叫“色”的内禀量子数上。
描述弱力和电磁力的温伯格-萨拉姆模型,是基于SU(2)*U(1)的规范理论。这个规范群作用在“味道”上,而不是在“颜色”上,它不是精确的,而是自发破缺的。
由于这些理由,许多物理学家开始探讨11维的超引力理论,期望这就是他们寻求的统一理论。 然而,在手征性面前,引力理论的一根支柱突然倒塌了。
手征性2是自然界的一个重要特征,许多自然对象都有类似于人的左手与右手那样的对称性。像中微子的自旋,就始终是左手的。
20世纪20年代,波兰人卡卢扎(T.Kaluza)和瑞典人克莱因(O.Klein),发现从高维空间约化到可观测的4维时空的机制。若11维超引力中的7维空间是紧致的,且其尺度为10-33厘米(缘此其不被觉察),就会导出粒子物理标准模型所需的SU(3)*SU(2)*U(1)对称群。
但是,在时空从11维紧致化到4维时,却无法导出手征性来。到了1984年,超引力丧失领头理论地位,超弦理论取而代之。
当时,“让11维见鬼去吧!”——“夸克之父”盖尔曼(M.Gell-Mann)的这句名言,表达了不少物理学家对11维的失望情绪。 从1984年起,人们认定10维时空是最佳选择,10维时空的弦论替代了11维时空的超引力理论。
曾流行过五种弦论,其不同在于未破缺的超对称性荷的数目,以及所带有的规范群。在10维时空中,最小的旋量具有16个实分量,有三种弦论的守恒超荷恰巧对应于这种情况,它们是类型Ⅰ、杂优弦HE和HO。
其余两种弦论含有2个旋量超荷,称为类型Ⅱ弦。其中,类型ⅡA的旋量具有相对的手征性,类型ⅡB的旋量具有相同的手征性。
HE和HO二种杂优弦,分别带有E8*E8规范群和SO(32)规范群。类型Ⅰ弦也具有SO(32)规范群,它是开弦,而其余的4种弦是闭弦。
重要的是,它们都是反常自由的,即弦论提供了一种与量子力学相容的引力理论。在这些理论中,HE弦至少在原则上能解释所有已知粒子和力的性质,当然也包括手征性在内。
然而,弦论绝非美轮美奂,至少可从四方面对它诘难。首先,人们本将弦论当作物理统一理论来追寻,它的五种不同理论却又给出了五种不同的宇宙,若人类生活在其中的一种宇宙之中,那么其余四种理论描述的宇宙,又是何等样的生物居住其中呢?其次,若将粒子看作弦,那为什么不将它们看作膜,抑或看作p维客体——胚(brane)呢?再者,关于弦论的实验验证,传统的粒子加速器方法,显然受到技术和经费两方面限制,然而新的方法又在何处?最后,超对称性容许时空的最大维数是11维,为什么弦论只到10维就戛然而止了呢?余下的那一维是逃逸了,还是隐藏起来了呢? 历史真会开玩笑,在人们让11维“见鬼”十年之后,1994年开始了弦论的第二次革命。
此后,五种不同的弦论在本质上被证明是等价的,它们可以从11维时空的M理论导出。经历了十年艰苦卓绝的辛劳,人们居然又回到了原来的时空维数,否定之否定实在是条奥妙的哲理。
7. "地球上的任何一点离太阳都同样地遥远
这是一个很哲学的问题,并不是指天文学上的一点!
