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[楼主] [2楼] 作者:youngler 发表时间: 2006/10/24 08:34

物理学的纯数学风格遭遇空前危机

　　弦论遭遇空前危机《参考消息》2006 年 10 月 14 日第 7 版

　　弦论遭遇空前危机《参考消息》2006 年 10 月 14 日第 7 版　英国《观察家报》2006年10月8日文章：弦论走到科学尽头了吗？（作者：罗宾.麦基）　　原编者：数十年来，物理学家们十分肯定地认为，他们可以通过少量复杂的数学算式来揭示宇宙的运行规则，但现在很多人担心他们走进了死胡同。　　《参考消息》按语：科学家们曾将弦论推崇为最有发展发展前途的理论，但现在，许多人包括一些 Nobel 奖得主开始担心这项研究已经走进了死胡同，甚至有人将弦论斥之为科学界的“皇帝的新装”。　　科学家们曾经看好的最有光辉前景的理论现在遭到了重大挫折。人们认为，不应该再理会这个浪费了大量书生生命的理论，因为现在有更多的人们认为这样的纯数学风格的理论已经走到它的尽头。　　让人感到好像是有点突如其来的尖刻批评，是对于这个理论深感失望的几个物理学家作出的，包括几位 Nobel 级科学家。这些科学家说，试图通过几个简单的数学算式来描述整个宇宙结构的弦论，走到探索的尽头。　　美国最近出版的两本物理书，对于弦论的思想基础提出了批评，这种纯数学风格的理论不可能为地球人揭开真正的宇宙秘密，是典型的伪科学。正如有位科学家说过的那样：不加批判的盲目宣传一种没有任何实验基础的理论，正在使科学失去严肃的印象。不过，弦论的支持者，其中也有 Nobel 级的科学家，驳斥人们对预弦理论的批评。他们说，弦理论带领人们在数学和物理学领域取得了一些重大突破。　　弦理论的产生原因　　一切理论的出发点总是好的，学院里的物理学家们最初也是为了走出现代科学理论的死胡同，而提出这一理论思路。但是几多努力之后，科学家们逐渐发现科学沿着这一思路前进，是车到山前，脚步却越来越变得艰难。上世纪，科学家们通过创建量子力学老说明原子、电子等小物体是如何运动的。Einstein 也提出广义相对论来解释银河系等天体系统的运行。两种理论都发挥了很好的作用，但是两种理论去互不相容。量子物理学无法解释大物体，相对论却不能说明粒子这个层次的小物体世界。相比之下，生物学家则有 Darwin 的物竞天择理论来解释从鲸鱼到细菌等大小生物。物理学则没有一个统一的理论，比如电学现象和力学现象采用不同的方法来处理问题。这使 Einstein 非常苦恼，因此他几乎用他整个后半生的生命来寻找一种包罗万象的统一理论，不幸的是，伟大的科学家在烧毁手稿的痛苦和遗憾中离开人世。　　后来一群科学家在上世纪 80 年代提出一种理论，认为物质不是由中子、夸克等点状粒子构成，而是由极细的能量弦振动而形成。一根弦以一种方式振动成为电子，一根弦以另一种方式振动成为中子。剑桥大学的 Green 教授说，你可以把宇宙想象成一首交响乐获一首歌曲，因为它们都是由琴弦按各种方式振动的所产生的音符组成。这听上去很生动，但是对于普通老百姓而言，大家听不懂科学在说什么。尽管如此，弦理论总是被研究者描述成一个前景很好的理论，用途极大，不管是极大的东西大到宇宙，极小的东西小至电子，都有希望得到统一的解释。因此它近几年在全球大学的基础物理学研究中占据了一种引导潮流的地位。甚至一些该理论的研究者也无不兴奋得说道，科学的曙光就在眼前，就在眼前，很快就可以用几个数学算式来解释整个宇宙世界了。　　无法证实的理论　　但是，事情很遗憾，二十年过去了，科学家却没有找到一种现实可行的方法，从实验角度来说明这种美妙理论的正确。砸开更加微小的物质以及研究更加微小物质的内部总是一件困难的事情，把加速器做得更加巨大显然需要更加庞大的实验经费，而且这种一直来这样做的方法本来可能就是一个误区，能量数量的提高可能并不提高能量的密集程度。　　任何人为的理论都难免存在内部一些致命的理论问题，最近的发展表明这种不如意的问题在美妙的理论中也产生了，美妙的理论得到了一个荒谬的推论：可能存在无数个不同的宇宙，其中一些可能与我们所在的宇宙很相似，其它的则可能截然不同。