愛德華·魏廷采訪錄/老蟬錄入/哲學(xué)園
愛德華·魏廷（Edward Witten） 愛德華·魏廷是普林斯頓高等研究院的教授。在轉(zhuǎn)向超弦之前，他對理論粒子物理學(xué)和量子場論，特別是量 子色動力學(xué)以及更高維理論作出過許多重要貢獻(xiàn)。他是 超弦理論最明智與坦率的倡導(dǎo)者之一。 （愛德華·魏廷也譯愛德華·威滕）
以下橘色字為BBC提問，黑色字為威騰回答
請問超弦理論所要解決的主要問題是什么？
20世紀(jì)的物理學(xué)有兩大支柱，一個是廣義相對論，即愛因斯坦的引力理論；另一個是量子力學(xué)，即關(guān)于物質(zhì)微觀運(yùn)動規(guī)律的理論，換句話說，是關(guān)于原子、分子以及稱為基本粒子的那些更小的粒子的理論。現(xiàn)代物理學(xué)中的一個根本問題是這兩大柱石不相協(xié)調(diào)。如果企圖將引力與量子力學(xué)糅合在一起的話，那么從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看就將會得到毫無意義的結(jié)果。你可以寫出自認(rèn)為是量子引力的表達(dá)式，可是它當(dāng)中包含各種無窮大。對于物理學(xué)家來講，在計算當(dāng)中出現(xiàn)無窮大是一件極不舒服的事情。大多數(shù)缺乏物理學(xué)素養(yǎng)的人或許會以為物理學(xué)家所做的無非是一些極端繁雜的計算而已，但事實(shí)上這不是物理學(xué)的精髓所在。重要的是，物理學(xué)注重概念、如何理解概念以及大自然運(yùn)行的原理。在那些像廣義相對論一樣真正優(yōu)秀的理論中，存在一個定義完好、概念清晰的表達(dá)式，在你了解了它的內(nèi)容之后你會說“是的，這些概念是完美的”，而由此建立起來的理論是這些概念的完美體現(xiàn)。量子力學(xué)卻略有不同。它的發(fā)展過程是相當(dāng)曲折復(fù)雜的，并且一直是在實(shí)驗(yàn)的推動之下進(jìn)行的。雖然它是一個內(nèi)容非常豐富而美妙的理論，但卻不具有像廣義相對論一樣的概念基礎(chǔ)。我們在物理學(xué)中所遇到的問題就是一切都應(yīng)該以這兩種互不相同的理論為基礎(chǔ)，所以當(dāng)我們將它們結(jié)合在一起時，總是得到毫無意義的結(jié)果。物理學(xué)的歷史就是不斷發(fā)現(xiàn)更精確概念的歷史，而自然界的規(guī)律正是基于這些概念的。當(dāng)這些概念變得越來越精細(xì)時，理論也就只需要越來越少的原理來解釋越來越多的事情，而同時，要寫出內(nèi)部自洽的理論也就變得越來越復(fù)雜。在牛頓那個時代，要解決的問題只是寫出正確的理論——他從來不會遇到無窮大這樣一類麻煩的事情，但到了20世紀(jì)我們有了廣義相對論和量子力學(xué)這樣概念豐富的理論框架。在這個框架內(nèi)甚至連僅僅做到內(nèi)部自洽都是困難的，更不要說正確性了。實(shí)際上，這是我們在物理學(xué)上取得進(jìn)步的主要工具之一，從這個意義上講是幸運(yùn)的。物理學(xué)已經(jīng)進(jìn)入這樣一個領(lǐng)域，其中實(shí)驗(yàn)并不怎么困難，當(dāng)然它不再像五六十年前那樣發(fā)展迅速。然而，存在一個以自洽性來提供約束的邏輯結(jié)構(gòu)這一事實(shí)是我們?nèi)匀荒軌蛉〉眠M(jìn)展的主要原因之一。所以，對于弦理論而言，要記住的最為重要的事情就是它以克服數(shù)十年來物理學(xué)的核心問題——引力理論與量子力學(xué)之間的不協(xié)調(diào)為目的。那么它如何克服這一不協(xié)調(diào)呢？