作者：醋醋
来源：醋话集（ID：cuhuaji）
弦理论于上个世纪70年代开创，蛰伏十多年后第一次革命爆发，升级为超弦后独霸理论物理界，却始终无法被实验验证，叠床架屋的论文堆砌，以及长期霸占各种学术资源，引来不少物理界同行的反感。2006 年， 超弦理论遭遇了一次重大的公关挑战， 两部 “反弦” 著作相继出版， 其中一本是圈量子引力论阵营的李·斯莫林（Lee Smolin）所写的， 书名是《物理学的困惑》，另一本则是哥伦比亚大学数学系助教彼得·沃特（Peter Woit）所写的， 书名更不客气， 叫做《甚至都不配称为错误》。两本书的副标题很直白，一个是“弦理论的兴起，科学的衰落”，另一个是“弦理论的失败与物理定律的统一”，前者明示弦论的崛起是物理学的堕落， 后者暗示弦论的完蛋是新生活的开始。这种“反弦”情绪在2015年达到顶峰，LHC基本排除了超对称理论的存在，物理学界多年来的期盼成了一场空。2015年，除了王孟源在中国开炮，还有另一群科学家聚首德国慕尼黑大学，于当年12月7日至9日召开了一场物理学界的“扩大会议”，群情激昂，声讨超弦与多重宇宙理论长期以来无法证伪，破坏了科学方法的整体性以及科学在公众中的声誉。超弦教德高望重的教主导师格罗斯参会迎战。面对诘难，格罗斯舍车保帅，承认多重宇宙就算在理论上也无法观测，但仍坚持超弦是久经考验的革命战士，尤其是这么多年来，在通往终极理论的道路上，没有其他理论可以与之竞争。早在1986年超弦第一次革命成为物理界的显学之际，杨振宁在中国科技大学研究生院第五次谈话就讲得很明白：我很难相信这个理论最后是对的，超弦没有经过与实验的答辩阶段，它很可能是一个空中楼阁。如果你问我，我要不要去做超弦，我的回答是我在任何时候也不会去搞这种东西。
我一定会去做纯粹数学，在纯粹数学中妙的东西很多。我为什么不用自己的时间和能力去做对数学有真正发展的工作，而去做既非物理又没有长久数学价值的东西呢？
以物理学为代表的科学有一个统一大业，将物质与规律尽可能还原成最基本的存在。就如围棋一样，千变万化的棋局背后都是一个统一的规则，以及黑白两子与棋盘。人类有个梦想，只要统一了物质的基本结构、物质的相互作用和运动转化规律，就会像上帝一样无所不知，无所不能。在这条统一的大路上，走着几个高大的背影，在伽利略统一了运动与静止之后，牛顿三定律和万有引力定律把天上和地上的现象统一起来，打开通往机械工业革命的大门。麦克斯韦紧跟其后，琢磨出一个方程组，统一了电、磁、光，各种宏观上的弹力、摩擦力都可以归结为微观上的电磁力，人类从此进入电气时代。爱因斯坦叼着烟斗走来了，他先用狭义相对论劝和了麦克斯韦方程组与牛顿力学，统一了低速与高速，时间与空间，再反手甩出E=MC^2，一个简单的质能方程引爆了原子弹。就在这时，高歌猛进的统一大业突然卡壳了，狭义相对论好说歹说，牛顿引力就是不听劝，爱因斯坦一怒之下，将引力赶出了物理王国，流放到几何空间，安置在广义相对论中。原来星球之间有引力，并不是它们吃了大力丸，而是吨位太重，将时空压弯了，引力是一种几何现象的呈现。在爱因斯坦忙着收拾引力的时候，一群科学家排成方队踢着正步走远了，这里面有玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克……量子力学山头上一堆大王，广义相对论山头上只有爱因斯坦一个光杆司令。爱因斯坦一看这还了得，天无二日，国无二君，量子力学岂能不服王化，他打磨统一场论，要收服这帮散兵游勇，可惜终其一生也未能北定中原。这个时候就轮到杨振宁上场了，他从口袋里面摸出一张皱巴巴的纸，说我搞了一套数学框架理论，有望统一电磁力、弱力与强力，咱们量子力学内部好说好商量，枪口一致对外，再去干引力。