大致的意思是一个相对论,任何事物放到一个更大的环境中的时候,原本之前那个环境中所谓的问题和差距,其实就不存在了@ 比如在社会中,你觉得跟某一个人对知识的掌握或者做人的成功,都天差地别,乃至一生都没有超越的可能! 但是放到一个大环境中呢? 比如说,放到整个银河系中?整个宇宙中? 相对于潜意识觉得外星人科技比我们高出许多的情况下,在他们看来,你和你比较的那个人,有什么差距?什么都没有,都只是地球人。
所以很多时候看问题要看的长远,人生暂时的失意或者失败,相对于整个人生来说,nothing~~~~
8. 世界上有几维
目前所认识到的有思维,三围空间和第四维时间 自然界有四种基本力:引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。
能够将引力、电磁力、弱作用、强作用四种作用统一在一起的,是超弦理论。费曼反对超弦理论,杨振宁以前也不看好它。
但超弦理论的研究方向无疑是正确的。 超弦理论的基础是多维时空和对称性守恒原理。
超弦理论的多维时空实际上是无穷维时空。早期超弦理论是26维时空,是只允许玻色子存在的时空,后来降为十维时空,允许玻色子和费米子共同存在。
玻色子传递力,费米子形成物质,也就是说,11维至26维时空,只有力的存在,而10维以下可以有力和物质的共存。之所以有26维,而没有更多,是因为26维对于描述力已足够精确。
10维超弦理论解决的是玻色子和费米子的对称性问题,即所谓超对称。当然超弦理论包括更多的对称性。
超弦理论的对称性是用数学上的群论来描述的。其中重要的是SO(32)和E8*E8对称群。
……。
9. 弦原理的基本解释
弦论,即弦理论(string theory),是理论物理学上的一个尚未被证实的理论。
这种理论认为宇宙是由我们所看不到的细小的弦和多维组成的。弦论要解决的问题是十分复杂困难的,如了解为何宇宙中有这些物质和交互作用、为何时空是四维的。
因为没有其它任何一个理论在这个目标上的进展可与之比拟,弦论无疑地仍是值得继续努力研究。 弦论的出发点是,如果我们有更高精密度的实验,也许会发现基本粒子其实是条线。
这条线或许是一个线段,称作“开弦”(open string),或是一个循环,称作“闭弦”(closed string)。不论如何,弦可以振动,而不同的振动态会在精密度不佳时被误认为不同的粒子。
各个振动态的性质,对应到不同粒子的性质。例如,弦的不同振动能量,会被误认为不同粒子的质量。
即认为自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的粒子。 “弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。”
(引自《环球科学》2007年第三期《宇宙是堆三角形?》)历史 发现 弦论的发现不同于过去任何物理理论的发现。 一个物理理论形成的经典过程是从实验到理论,在爱因斯坦广义相对论之前的所有理论无不如此。
一个系统的理论的形成通常需要几十年甚至更长的时间,牛顿的万有引力理论起源于伽利略的力学及第谷,开普勒的天文观测和经验公式。一个更为现代的例子是量子场论的建立。