整個20世紀(jì)最讓物理學(xué)家們頭痛的問題就是，假如把電子這樣的粒子當(dāng)作點(diǎn)粒子并且認(rèn)真計算它的電場與引力場，就會發(fā)現(xiàn)在電場與引力場中均存在無窮大能量。如今這個問題已經(jīng)歷了許多不同的發(fā)展階段。它曾經(jīng)是經(jīng)典物理學(xué)家頭痛的問題，在量子力學(xué)建立之后，一度又成為量子力學(xué)中涉及電場時的一個棘手問題。在電磁理論中解決這一問題的關(guān)鍵步驟是測不準(zhǔn)原理，這一原理表明電子不再是一個裸的點(diǎn)粒子，因而討論它的電場是有意義的。我們在討論電子的引力場時，仍像一個世紀(jì)來大多數(shù)物理學(xué)家那樣把電子當(dāng)作點(diǎn)粒子是行不通的。然而，在弦理論中電子不再是點(diǎn)粒子而是一根振動著的小弦。振動的弦所具有的這一額外自由度使得我們能夠解釋它的引力場。我這里只是把電子作為一個例子。電子的無窮大自能是這類問題中最典型的，實(shí)際上所有基本粒子都存在類似的問題，而弦理論能夠干凈利索地處理所有基本粒子和相互作用的無窮大問題。所以我們不再認(rèn)為世界是由粒子構(gòu)成的而認(rèn)為是由扭動著的小弦構(gòu)成的，對嗎？對的。我們在考慮粒子的時候應(yīng)當(dāng)記住，自量子力學(xué)誕生之日起世界上的所有一切都變得有些模糊，也就是說，與我們?nèi)粘ｊP(guān)于粒子的圖像相比有些模糊。在弦理論中這一毛絨絨的粒子為一根小弦所替代。這是一根振動著的弦，另外，由于量子力學(xué)的效應(yīng)，它也變得有些毛絨絨的。有幾種可能的弦理論而大多數(shù)弦理論中差不多只有一類弦。你瞧，一類弦可以完成許多種不同模式的運(yùn)動。你可以想象一把小提琴，當(dāng)你在上面演奏時一根琴弦能以許多種不同的頻率振動，稱為諧音。對于一根小提琴琴弦而言，這些頻率不同的諧音是決定提琴音色的關(guān)鍵，它是不同的樂器音色不同的原因，即使所演奏的是同一個音符。你可以在鋼琴上或提琴上演奏音符C，但聽起來卻大不相同，因?yàn)橥瑯拥南铱梢砸蛑C音不同而具有不同的振動方式。不同的樂器產(chǎn)生各類諧音的比例是不同的。對于一根提琴的弦而言，不同的諧音對應(yīng)于不同的聲音。對于一根超弦而言，不同的諧音則對應(yīng)于不同的基本粒子。電子、引力子、光子、中微子以及所有其他粒子是同一根基本弦的不同諧音而已，正如提琴的不同泛音是同一根琴弦的不同諧音一樣。把自然界的各種不同的基本粒子在某種意義上比作不同的音符是否過于牽強(qiáng)？以電子為例，與它相應(yīng)的弦大概只有10-23厘米大小，所以比起你認(rèn)為無法想象的小東西還要小得多。一個原子的大小差不多是10-8厘米，一個原子核要比它小上10萬倍，而代表基本粒子的一根超弦甚至比核子還要小得無法想象。但無論如何它不是點(diǎn)粒子，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。是的，它不是點(diǎn)粒子。它不是點(diǎn)狀物并且有確定的有限大小這一事實(shí)對于整個理論方案保持自洽是非常關(guān)鍵的。順便我要說一下，盡管代表基本粒子的超弦小得令人難以置信，但是如果你有一把得心應(yīng)手的鑷子的話，從原則上講你能夠抓住超弦并且將它抻得越來越長。是否會扯斷要看具體的弦理論，但對于大多數(shù)弦理論而言，弦是不會被扯斷的并且實(shí)際上可以抻得像一個房間這么大，這樣就得到一根宏觀的超弦。它類似于當(dāng)今物理學(xué)家和天體物理學(xué)家所討論的那種所謂的宇宙弦，有些宇宙弦橫越天空，或許用天文望遠(yuǎn)鏡可以看到它們。您是否在暗示宇宙中可能存在宇宙弦，它們是大爆炸殘留下來的超弦的遺跡？這是可能的，但我并不打算特別強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。