物理学社会一下子变得热闹起来，一些所谓的物理学家，大谈特谈看不见的宇宙和只有数学世界的理论才能提出的太多的无法证实的观点。而另外一些人，则把这种美妙的理论说成是超现代的魔鬼理论。则还算是比较好听的批评。更有人则毫不客气地干脆把这种宇宙故事称之为“伪科学”和“无稽之谈”。1998 年 Nobel 级科学家、Stanford 大学的 Robert 先生更是说，这个理论根本上说，不是有点负责任的人设计出来的思想体系，也算不上有点现实性的伟大科学梦想，而是由一个陈腐过时的观点做出来的不幸推论。　　对于一个总是声称能够解释整个宇宙结构的理论来说，招徕科学社会高层人士的批评可能意味着这种理论受到了致命的打击。不仅仅是 Stanford 大学的 Robert 先生，Columbia 大学的 Peter 还有加拿大理论物理研究所的研究员也出书对于弦理论进行了严厉批评。《不仅仅是错了》一书的作者，上周说道，这么多人对于纯属瞎猜的理论进行了吹捧，其实该理论什么也没有提出来。这一观点得到了《物理学的麻烦》一书作者的支持。他说，那些所谓的研究者，将所有的精力耗费在一种理论研究上，现在这种博弈行为实践已经证明行不通。这就像地球上所有的癌症研究者都认定只有一种方法能够治愈癌症，并且以牺牲其它治疗方案为代价，把精力都投到这种方法的研究中去，后来得知这种研究方法不凑效，科学家们这时才发现他们浪费了 20 年的时间。这个过程与弦理论的研究很相像。批评者指出，问题在于，上世纪 80 年代，很多接受努力培养的书生，觉得弦理论又光辉的前景，在教授们的鼓励下投身弦理论的研究。现在这些人步入中年，成为理论物理学研究的领头人，实际上却没有什么踏实的研究成果。他们花毕生精力致力于凑合美妙的数学算式，并不认为这是毫无疑义的数学游戏，这是科学界的“皇帝的新装”。　　支持者的梦想并没有完全破灭　　作用力总会得到相同的反作用力，这是 Newton 第三定律的要求，支持弦理论的学者开始对于各种批评进行愤怒回击。他们争辩说，一个包罗万象的理论，不可能一夜之间搞出来。对于弦理论的这些批评只不过是人们对于理论创造过程的不理解。弦理论其实就像一把没有完工的小提琴发出来的声音。Calfornia 大学的 Gross 和另一位 Nobel 即科学家说，弦理论这个探索方向可能是对的，但是作走的路太为漫长，需要有新的突破。 London 大学也有教授说，不能因为一个理论一次偶然的预言失败，就觉得这种理论思路没有价值，我们有几种检验弦理论的实验方法，比如正在建造的欧洲大型加速器或许能够提供有力证据，可能会证明我们所走的路是正确的。　　小资料弦论　　弦论的一个基本观点就是自然界的基本单元不是象电子、光子、中微子和夸克等等的粒子。这些看起来象粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈（称为闭弦），闭弦的不同振动和运动，就给出这些不同的基本粒子，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。它是将广义相对论和量子力学结合到一个数学框架里，此理论有可能解决如黑洞和宇宙的起源等，可以从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。　　

　　小资料弦论
　　弦论的一个基本观点就是自然界的基本单元不是象电子、光子、中微子和夸克等等的粒子。这些看起来象粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈（称为闭弦），闭弦的不同振动和运动，就给出这些不同的基本粒子，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。它是将广义相对论和量子力学结合到一个数学框架里，此理论有可能解决如黑洞和宇宙的起源等，可以从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
　　

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