在量子力学建立(1925/26)之后仅仅两年就有人试图研究量子场论,量子场论的研究以狄拉克将辐射量子化及写下电子的相对论方程为开端,到费曼 (Feynman),薛温格(Schwinger) 和朝永振一郎 (Tomonaga) 的量子电动力学为高潮,而以威尔逊(K. Wilson)的量子场论重正化群及有效量子场论为终结, 其间经过了四十余年,数十甚至数百人的努力。 广义相对论的建立似乎是个例外,尽管爱因斯坦一开始已经知道水星近日点进动,他却以惯性质量等于引力质量这个等效原理为基础,逐步以相当逻辑的方式建立了广义相对论。
如果爱因斯坦一开始对水星近日点进动反常一无所知,他对牛顿万有引力与狭义相对论不相容的深刻洞察也会促使他走向广义相对论。尽管同时有其他人如阿伯拉汗(Max Abraham),米(Gustav Mie)试图改正牛顿万有引力,爱因斯坦的从原理出发的原则使得他得到正确的理论。
弦论发现的过程又不同于广义相对论。弦论起源于一九六零年代的粒子物理,当时的强相互作用一连串实验表明存在无穷多个强子,质量与自旋越来越大越来越高。
这 些粒子绝大多数是不稳定粒子, 所以叫做共振态。当无穷多的粒子参与相互作用时,粒子与粒子散射振幅满足一种奇怪的性质,叫做对偶性。
1968年,一个在麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺 (Gabriele Veneziano) 翻了翻数学手册, 发现一个简单的函数满足对偶性,这就是著名的威尼采亚诺公式。 应当说当时还没有实验完全满足这个公式。
很快人们发现这个简单的公式可以自然地解释为弦与弦的散射振幅。 这样,弦理论起源于一个公式,而不是起源于一个或者一系列实验。
伯克利大学的铃木 (H. Suzuki) 据说也同时发现了这个公式,遗憾的是他请教了一位资深教授并相信了他,所以从来没有发表这个公式。所有弦论笃信者都应为威尼亚采诺没有做同样的事感到庆幸,尽管他在当时同样年轻。
起源 弦论又可以说是起源于一种不恰当的物理和实验。后来的发展表明,强相互作用不能用弦论,至少不能用已知的简单的弦论来描述和解释。
强相互作用的最好的理论还是场论,一种最完美的场论:量子色动力学。在后来的某一章内我们会发现,其实弦论与量子色动力学有一种非常微妙,甚至可以说是一种离奇的联系。
作为一种强相互作用的理论,弦论的没落可以认为是弦论有可能后来被作为一种统一所有相互作用的理论运气,更可以说是加州理工学院史瓦兹 (John Schwarz) 的运气。想想吧,如果弦论顺理成章地成为强相互作用的理论,我们可能还在孜孜不倦地忙于将爱因斯坦的广义相对论量子化。
不是说这种工作不能做,这种工作当然需要人做,正如现在还有相当多的人在做。如果弦论已经成为现实世界理论的一个部份,史瓦兹和他的合作者法国人舍尔克 (Joel Scherk)也不会灵机一动地将一种无质量,自旋为2的弦解释为引力子,将类似威尼采亚诺散射振幅中含引力子的部份解释为爱因斯坦理论中的相应部份,从而使得弦论一变而为量子引力理论!正是因为弦论已失去作为强相互作用理论的可能, 日本的米谷明民 (Tamiaki Yoneya) 的大脑同时做了同样的转换, 建议将弦论作为量子引力理论来看待。
他们同时还指出,弦论也含有自旋为1的粒子,弦的相互作用包括现在成为经典的规范相互作用, 从而弦论可能是统一所有相互作用的理论。 这种在技术上看似简单的转变,却需要足够的想象力和勇气,一个好的物理学家一辈子能做一件这样的工作就足够了。
我们说的史瓦兹的运气同时又是弦论的运气是因为史瓦兹本人的历史几乎可以看成弦的小历史。史瓦兹毫无疑问是现代弦论的创始人之一。
自从在1972年离开普林斯顿大学助理教授位置。
弦论是伪科学吗?一个没有经验检验的理论还是科学吗?