然而，在有些弦理論中原則上非常有可能存在橫越天空的弦，你能夠用望遠(yuǎn)鏡看到它們。您是否可以就超弦的拓?fù)湫再|(zhì)談?wù)?span>？在大多數(shù)弦理論中弦總是封閉的。所有的弦理論都包括閉弦，即形成環(huán)路的弦，而大多數(shù)的弦理論只包括閉弦，只有一個稱為第一型的弦理論既包括閉弦也包括開弦。大體上說是它所提供的調(diào)和引力與量子力學(xué)的可能性。在我進(jìn)入物理學(xué)界之前這就是一個核心問題了。量子力學(xué)和量子場論是20年代后期首先發(fā)展起來的。從一開始人們就很清楚，引力理論與量子力學(xué)之間存在協(xié)調(diào)性的問題。在早期量子場論中存在許多其他問題，物理學(xué)家們無暇顧及這個協(xié)調(diào)性問題，但在其他問題解決之后，引力與量子力學(xué)不相協(xié)調(diào)這一點(diǎn)就愈來愈成為理論物理的核心問題了，或許是最難克服的大難題。曾經(jīng)有過一個時期，這個問題并沒有引發(fā)太多這方面的工作，因?yàn)檫@個問題實(shí)在過于困難并且沒有什么有趣的想法。弦理論之所以如此吸引人是因?yàn)橐o處不在。而所有已知的自洽的弦理論都是包括引力在內(nèi)的，正如我們已經(jīng)看到的那樣，量子場論中是無法包括引力的，這一點(diǎn)必須由弦理論來解決。這只是弦理論引人入勝的一個方面。另一個方面是由它所產(chǎn)生的極為豐富的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。我想這是非常重要的，因?yàn)?，在過去的年代里物理學(xué)的進(jìn)步總是伴隨著不斷豐富的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。我個人認(rèn)為，在調(diào)和引力與量子力學(xué)方面所取得的進(jìn)步為理論物理學(xué)家們帶來如此豐富的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)決非偶然。這一理論開創(chuàng)了什么樣的數(shù)學(xué)領(lǐng)域呢？有黎曼（Riemann）面理論、稱為李（Lè）代數(shù)的關(guān)于一定對稱性的理論以及其他一些。數(shù)學(xué)中許多過去在物理學(xué)中無足輕重的領(lǐng)域如今在弦理論中已變得非常重要了。以往每當(dāng)物理學(xué)基本理論取得重大進(jìn)展時總會發(fā)生這樣的事情，這次也不例外。您剛提到的那些領(lǐng)域是幾何分支或者說是它的推廣，對嗎？這些領(lǐng)域主要是關(guān)于幾何的，或許也是代數(shù)的。弦理論認(rèn)真講起來是或者說應(yīng)當(dāng)是一個新的幾何分支。愛因斯坦在廣義相對論中所取得的偉大成就即是把幾何作為引力理論的基礎(chǔ)，這種幾何確切地說是黎曼幾何。如果弦理論作為廣義相對論的后繼者有價值的話，它同樣必須具有一定的幾何基礎(chǔ)，對此我們目前還只是略見端倪。但是，我們當(dāng)中的許多人都堅(jiān)信它的存在。您是否相信亞原子粒子的許多物理性質(zhì)事實(shí)上有著一定的幾何起因？廣義相對論中引力是以幾何原理為基礎(chǔ)的，這實(shí)際上是一個最完美和令人滿意的物理理論所應(yīng)遵循的。自愛因斯坦以后，物理學(xué)家們的最大愿望一直就是要在物理學(xué)的其他分支中并且最終在某種統(tǒng)一的物理圖像中達(dá)到同樣的完美境地。我本人深信，弦理論的正確框架將被證明是愛因斯坦廣義相對論幾何概念的某種適當(dāng)?shù)耐晟?。順便說一下，我將考慮嘗試進(jìn)一步闡明這一恰當(dāng)?shù)膸缀瓮茝V在物理學(xué)中的核心地位，當(dāng)然也必定是弦理論的中心問題。