这个数学框架就是前面提到的杨-米尔斯规范场论，当年杨振宁是硬着头皮站出来的，一副战战兢兢的样子可以理解，1954年发表论文的时候，他还没有拿诺贝尔奖，更要命的是，理论要求传播强力与弱力的规范玻色子没有质量，这与其短程力的物理现象矛盾。发现泡利不相容现象的泡利，也想过类似的办法，但是他一看这个矛盾就打退堂鼓了，对于杨振宁毫无顾忌发表论文，本来就是一副坏脾气的他更加火冒三丈，当场就把杨振宁怼得下不了台。其实这个问题杨振宁也心知肚明，为什么他敢于跨出这一步，泡利却不能呢？这句《哈姆雷特》的台词成为家喻户晓的永恒经典，莎士比亚道出了每个人内心深处的纠结——我该如何抉择？一位伟大的厚黑学政治家曾经揭晓了所有重大斗争背后的秘密：观点斗争是假的、方向斗争也是假的，只有权力斗争才是真的。
围绕中国超大对撞机的争论，背后其实还是科学权力之争，超弦与凝聚态物理的角力，其焦点又集中在各自的基本思想。这场物理学的世界大战从美国打到欧洲，胜负1：1，现在中国开辟新的战场，胜负难分。美国那场仗打输了，经费超支并非主要原因，据温伯格透露，来自国际空间站的竞争扼杀了SSC。这个项目经费高达250亿美元，远远超过了SSC的费用，说明SSC被裁还是因为科学价值不够硬。在美国众议院科学、空间与技术委员会议上，美国凝聚态物理大佬菲利普·沃伦·安德森（Philip Warren Anderson）陈述四大科学理由，给了SSC致命一击。其中一条是安德森的核心理由——与日常相关的科学也同样基础。很多人心中的基础科学，要么是研究远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这样的天体，但是研究雪花的形成、人的思维、经济规律这些日常行为也同样基础。安德森是1977年的诺贝尔物理学奖得主，开创了凝聚态物理一系。2006年何塞·索勒的一份分析统计比较了论文参考文献与引用数，指出安德森是世界上最有“创造力”的物理学家。凝聚态物理的前身固体物理学，催生了半导体，是PC、手机、电视机、照相机、互联网、硬盘、处理器、闪存等电子产品的共性，成为IT浪潮的奠基石。格拉肖称当今全球GDP有2/3来自量子力学的贡献，其实更准确的说法是来自量子力学的分支固体物理学，加入液相后固体物理升级为凝聚态物理，80年代还发现了高温超导材料。从超导体出发，安德森建议粒子物理学家寻找产生粒子质量的机制，启发了后来的希格斯机制。由于杨振宁的努力推动，中国的凝聚态物理欣欣向荣。当年安德森陈述就不无酸意地指出，美国的超导研究已经落后于中国。针对超弦的目标“Theory of Everything”（万有理论），安德森写了一篇杀气腾腾的檄文《More is different》（多则异，量变引发质变）。将万事万物还原成简单的基本规律，并不意味着从这些规律出发重建宇宙的能力，不能依据少数粒子的性质简单外推出多粒子复杂集聚体的行为，相反在复杂体系的每一个层次会呈现全新的性质。研究理解此类新行为，就其基础性而言，与其他研究相比毫不逊色。
换言之，我们不能从一些最简单的基本定律去推出各个尺度各个复杂度下的物理，因为物理学在从基本走向非基本，从基本粒子走向多体时，并不是1+1等于2那么简单，而是会产生1之外的某些东西，这些东西属于这些所谓的“外延性学科”的特有属性和现象，并不是由微观的基本定律可以直接推导出来的。这其实就是当年亚里斯多德反对他的老师柏拉图的现代科学翻版。柏拉图相信有个完美的普遍理念，投影出不完美的世界，而亚里斯多德认为普遍是寓于具体事物之中。柏拉图认为这个普遍的理念存在于几何之中，柏拉图学院大门上写着醒目的一行“不懂几何者严禁入内”，这何尝又不是当今以超弦为代表的理论物理的写照。亚里斯多德出生医学世家，从小就接受了严格的医学训练，这种医学训练培养了亚里斯多德特别重视经验事实的思维方式。所以亚里斯多德认为理论知识不能脱离经验事实，他在《形而上学》一书中就指出：倘有理论而无经验，认识普遍事理而不知其中所含个别事物，这样的医师常是治不好病的。