物理学中的弦论之争凸显出科学是多么需要哲学。
作者:Massimo Pigliucci,纽约城市学院哲学教授。
广义相对论是一门可靠的科学,而精神分析理论,以及马克思主义对历史事件演变的描述,都是伪科学。这是几十年前最有影响力的科学哲学家之一卡尔•波普尔得出的结论。波普尔对他所谓的分界问题很感兴趣,即如何区别科学和伪科学。他提出了一个简单的标准:可证伪性。一个理论若要被认为是科学的,就必须至少在原则上证明它是可错的。
波普尔对爱因斯坦的理论印象深刻,因为它在1919年得到了惊人的证实,所以他认为相对论是优秀科学的典范。在《猜想与反驳》(1963)一书中,他将爱因斯坦和弗洛伊德和马克思区分开来:
“爱因斯坦的引力理论显然满足了可证伪的标准。即使当时既有可能确定其结果,也显然有可能驳斥这一理论。
马克思主义的历史唯物主义,也预言了历史实践。他的预测是可验证的,但是被事实证伪了。然而,马克思的追随者并没有接受这些反驳,而是重新解释了理论和证据,以获得其他人的认同。这样,他们就把这个理论从被证伪的事实中拯救出来。通过这种策略,他们摧毁了自己的科学地位。
这两种精神分析理论属于不同的类别。它们根本无法验证,也无法证伪。我个人并不怀疑他们的学说是相当重要的,而且有一天可能会在一门可证伪的心理科学中发挥作用。但这确实意味着,那些心理分析师天真地相信能够证实其理论的临床观察,并不比占星家好多少。”
事实证明,波普尔年代,1919验证相对论的关键实验是有问题的:爱因斯坦的理论实际上存在一个数学错误,像太阳这样的大引力质量天体会使光发生两倍的弯曲。如果这一理论在1914年被检验,它就被证伪了。此外,在1919年的观测中有一些重大的错误,而主持观测的天文学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington),实际上可能精心挑选了他的数据,使它们看起来是对爱因斯坦最清晰的证明。
但是为什么一个杰出的哲学家在上世纪初写下的东西,在今天会引起人们的兴趣呢?你可能听说过弦理论。这是基础物理学界几十年来一直在研究的东西,为了追求所谓的“万物理论”。但事实上,弦理论甚至都不是一个理论,它没有成熟的概念结构。弦理论主要用来解决现代物理学的一个基本问题:广义相对论和量子力学融合。
物理学家一致认为,这意味着广义相对论和量子力学其中一个理论或两者都是不完整的。弦理论试图通过将两者纳入更广泛的框架来协调两者。但是弦论面临一个很大的问题:虽然一些科学家自信地认为,弦理论不仅是一种非常有前途的科学理论,而且是唯一的选择。但是,反对者轻蔑地回应,它甚至不是科学,因为它没有任何经验证据。振动的弦,多维时空是不可能被实验验证的,他们是数学上的、形而上学的推测。形而上学在科学家的行话中是贬义词。令人惊讶的是,越来越多公开和尖刻的谩骂往往集中在波普尔的学说上。到底发生了什么?
去年,我被邀请去慕尼黑参加一个关于基础物理学的研讨会,会议被一些人称为“弦论论战”。组织者是斯德哥尔摩大学的戴维德(Richard Dawid),他是一位在理论物理学方面有着深厚背景的科学哲学家。他提出了三个非实证的论证为弦论辩护。
在研讨会举行之前的几个月里,一些参与者就使用各种手段造势,从著名的《自然》杂志上的宣言式文章到Twitter,进行公关运动,以角逐或保持对当代基础物理学的解释权。乔治·埃利斯说:“人们担心的是,很难把这样的科学与科幻分开。对此,弦论的反对者,霍森菲尔德(Sabine Hossenfelder)补充道:后经验科学是一种矛盾的修辞法。彼得·盖里森(Peter Galison)写道:这是一场关于物理知识本质的辩论,这其中的利害关系非常清楚。