您是否認(rèn)為我們能夠用幾何語言來理解諸如電荷這樣一類量呢？我認(rèn)為弦理論總的說來將會是一種幾何理論并且由于它在解釋各種相互作用方面的成功，它應(yīng)該能夠?qū)ο耠姾蛇@樣的性質(zhì)給出一定的可以稱為幾何的起因。如今您從事這一理論的研究已有時日，相信對于理論今后的趨向應(yīng)有某種預(yù)感。那么對于它最終被證明為一種包羅萬象的基本理論這一點(diǎn)您抱多大希望呢？我不喜歡就包羅萬象的理論做什么猜測，但我要說，我確實(shí)相信，同以往我們在物理學(xué)中所取得的任何進(jìn)步相比，弦理論正在把我們引到物理學(xué)的一個十分重要的新高度上。同時，我認(rèn)為人們應(yīng)該把它作為一種長期的進(jìn)程來看待。應(yīng)該記住，如果從維尼齊亞諾模型算起，弦理論迄今已有18年的歷史了?；仡欉^去，我們可以看到，在10或15年前人們面臨許多有待解決的問題，今天的局面或許仍是如此。我們可能正處在某個將被證明是十分漫長過程的初期，這類似于我們得到量子電動力學(xué)時所經(jīng)歷的過程。量子理論始于1900年普朗克關(guān)于黑體輻射的工作，在普朗克的原始工作中實(shí)際上包括一個公式，我們可以稱之為電學(xué)的量子理論。然而，普朗克作為先驅(qū)而努力尋求的量子電動力學(xué)過了50年才出現(xiàn)。所以，很有可能我們已經(jīng)走過的18年也僅相當(dāng)于量子電動力學(xué)漫長發(fā)展歷程的初期。它所給出的暗示是否同來自于量子電動力學(xué)的同樣深刻呢？我期望關(guān)于弦理論究竟是什么這一問題的適當(dāng)闡述將會給我們對于物理學(xué)基本規(guī)律的理解帶來一場革命，其范圍和程度將同以往歷次革命一樣。假如這一理論仍處于初創(chuàng)階段，您能指明它迄今已取得的具體成果嗎？是否它僅僅是看起來令物理學(xué)家們激動的漂亮數(shù)學(xué)理論，還是有什么更具體一些的東西？調(diào)和引力與量子力學(xué)之間的矛盾就是一個顯著的成就。這一矛盾在我從事物理學(xué)研究之前很久就一直是物理學(xué)中最成問題的問題。您是說目前這種調(diào)和已經(jīng)顯而易見了？是的，我想可以這么說。我要說在現(xiàn)階段，事實(shí)上，一些年以來這一點(diǎn)已經(jīng)很清楚，即弦理論確實(shí)可以給出一種邏輯上自洽的框架以容納引力與量子力學(xué)。但同時，正確地理解這一點(diǎn)所需要的概念框架尚未出現(xiàn)，它應(yīng)該類似于愛因斯坦在他的引力理論中所發(fā)現(xiàn)的等效原理。我要提醒的是，歷史已經(jīng)表明，調(diào)和那些不相協(xié)調(diào)的物理理論是取得重大進(jìn)展的一個非常有效的途徑。如果我們考察一下20世紀(jì)物理學(xué)的某些進(jìn)展，我們就會注意到，愛因斯坦的狹義相對論正是源于對當(dāng)時兩大理論——麥克斯韋的電磁理論和牛頓力學(xué)——的調(diào)和。同樣，愛因斯坦的廣義相對論來自于對他的狹義相對論與牛頓引力理論的調(diào)和。最后，量子場論也是調(diào)和非相對論量子力學(xué)與狹義相對論的產(chǎn)物。因而，20世紀(jì)許多最具深遠(yuǎn)意義的進(jìn)展都是由于原有的理論不相協(xié)調(diào)。歷史告訴我們，消除理論之間的不協(xié)調(diào)是取得真正重要進(jìn)展的一個好方法。您認(rèn)為理論目前所遇到的主要的突出問題是什么？作為物理學(xué)家，不僅要學(xué)會如何計算同時還應(yīng)該懂得自然運(yùn)行的原理。正如我已經(jīng)指出的那樣，物理學(xué)主要是發(fā)展概念的一種學(xué)問。