柏拉图代表了还原的本体论，亚里斯多德代表了涌现的实体论。（醋醋认为两种概念，是比唯心与唯物更基本的哲学对立，唯心唯物还是还原论的体现，由于篇幅所限，在此就不展开了）
这两师徒的缠斗从古希腊哲学一直打到中世纪神学，近现代科学还能时常看到他们刀来剑往。杨振宁本来是柏拉图的传人，1954年他明知理论上有物理的缺陷，还是坚持发表杨-米尔斯规范场论，就是因为他对数学的信心胜过了对物理的怀疑。一来强力弱力很复杂，有可能是应用层面上出了问题，而非错误；二来杨-米尔斯规范场论的对称性非常棒，杨振宁深信这么优美的数学理论不会错，而且当时它和两个已经有稳固实验基础的理论结构有密切关系，它们是同位旋守恒和麦克斯韦方程。杨振宁的父亲杨武之是华罗庚尊崇的数学大家，深受家庭熏陶，杨振宁是物理界的数学战斗机，但在物理直觉与实验上稍逊一筹，尤其是实验，同事揶揄，“哪里有杨，哪里就有爆炸”。幸好杨振宁赌对了。后来盖尔曼的“夸克模型”、格罗斯的“渐近自由”、格拉肖、温伯格与萨拉姆的“弱电统一”、霍夫特的“重整化”帮助完善了杨-米尔斯规范场论的物理与数学框架，最终成就了粒子物理学标准模型。这颠覆了过去的科学研究范式——在实践中总结理论再予以验证。先有物理框架，再有数学描述。杨振宁是立足于数学的对称性搞出理论，再与物理模型结合得到实验验证。先有数学框架，再有物理描述。杨振宁警告不要被数学的价值观念所吸引，并因而丧失了自己的物理直觉。他曾把数学和物理之间的关系比喻为一对树叶，它们只在基部有很小的共有部分，而其余大部分是分开的。世界不过是数学的投影。如果说柏拉图是这个理念的始作俑者，那么爱因斯坦就是将其付诸实践的开山祖师。当年爱因斯坦以一己之力，通过黎曼几何搞出广义相对论，至今还是科学史上的神话。1919年，英国物理学家爱丁顿在日食时观测到太阳引力让星光产生弯曲，这是首次对广义相对论的实验验证。有人问爱因斯坦，万一实验结果和理论不符合该怎么办呢？爱因斯坦如是回答：在爱因斯坦心中，数学上这么美的理论，怎么可能错呢？久在河边走哪能不湿鞋。后来爱因斯坦再用这套方法研究统一场论，就没有这么好运了。1947年，美国理论物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）来到普林斯顿高等研究院，怀着崇敬的心情找到爱因斯坦的秘书杜卡斯（Helen Dukas），请求爱因斯坦见他。会见前一天，他开始担心没有什么特别的问题能与伟人讨论。于是，他从杜卡斯小姐那儿拿回爱因斯坦最近的科学论文，都是关于爱因斯坦构造统一场论的。当晚，戴森读了那些文章，觉得都是些垃圾。科学家不是商人，不习惯曲意逢迎，又不好当面指出偶像的问题，第二天戴森不得不找了个理由放了爱因斯坦的鸽子。后来，戴森为量子电动力学（QED）的建立做出了决定性的贡献。QED是一种规范场理论，将麦克斯韦的电磁理论量子化。杨振宁就是受到QED的启发，在量子场理论中引入了规范场，来描述强力与弱力。爱因斯坦晚年与小他年龄一半的哥德尔成了忘年交，奇怪的是，表现出倾慕之情的是年长的巨星，爱因斯坦公开表白自己“去上班不过是为了和哥德尔一起走路回家。”两个人散步的背影曾是普林斯顿的一道风景。爱因斯坦不喜欢迪斯尼的动画片，他讨厌一切中产阶级的东西，有一天哥德尔打电话说想去看一场，爱因斯坦披上大衣出门就去了电影院。他们之间到底为啥这么好，两人在世都守口如瓶，所以至今也无人知晓。从思想上来看，哥德尔在数学领域中提出了不完备性定理，证明了任何一个形式系统，只要包括了简单的初等数论描述，而且是自洽的，它必定包含某些系统内所允许的方法既不能证明真也不能证伪的命题。也就是说，“无矛盾”和“完备”是不能同时满足的，既完美又统一是不存在的！哥德尔不完备性定理让希尔伯特的数学大一统梦想变成了令人沮丧的噩梦。这是不是也适用于物理学上的统一场论呢？