然而,另一方面,宇宙学家卡罗尔(Sean Carroll)在推特上写道:我对证伪性警觉的真正原因是:我们不能提前要求什么样的理论能够正确地描述世界,可证伪性只是一个简单的格言。伦纳德·苏士金德(Leonard Susskind)嘲弄地引入了新词:波普尔主义(Popperazzi),来给一种在他看来极其天真的思考科学如何运作的方式贴上标签。
对我来说,具有讽刺意味的是,如今的许多科学家,尤其是物理学家,似乎并没有把哲学放在特别高的地位。我的学术生涯是以科学家(进化生物学)的身份开始的,在经历了一场中年危机后,最终转向了哲学。仅仅在过去的几年里,斯蒂芬·霍金宣布哲学已死。克劳斯(Lawrence Krauss)曾打趣说哲学让他想起老伍迪·艾伦的笑话,“什么也不会做的,去教书;不会教书的,去教体育”。科学传播者尼尔·德葛拉斯·泰森和比尔·奈都曾大声质疑,为什么年轻人会决定在大学里浪费时间学习哲学。
社交媒体和科普媒体上的激烈辩论决定了公众对物理学的认知程度
并不是所有物理学家都讨厌哲学。爱因斯坦在1944年就同一问题写信给他的朋友罗伯特·桑顿(Robert Thorton):我完全同意你关于方法论以及科学的历史和哲学的重要性和价值的看法。今天的许多人,甚至是专业的科学家,在我看来都是见过成千上万棵树,但从未见过一片森林。对历史和哲学背景的了解,使爱因斯坦能够独立于他那一代人的偏见。在我看来,这种由哲学洞察力所创造的独立性,是一个纯粹的工匠或专家与一个真正的真理探求者之间的区别。按照爱因斯坦的标准,当代物理学家中有很多工匠,但相对而言,探求真理的人却很少。
当然,从客观的角度看,爱因斯坦的哲学观点在当时可能并不具有代表性。当然,现代弦理论学家只是物理学界的一个小群体,而推特上的弦理论学家则是这个群体中更小、可能更健谈的个别人。他们发出的哲学噪音很可能不能代表物理学家一般的想法和言论,但他们的影响力却很大,因为他们是如此的突出。在社交媒体和科普媒体上的激烈辩论决定了公众对物理学的认知程度,甚至决定了物理学家对他们所在领域的重大问题的认知程度。
如今,物理界似乎分裂为两派,一派公开蔑视哲学,另一派则认为自己的哲学正确,而他们的对手是错的。受到威胁的不仅仅是学术上的利益蛋糕,而是公众对人文科学和科学的欣赏和尊重,更不用说数以百万计的研究经费(对物理学家,而不是哲学家)。因此,我们应该更认真地审视波普尔哲学的意义,为什么它仍然与科学密切相关。
正如我们所见,波普尔的信息看似简单,但当它被重新包装成一条推文时,实际上欺骗了许多聪明的评论员,他们低估了推文背后哲学的复杂性。如果有人想把这种哲学变成一个保险杠贴纸上的口号,它会读成这样:如果它不能证伪,那它就不是科学,停止浪费你的时间和金钱。
但是好的哲学并不适用于保险杠贴纸的总结,所以一个人不能停留在那里,假装没有什么可说的。波普尔本人后来改变了他对证伪和分界问题的看法,就像任何有思想的思想家在面对来自他的同事的批评和反对时会做的那样。
后来波普尔承认,经验检验,特别是非常大胆和新颖的预测,是可靠的科学方法的一部分。毕竟,爱因斯坦之所以在1919年的日全食之后一夜成名,正是因为天文学家们在全球各地验证了他的理论预测,并发现这些预测与经验数据完全一致。对波普尔来说,这并不意味着广义相对论是正确的,而只是说它幸存了下来,随时准备再次接受检验。事实上,现在的广义相对论也并不是最终的理论,因为它与量子力学冲突。但在过去的一个世纪里,它经受住了很多高风险的挑战,最近的一次确认是在几个月前,人们首次探测到引力波。
科学假设需要在各种条件下反复测试,然后我们才能对结果有合理的信心
波普尔还改变了他对马克思历史唯物主义的看法,以及对达尔文进化论地位的看法,他最初对达尔文进化论持怀疑态度,认为进化论是同义反复。他承认,即使是最优秀的科学理论,由于还需要添加辅助假设和背景假设,往往不能直接被证伪。当人们用望远镜和摄影板对着太阳检验爱因斯坦的理论时,我们同时也在使用焦点理论,还有用于设计望远镜的光学理论,再加上分析数据所需的数学计算背后的假设,而他们的注意力则集中在主要结论上。但如果结果出了什么问题,并不足以立即排除该理论,因为可能是一个辅助假设的失败造成的。这就是为什么科学假设需要在各种条件下反复测试,然后我们才能对结果有信心。