目前弦理論中不能令人滿意的一個突出問題就是，盡管這一理論有很多引人注目的特點(diǎn)以及大量了不起的發(fā)現(xiàn)，但是我們對于它所應(yīng)具有的概念框架卻知之甚少，這一框架應(yīng)類似于廣義相對論中的幾何。我們迫切希望取得進(jìn)展的中心問題就是設(shè)法闡明能夠用來理解弦理論的那個邏輯體系。這個問題的解決可能要等上很多年。廣義相對論是隨著它賴為基礎(chǔ)的那些原理應(yīng)運(yùn)而生的。一旦你同意將引力理論建諸幾何，并且你能夠從很少的幾個可以用物理學(xué)語言形象描述的一般性原理（例如愛因斯坦著名的理想實(shí)驗(yàn)、升降機(jī)以及其他一些）出發(fā)來理解狹義相對論，一旦你抓住這些概念，數(shù)學(xué)也就隨之產(chǎn)生了。數(shù)學(xué)是那些概念的完美體現(xiàn)，這再好不過了。我們所猜想弦理論中存在的，并且也是最希望發(fā)現(xiàn)的就是一個類似的概念化邏輯框架，有了它，理解弦理論就如同用黎曼幾何理解廣義相對論一樣的自然。我們想要找到這一邏輯體系，因?yàn)闊o論如何，發(fā)現(xiàn)世界的運(yùn)行規(guī)律是物理學(xué)家的天職。我們還想找到正確的概念化體系，因?yàn)楹苡锌赡荜P(guān)于理論的正確理解對于我們所要進(jìn)行的計算舉足輕重。我們要用弦理論來計算基本粒子的質(zhì)量、耦合常數(shù)、壽命、相互作用以及各種過程發(fā)生的幾率。只有通過這些計算并且同實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，我們才能知道理論正確與否。但是，很有可能在對一個理論的理解還相當(dāng)粗糙并且對于其基礎(chǔ)尚未了解之時，想要做這些計算將是困難的。我認(rèn)為不僅理智上的收益肯定需要對邏輯框架的理解而且實(shí)用上的好處很可能也是如此。可以肯定地說，我如果有什么希望的話就是希望在這個問題上取得進(jìn)展。假設(shè)實(shí)際上很難算出這些質(zhì)量、耦合常數(shù)以及理論在低能情況下的數(shù)據(jù)的話，是否還有可能在其他能區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？理論是否有可能預(yù)言新的粒子或現(xiàn)象的存在，而這些粒子或現(xiàn)象也許會在粒子加速器上發(fā)現(xiàn)？我對這個問題的理解是，如果能夠用弦理論進(jìn)行所有的計算，那么就能夠在短期內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論是否正確。同樣地，如果能夠在所謂的普朗克能量尺度上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的話，由于引力與量子力學(xué)的基本問題在這一能區(qū)中會變得明顯，所以應(yīng)該能夠很快地確定弦理論正確與否。不幸的是，無法指望在這樣高的能量區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且目前也無法指望計算出所有的一切。所以，能否在徹底弄懂弦理論之前就找到某些幸運(yùn)的事件以便做出非同尋常的預(yù)言還是一個問題。盡管這種情況是可以設(shè)想的，但對于今后幾年內(nèi)就將發(fā)生我并不過分樂觀。難道沒有關(guān)于新粒子或者諸如此類的事情的預(yù)言嗎？不，許多弦理論以及有關(guān)各種弦理論的許多模型都預(yù)言存在具有分?jǐn)?shù)電荷的非囚禁粒子，它們的質(zhì)量幾乎落在普朗克能區(qū)，可以設(shè)想會在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)它們。