或许哥德尔就是这样击中了爱因斯坦的心灵。在爱因斯坦生命的最后时刻，他要来纸和笔，最后一遍徒劳地验算统一场论。爱因斯坦幽幽地说出这句话，与发表广义相对论的豪情壮志判若两人。2012年3月，在“北京弦理论国际会议”上，霍金演讲《哥德尔和M理论》，直面了这个问题。作为统一场论的继承者，超弦的最高形式M理论恐怕也是一场空想。霍金说，他的这一推测基于数学领域的哥德尔不完备性定理，在物理学领域，很可能存在类似的规律，因此建立一个简一的描述宇宙的大统一理论是不太可能的。霍金人在椅中，神游天外，他发现黑洞不黑，黑洞不是饕餮只进不出，仍有信息逃逸出来，由此得出霍金辐射，被认为是多年来理论物理学最重要的进展。1996年，库姆伦·瓦法（Cumrun Vafa）和安德鲁·斯特罗明格（Andrew Strominger）关于量子黑洞的研究，成功地利用弦理论和统计力学，通过计算黑洞的微观量子态，导出了黑洞的贝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式，这一结果提示弦理论也许能最终解决霍金提出的黑洞信息丢失疑难。自那以后，霍金开始对超弦产生兴趣，不过2012年的演讲证明，或许霍金认同超弦的某些应用，但是不看好其大统一的目的。这并非贬低科学史上那些辉煌的统一成就，还原论思维结合数学工具，是人类从纷繁芜杂的现象总结简洁优美规律的高效手段，但手段并不等于目的，事实上每一次统一之后，就会产生意外的发现，指向新的方向。为统一而统一，超弦不惜为了数学自洽引进超越现实的额外空间维度，反而发散成了几乎无穷大数量的宇宙，成为了吓唬公众的玄学。物理的真，数学的美。避开繁琐的现象归纳总结，通过发现数学的美来反推物理的真，这是一条捷径，但不要忘了，再美的数学也需要得到验证，最终指向物理的真，否则有可能你迷上的是白骨精。如何分辨呢？很简单，数学的美能够产生物理上的预言，可以被实验证实或证伪，就是范冰冰，而不是白骨精。最经典的例子还是爱因斯坦的广义相对论，发表之初就预言了三个物理现象：星光弯曲、黑洞天体、引力波，都一一得到验证。如果爱因斯坦说不出物理预言，或者只给出了引力波这种遥遥无期的观测，他在科学上的地位可能就要打一个折扣。反观超弦与超对称理论，就不满足这个条件，有如皇帝的新衣，你们看不到额外维与多重宇宙？那是不够聪明。不能预言有效的物理现象，超弦终归是一场数学游戏。当年LHC上马，好歹还有希格斯粒子保底，CEPC有什么？实验依据不足，目的不明，再加上天量巨资，作为一个有责任的科学家，杨振宁能不反对吗？他给出两个方向建议，进一步研究加速器原理，或专注弦论美妙的几何结构。其实就是在暗示王贻芳与丘成桐，你们俩该干嘛干嘛去，就不要在一起瞎搅和了好吗。前不久，物理学家马塞洛·格莱塞（Marcelo Gleiser）获得了150万美元的2019年邓普顿奖，该奖为奖励“精神进步”而设立，与基础物理突破奖性质差不多。反思过去几十年来痴迷统一与超弦，他在2008年回答著名的“第三文化”的论坛“缘”（www.edge.org）的年度问题说得很实在：几年前，也许因为我更深刻认识了形成科学思想的历史和文化过程，事情突然变了。我开始怀疑统一，觉得它不过是实在的一神论在科学的翻版，是在方程里寻找神的存在……二十多年过去了，所有的努力都失败了。粒子加速器没有，冷暗物质探测器也没有，没找到磁单极，没看到质子衰变，过去几十年预言的所有统一的迹象，都没有……
思想决定你的人生，那是哲学；上帝决定你的信仰，那是神学；方程决定你的逻辑，那是数学；事实决定你的认知，才是科学。“性灵出万象，风骨超常伦”。
杨振宁很喜欢用高适《答侯少府》这两句诗来描述狄拉克方程和反粒子理论，其极度浓缩性和包罗万象的特点，又或如布雷克的名诗：一粒砂里有一个世界，一朵花里有一个天堂。把无穷无尽握于手掌，永恒宁非是刹那时光。
