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今天09:00原创
数学有数学特有的抽象语言，代数几何学的语言更为抽象，或者说是抽象中的抽象。
对于非专业人士来说，阅读彭罗斯确实会有点难度。
幸运的是，彭罗斯出版了新书《新物理狂想曲》，这本书以生动易懂的语言、优美的文风、翔实的内容让人们了解到彭罗斯对于科学的贡献，以及他对整个现代基础物理学的看法。
这本书的英文书名为“物理学中的时尚、想象和信仰”，可能更符合彭罗斯的原意。
在阅读本书时，读者仿佛看到了彭罗斯站在彭罗斯地砖上，走在彭罗斯阶梯上，挥舞着猎猎的彭罗斯旗，用彭罗斯共形图将无穷远拉到了眼前，他监督着宇宙，使宇宙不能出现裸奇点。
如果说，固体物理的位错理论无助于理解原子物理，那么仅用望远镜观测夜空，也同样没有希望知道宇宙中存在黑洞，更不用说了解黑洞性质了。
可以明确的是，理解的方式是从彭罗斯等人的奇点定理到黑洞。
彭罗斯的独创性太强了，以致有人怀疑他是个离经叛道的人，对此他在本书的结尾说道：“对于基础物理学，我在大多数情况下相当保守，与我所认识的大多数想在科学前沿获得进步的人相比，我更愿意接受传统智慧。”
正是这种接受传统智慧并对宇宙充满好奇的品质，使得彭罗斯取得了成功。
直到上世纪60年代，广义相对论的研究方法只是局域技术：爱因斯坦场方程描绘了某个事件处，物质的能动张量如何确定了几何，而几何又告知物质如何运动。
然而，从1963年以来，彭罗斯及其合作者对黑洞和奇性的研究，揭示出的整体性质和整体定律简洁而优美，能与爱因斯坦的等效原理媲美。
彭罗斯比霍金年长11岁，曾担任霍金博士答辩的评委。
霍金从彭罗斯那里学到了整体技术，用它证明了黑洞力学的第二定律，在黑洞过程中，涉及的所有黑洞表面积不会减小。他们俩还一起证明了奇点定理。
霍金曾说：“正是彭罗斯的第一条奇性定理，引导我去研究因果性结构，激发出我对奇点和黑洞经典研究的灵感。”
不过，霍金和彭罗斯的物理学观点，并非完全一致。
霍金说，彭罗斯是柏拉图主义者，他自己是实证主义者。霍金所关心的仅仅是理论预言能否与测量结果一致，而彭罗斯担忧的是既死又活的薛定谔猫的合理性。
事实上，彭罗斯对霍金在广义相对论中使用“维克转动”不满，认为这与量子场论中时间轴从实轴转动到虚轴是两回事。
该书的前三章名字分别为：时尚、信仰和想象，事实上这也是彭罗斯对基础物理学的看法。
第一章“时尚”中，弦论是一个范例，彭罗斯是一位超弦理论的主要批评者。他在书中披露了一件轶闻：2003年，他与威滕邂逅，曾担心两人会发生激烈争论，想不到的是，这位弦论大师说，他正在研究彭罗斯的扭量与弦论如何相结合的理论。
第二章中，彭罗斯将量子力学说成是一种信仰。他认为，不论“实在”是什么，人们必须解释自己是如何感知世界的，人们必须解答为何感觉到的猫非死即活，不会是既死又活的叠加态猫。
哥本哈根的波函数坍缩是一种瞬时效应，不存在任何动力学机制，引起了彭罗斯的不满。彭罗斯的解决方案是力学的，他将坍缩与一个适当程度的复杂性联系起来，复杂度可用粒子数或者总质量描述。
第三章中，现代宇宙学确实是一种几何动力学的想象，爱因斯坦的几何动力学太优美，提供科学家构建各种宇宙学框架的工具。
想象这个词，原本只属于小说家、电视剧的编导，其实现代物理学家也常常在想象。
科学原理不应当建立在信仰的基础上，但是哥本哈根诠释确实是一种信仰。
科学不应是一种时尚， 不过现代物理学理论常常潮起潮落，像时装那样，转眼之间，从流行变成过时，从火热堕入冰冷。
第四章论述了彭罗斯的新物理，包括了扭量理论和共形循环宇宙学（CCC）。
量子论的基本方程是复的，彭罗斯认为时空结构的基础也应当是复的。
为了建立复的时空结构，彭罗斯将旋量发展成扭量概念，他创建了扭量理论。
人们在扭量空间中开展量子物理研究。
沿着这条道路，物理学家们进一步发展出扭量图，这是类似于时空费曼图的描写相互作用的方案。
CCC是指从大爆炸开始的宇宙，终于一个加速膨胀的时空，形成一个世代；每个世代的终结又是下一个世代的大爆炸开始。
CCC 描绘了一个无限的宇宙循环。我们宇宙的大爆炸是前一个世代的遥远未来的延续。
CCC 认为我们的宇宙不会永远膨胀，更不会发生大撕裂，它会在未来某一天停止膨胀，重新回到坍缩。
作为初始奇点的大爆炸，与终端奇点的黑洞，两者都可以用共形不变的外尔曲率张量来描述，而外尔张量则成为描述引力熵的几何量。
2013 年，在牛津大学数学系大楼，数学家们用彭罗斯地砖铺设了门厅，以表示对彭罗斯数学造诣的崇高敬意。
2020 年度的诺贝尔物理学奖授予了发现奇点理论的彭罗斯，这是科学界对彭罗斯的一致肯定。
作者：李新洲
编辑：王星
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