是的，我們談?wù)摰牧Ｗ用總€差不多都有一個細(xì)菌那么大的質(zhì)量。但是卻有很特別的標(biāo)志，它們所具有的電荷大小只是原有粒子電荷大小的若干分之一。我們發(fā)現(xiàn)這些粒子的唯一希望寄于它們會從大爆炸中殘存下來?？梢宰鲆粋€粗略的估計看看宇宙射線中會有多少這樣的粒子。我們知道在太陽系附近有多大質(zhì)量并未計算在內(nèi)，這些質(zhì)量屬于那些所謂的暗物質(zhì)。在最為樂觀的情況下，如果這些暗物質(zhì)是由那些普朗克質(zhì)量大小的分?jǐn)?shù)電荷粒子構(gòu)成的話就有可能在磁單極探測器中找到它們。這就是我剛才說的幸運(yùn)事件的一個例子，因?yàn)闆]有人能夠斷定這些暗物質(zhì)是否真的由那些粒子構(gòu)成。我肯定還存在許多其他的可以稱為幸運(yùn)的途徑尚未被人們想到，但我不愿冒險對什么時候會碰上運(yùn)氣作出猜測。您一直在說各類弦理論，而這似乎與所聲稱的有些自相矛盾。人們常說弦理論方案的一個優(yōu)美之處就在于它并未提供太多的選擇余地。那么究竟有多少種弦理論呢？要正確地看待這一點(diǎn)，就應(yīng)當(dāng)記得在傳統(tǒng)的量子場論中有無窮多種可能的理論。不夸張地說，理論物理學(xué)家對它們當(dāng)中的數(shù)千種都已作過認(rèn)真的考慮。相比之下，目前的弦理論情況就好得多。差不多只有4或5種也許有6種自洽的弦理論，到底有幾種要看如何去分類。那么什么樣的分類標(biāo)準(zhǔn)可以用來把這個數(shù)目降下來呢？對于已經(jīng)從數(shù)百萬，或許數(shù)千要么就是無窮多種理論裁減到目前的差不多五六種這樣的結(jié)果我們暫時應(yīng)該感到滿足。即使就此止步不前的話我們也仍然會相當(dāng)知足的。超弦理論的特點(diǎn)之一在于該理論所討論的弦并未存在于我們所感受到的通常的三維空間與一維時間而是存在于一個更高維的世界里，這在有些人看來可能有些難以理解，那么承認(rèn)這些額外自由度的存在是否合乎情理呢？由于海森堡的測不準(zhǔn)原理以及量子力學(xué)的基本觀念，自然界的一切事物都是有一點(diǎn)模糊的。假如確實(shí)存在某些額外的自由度而它們是如此之小以致于被測不準(zhǔn)原理帶來的模糊所掩蓋的話，那么想要察覺到這些額外的自由度就會格外費(fèi)力。這也就是說，如果額外自由度太小的話就無法察覺到它們的存在。可以這么說，額外自由度這種想法對于任何沒有學(xué)習(xí)過物理學(xué)的人來講聽起來多少會有點(diǎn)陌生。所有專業(yè)性地從事物理學(xué)研究的人都清楚，有很多事情比額外自由度還要奇妙得多。廣義相對論是奇妙的，量子力學(xué)是奇妙的，反物質(zhì)是奇妙的，所有這些都是奇妙而真實(shí)的。與物理學(xué)中以往眾多的最終被證明是正確的奇妙概念相比，額外自由度并非離經(jīng)叛道。我們能否了解這些額外自由度是如何卷縮到一個如此之小的尺度上的呢？我們可以設(shè)法去理解這一點(diǎn)，并且我們看到通過一些關(guān)于額外自由度如何卷縮的簡單假設(shè)就可以得到粒子物理的有趣而可信的粗糙模型。我不認(rèn)為在對弦理論本身有一個更好的了解之前能夠確知額外自由度是如何卷縮起來的。對理論的真面目只有一個極端簡化而粗糙的概觀這一點(diǎn)對于取得進(jìn)步是極為不利的。愛因斯坦在建立廣義相對論的時候所需要的幾何中的基本概念早在19世紀(jì)就已發(fā)展完善了。曾經(jīng)有這樣的說法，認(rèn)為弦理論是21世紀(jì)物理學(xué)的一部分，偶然的原因使之提前到了20世紀(jì)。這是15年前一位最具影響力的物理學(xué)家所作的評論，他的意思是說地球上的人類永遠(yuǎn)不會具有這樣一種概念體系使得他們能夠主動發(fā)明弦理論。