杨振宁曾比较狄拉克与海森堡，前者横空出世的狄拉克方程，是量子力学与狭义相对论的第一次融合，没有任何渣滓，直达宇宙的奥秘，似乎已把一切都发展到了尽头；后者成名绝技不确定性原理，像是在雾里摸索，显得朦胧、绕弯，没有做干净，还要发展下去。海森堡独立发明了矩阵用于量子力学，因为信息闭塞，他不知道数学界早就有人发明了矩阵。
狄拉克的灵感则来自他对数学美的直觉欣赏，他在1963年曾经明确表示：“在我看来，一个方程拥有美感，比它符合实验结果更为重要。”这又何尝不是杨振宁走过的路子，他曾经表示，“从我个人来讲，我是更欣赏狄拉克的风格”，但是他又在后面加了一句，“很多人认为海森堡的贡献比狄拉克还要更高一筹。”若世界有太多的对称，就不再有意外出现的可能性了，这将是一个稳定但僵化的世界。巴赫的音乐以和谐著称，有数学与宗教之美。贝多芬的音乐引入人的情感，打破均衡，通过沉默与爆发展现了音乐力量性的一面。杨振宁基于数学的对称性推出杨-米尔斯方程，却又与李政道一起发现宇称不守恒，证明世界并非对称获得诺贝尔奖。通观杨振宁的每一个抉择，你不得不佩服，他几乎每一步都踏对了节奏，无论是科学还是人生。杨振宁也有没想到的地方，他反对建超大对撞机，产生了一个溢出效应：当醋醋问及超弦前景，中山大学天文与空间科学研究院院长李淼如是说。1984年，第一次超弦革命席卷物理学界，李淼还在中国科技大学研究天体物理，超弦描绘的宏大图景，吸引他投身这股热潮，成为中国最早一批研究超弦的科学家。此后有15年时间，李淼都在海外求学，足迹遍布意大利国际理论物理中心、哥本哈根大学波尔研究所、美国加州大学圣巴巴拉分校、美国布朗大学、芝加哥大学等世界知名高校。在世界顶尖科学氛围的熏陶下，加上自身努力，李淼在超弦理论、量子场论、宇宙学等领域取得了具有国际影响力的研究成果。1999年，李淼作为中科院“百人计划”的入选者回到国内，成为国内超弦理论研究的领军人物之一。彼时，威滕掀起的第二次超弦革命如火如荼，5个超弦理论被统一成一个M理论。威滕曾经梦想当一名记者，大学主修历史学，辅修语言学，毕业后成为民主党人乔治·麦戈文的幕僚，帮助其竞选总统。麦戈文惜败于尼克松后，威滕失去了社会政治领域的兴趣，重返大学致力学术研究，不过这一次他选择理科方向，专攻物理学与数学。弦理论是21世纪的物理学，却偶然地落到了20世纪。
当威滕在1995年找到统一5个超弦理论的方法时，因为理论模糊粗糙，还不够精准完备，他的公关天赋再一次被激发，M理论的命名堪称科学史上一次绝妙的标题党行为。威滕解释，这个M可以理解为魔力（magic)、神秘（mystery）、母亲（Mother），也可理解成假想的物质基本结构膜（membrane），超弦创始人之一施瓦茨受到启发，还将矩阵(matrix)加到M的解释中。引入中国后，M理论甚至与汉字谜（mi)、秘（mi）产生了联系。如今距离第二次超弦革命已有24年，超过历史上任何一次弦论突破需要的时间，一直没有重大进展，第三次超弦革命遥遥无期。在超弦界颇有建树，并出版了一本《超弦史话》的李淼，也于2015年受邀南下，担任天文与空间科学研究院院长，领衔探测引力波的“天琴计划”。引力波是爱因斯坦广义相对论预言的物理现象，其在2016年得到观测证实，李淼此举，意味着他回到了传统物理理论研究。种种迹象反映一个令人尴尬的事实：M理论的M，有可能是物理学史上最大的错误（mistake），最令人痛心的失落（miss），最长久的迷梦（mi、meng）。《三体》小说中，外星人发射智子到地球，锁死了LHC的发现，以致人类不能发现更加底层的粒子结构，导致现代科学踯躅不前。而李淼对醋醋表示，实验没有问题，是超对称理论错了。那么这是否表明，李淼研究了30余年的超弦理论，已经实质上破产？
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