波普尔的工作促使哲学家们致力于发展一种哲学上合理的,科学和伪科学的定义。一直到1983年,劳丹(Larry Laudan)发表了一篇极具影响力的论文《划界问题的终结》,他认为划界实际上是在浪费时间,任何人都不可能想出一些必要条件和充分条件来定义科学、伪科学和类似的东西。他认为,波普尔等人一直在试图为科学和伪科学提供精确的定义,类似于几何中的定义。例如,三角形内角和等于180度。拥有这一特性对三角形的定义来说既是必要的,也是充分的。劳丹指出,对于划界问题,永远找不到这样的解决方案,因为像科学和伪科学这样的概念是复杂的、多维的、模糊的、不存在明确的边界。
然而,波普尔并不像劳丹、卡罗尔、苏士金德和其他人所说的那样天真。划界问题也并非如此毫无希望。这就是为什么包括我在内的许多学者最近都坚持认为,劳丹忽略了分界问题,而且Twitter可能不是进行科学哲学问题细致讨论的最佳场所。
如果一个人放弃充分条件的要求,那么划界研究也是可以讨论的。可以将科学、伪科学等视为类似维特根斯坦的家族相似性概念。路德维希·维特根斯坦是20世纪另一位极具影响力的哲学家,他和波普尔本人一样,都来自维也纳,尽管两人在家庭背景、性情和哲学兴趣方面有着天壤之别。
维特根斯坦从未论述过科学哲学,更别提基础物理学了。但他对语言、逻辑和句法非常感兴趣。他指出,有许多概念,我们似乎能够有效地使用,但仍给不出明确的定义。他最喜欢的例子是游戏,这个看似简单的概念。如果你想给三角形游戏下一个定义,你的努力将会无止境地受挫。维特根斯坦写道:我们应该如何向别人解释游戏是什么?我想我们应该向他描述游戏,我们还可以加上一句:和这个类似的东西叫做游戏。我们自己还知道更多吗?但这并不是无知。我们不知道边界,因为不存在这样的边界。但我们可以为特殊的目的划定边界。
重点是,在很多情况下,我们并没有发现预先存在的边界,就好像游戏和科学是存在于一个永恒的,形而上学维度中的柏拉图式的理想形式。我们为特定的目的设定界限,然后我们测试这些界限对于我们的目的是否真的有用。在科学和伪科学的区别问题上,我们认为存在着重要的区别,因此我们试图划出暂时的边界,以突出它们。当然,作为科学家或哲学家,如果一个人不认为占星术和天文学之间存在根本性的不同,这也是没问题的,但他的标准就会后退很多。
科学家们不应该用粗糙的语言互相攻击,而应该共同努力,不仅是为了打造一门更好的科学,而且是为了对抗真正的伪科学
同样的,慕尼黑研讨会的许多参与者,都觉得科学的标准和弦理论家的提议之间有着很大的区别。理查德·戴维德反对后经验科学这个术语,他更喜欢非经验理论评估,但无论人们如何称呼它,他知道他背离了自伽利略时代以来的科学传统。伽利略虽然只提出了思想实验(他可能从来没有把球从比萨斜塔抛下),但是他的想法肯定是可证伪的。
问题是:我们是处于新范式的开端,还是误入歧途?或者,有没有可能基础物理学正在走到尽头,因为我们的思想和技术已经达到极限?这些严肃的问题不仅应该引起科学家和哲学家的兴趣,而且应该引起广大公众的兴趣。
弦论论战导致对科学哲学的滥用,但奇怪之处在于,科学家和哲学家都致力于为了社会解决问题,而不是制造问题。只要他们能停止争吵,专注于他们共同的力量可以完成的事情。他们应该一起工作,不仅仅是为了建立一个更好的科学,而是应对真正的伪科学。顺势疗法和灵媒,只是几个明显的例子,各种伪科学会披着科学的外衣继续愚弄人赚大量的钱,损害人们的身心健康。批判和分析是公共知识分子的道德责任,无论是科学家还是哲学家,应该尽自己最大的努力,尽可能地提高公众对科学的认识。