弦理論基本上是在一系列的事件中偶然被發(fā)明的，這一系列的事件始于1968年的維尼齊亞諾模型。沒有人刻意發(fā)明它，它的被發(fā)明是由于一起幸運(yùn)的偶然事件。按理說，20世紀(jì)的物理學(xué)家們是無此殊榮去研究弦理論的。按理說，弦理論的發(fā)明應(yīng)該等到對于一些預(yù)備知識的了解足夠成熟以致于我們有可能對于整個理論的內(nèi)容有一個正確的觀念。我們需要21世紀(jì)的數(shù)學(xué)？很可能。按理說，事情的發(fā)展本來應(yīng)該是這樣：正確的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)要在21世紀(jì)或22世紀(jì)才建立起來，然后物理學(xué)家才最終發(fā)明弦理論，作為一個物理理論它將依賴于那些數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。如果事情真是如此的話，那么最先從事弦理論研究的物理學(xué)家們或許就能夠像愛因斯坦發(fā)明廣義相對論時那樣知道自己在干些什么。也許這樣才順理成章，但如此一來20世紀(jì)的物理學(xué)家們將沒有機(jī)會研究這一令人神魂顛倒的理論了。事實(shí)上，弦理論已經(jīng)被發(fā)明了，而這原本是地球上的人類做不到的事情，所以從這一點(diǎn)上講我們是幸運(yùn)的。無論如何我們是幸運(yùn)的并且我們正在試圖充分利用這一優(yōu)勢。但是我們也為此付出了代價因?yàn)槲覀儫o法以通常的途徑得到它。再問一句，關(guān)于高維自由度，有多少種不同的方式卷縮起來呢？對這個問題進(jìn)行研究的物理學(xué)家們已經(jīng)設(shè)想了很多可以想象得到的方式而且很有可能還存在一些尚未想到的。事實(shí)上，整個過程將會比我們迄今所想的更加微妙。那么這些不同的方式是否都為理論所允許呢？換句話說，有沒有辦法遴選出一種特殊的卷縮方式呢？我認(rèn)為在找到正確的途徑之前需要對所處理的是什么樣的理論這個問題有一個更好的認(rèn)識。這樣看來，不了解高維自由度如何卷縮很可能是理論進(jìn)展中的一個相當(dāng)主要的障礙。如果能夠了解高維自由度是如何卷縮的并因此得知理論的真空態(tài)是什么的話，我們會更加高興的。只有知道了這些情況，才能夠計算粒子質(zhì)量，電荷或者諸如此類的一些量的細(xì)節(jié)？是的。然后我們將如愿以償?shù)厮愠龌玖Ｗ拥馁|(zhì)量、壽命和相互作用等等。遺憾的是目前我并不認(rèn)為在不久的將來會有人做到這些。我覺得在具備做這些事情的能力之前，對于弦理論我們尚有相當(dāng)多的東西要學(xué)。而那只是我的推測。關(guān)于額外自由度如何卷縮有很多想法并且許多人在已知的方案上做些可能的變形，修修補(bǔ)補(bǔ)，同時令人感興趣的想法也不斷涌現(xiàn)。事實(shí)上，我昨天還剛剛聽到一種新的想法。假如這個中心問題暫時懸而未決，那么目前研究的主要方向何在？許多物理學(xué)家目前正以不同方式研究一個在我看來是基本的智力問題，即弦理論究竟意味著什么。與其他物理理論所遵循的對稱性原則相對應(yīng)的是什么？一些人可能會認(rèn)為，竟然有這樣相當(dāng)數(shù)量的物理學(xué)家對一個或許再過一代人也很可能無法與實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系的理論如此關(guān)心多少不能令人滿意。您認(rèn)為對這一課題的極端重視是恰當(dāng)?shù)膯幔?/span>我說的只能代表我個人的觀點(diǎn)。我覺得當(dāng)此弦理論不斷發(fā)展之際投身物理學(xué)是一件極值得的事情。我本人相信，在未來的世紀(jì)里人們回首過去會說今天是做物理的大好時機(jī)。回顧過去50年，您是否認(rèn)為研究基礎(chǔ)物理理論的方法在不斷改變？在超弦理論中所運(yùn)用的技巧與哲學(xué)思想是否與以往的理論有根本的不同呢？由于許多原因，物理學(xué)的風(fēng)格在這些年里已經(jīng)大為改觀，最主要的還是因?yàn)槔碚撐锢硪堰M(jìn)入了一個新的領(lǐng)域。差不多50年前，量子場論還完全是一團(tuán)亂麻，后來隨著時光的流逝人們獲得了進(jìn)展。隨著對它不斷深入的了解，逐漸地它被帶入一個新的領(lǐng)域，能夠包容新的相互作用，并且賦予某種幾何意義。這種幾何解釋盡管沒能達(dá)到廣義相對論那種程度，至少也是一個有價值的競爭對手。物理學(xué)的進(jìn)步使人們有可能更為熱切地尋求對于一個物理問題的滿意解答。記住這一點(diǎn)是有益處的，在19世紀(jì)，物理學(xué)家們甚至對解釋玻璃為什么透明，青草為什么是綠色的或者冰為什么在一定溫度下融化等等這樣一些問題也不抱任何企望。這些問題在19世紀(jì)是不屬于物理學(xué)范疇的，而且那時的物理學(xué)家做夢也想不到能夠解答這樣的問題。他們的愿望要有節(jié)制的多，給定關(guān)于某種材料柔韌程度的度量，他們所希望做到的無非是能夠算出其他一些特定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，至于由電子和核子滿足的基本方程式對所有一切做出預(yù)言只是到了20世紀(jì)才成為可能，而這在19世紀(jì)是連做夢也想不到的。物理學(xué)的進(jìn)步從來就是這樣的，一代人的認(rèn)識水平在前一兩代人看來是連做夢也想不到的。20年前基本粒子物理也是一片混亂，有大量基本粒子被發(fā)現(xiàn)而對于正確描述這些粒子的理論則完全不清楚。引力除外，對于其他已知相互作用的一個令人滿意的理論框架是在1970年前后出現(xiàn)的。它在基本粒子的一片混沌中建立了秩序并為在這一領(lǐng)域內(nèi)思考問題提供了新思維。所以，如果目前我們手頭有不同類型的問題并且用不同的方法處理的話，那么大體上是由我們在這一階段——當(dāng)然還有更早時期——所獲得的進(jìn)展所致。盡管并非從事超弦而是處理與之類似的那些非?；镜膯栴}，斯蒂芬·霍金卻聲稱理論物理的終極已經(jīng)在望了。您是否認(rèn)為，如果超弦在大概50年內(nèi)獲得成功的話，那么它將成為理論物理的頂峰？它是否將一古腦兒地把所有的一切都概括在內(nèi)了呢？在原子層次上量子力學(xué)的第一個真正的嘗試是1914 年玻爾的氫原子模型。在那之后，在原子層次上正確的理論應(yīng)該是像量子力學(xué)一樣的理論，這一點(diǎn)已經(jīng)很清楚，但對于量子力學(xué)的具體理論還不清楚。曾經(jīng)有一段混亂的時期，對于量子力學(xué)在多大范圍內(nèi)適用完全不清楚。事后表明，量子力學(xué)的適用范圍比任何人想象的要大得多。只是在1925 年薛定諤方程建立之后人們才開始逐漸意識到量子力學(xué)能解釋什么不能解釋什么以及它給人類思想帶來多大的影響的問題。我想，對于弦理論我們處于一個類似的時期。我認(rèn)為，即使是那些對弦理論抱極大熱情的人也還是會低估了它在我們認(rèn)識物理規(guī)律方面的巨大影響。我們正在揭示整個結(jié)構(gòu)的一部分但尚未找到核心部分。同量子力學(xué)的情形相似，我認(rèn)為，在認(rèn)清弦理論的真實(shí)面目之前是很難預(yù)見它之后的理論物理的前景的。我想，理論物理屆時會達(dá)到我們今天無法想象的那樣一個程度，那時的問題會怎樣，我不想猜測。
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