日前收到5月3日的《新科学家》,主题文章为盖夫透(Amanda Gefter)之《最终理论——通向终极理解之新路》,一口气读完,心潮逐浪遐想联翩,愿与读者共享之。
文章开门见山提出:近30年来循老路寻求“万物之理”(Theory of everything),弦论一枝独秀,是最有希望的候选者。盖夫透认为弦论优势在于具简单美——所有粒子及作用力都归结为振动的弦;还在于具神秘性——超越三维空间的更多维空间。弦论兵强马壮,旗下聚集了号称“最聪明的”几千人。但弦论存在一基本问题:无法解释时间及空间之本质。将时空撇开在外,万物之理不仅名不副实,而且难圆先贤之梦——爱因斯坦梦寐以求之几何化,撇开时空何来几何化?
弦论存在基本问题,诸论应运而生。该文介绍了4条新路。一、因果动力三角论(Causal dynamical triangulation),由荷兰的洛尔(Renate Loll)及合作者提出。二、量子爱因斯坦引力论(Quantum Einstein gravity),由德国的路透(Martin Reuter)提出,原始想法可追溯到温伯格。三、量子引力图论(Quantum graphity),由加拿大的玛可坡罗(Fotini Markopoulou)及合作者提出。四、内部相对论(Internal relativity),由美国的局莱友(Olaf Dreyer)提出。此新四论以外,还有早先由阿许特卡(Abhay Ashtekar)提出的圈引力论,以及旋论、扭论、非互易几何论等。这些非弦诸论尚处于发展阶段,各有所长各有其短,具有进一步深化的潜力。非弦诸论之共同特点是,从基本观念出发探索时空之本质,在此基础上统一基本粒子及其相互作用。
万物之理属于前沿探索。科学前沿是已知和未知的分界,开拓前沿是进入未知领域,无常规熟路可循。“有心栽花花不发,无意插柳柳成荫。”事先你不知道哪条路是对的,最好的办法是多路探索。非弦诸论之兴起是一个信号:基本粒子研究进入“战国时代”,群雄并起各显神通是大好事。加以欧洲核子中心的大型强子对碰机开始运行后,将提供新的试验结果。文武兼备多管齐下,万物之理突破有望,形势令人振奋,机遇百年难逢。
中国是泱泱大国,经济持续高速发展,科学研究投入不断增加,自主创新已提上日程,有条件对基础研究作出更多更大贡献。试问:还有什么比万物之本更基础的呢?
全世界有几千物理学家和数学家从事弦论研究,加上非弦诸论人数更多。阿根廷、荷兰、瑞士、西班牙、加拿大等都有人在最前沿作出一流贡献。我国从事这方面研究的有几人?有人说真正在做弦论者不超过10人,这或许低估了点,但人数之少肯定与大国地位不相称,甚至还比不上某些小国。究其原因可归结为“难”和“险”。难!研究万物之理对物理和数学要求极高,甚至要发展出新数学方法,基础薄弱者不得其门而入。有些人想做,却望而生畏知难而退。险!探索万物之理风险极大,聪明如爱因斯坦,终其后半生30余年试图统一引力和电磁力,不幸以失败告终,何况万物之理志在统一所有4种力和全部基本粒子。前鉴如此,探索者担心进入此领域可能终生一事无成。西谚云:Publish or perish(不发表就灭亡!)如今一年半载无论文发表就有压力,探索者承受压力之大可想而知。
怎么办?可从两方面努力:一是个人方面,“天下无难事,只怕有心人”。我国学者历来有不畏艰险的传统,古人为一举成名天下知,不惜悬梁刺股囊萤映雪。如今无须悬刺远胜萤雪,而且有更崇高的目标——探寻宇宙万物之至理,难道13亿中无人知难而进?退一步说,就算失败了,在探索途中惊鸿一瞥失之交臂,淡泊名利者也会感到不虚此生。二是社会方面,科学尤其是基础科学之繁荣需要宽松氛围。综观科学史,牛顿、爱因斯坦、达尔文等成功者当然很值得景仰歌颂,但成功是在无数次失败后取得的。别忘了在这些巨人身后躺着许多筚路蓝缕前赴后继的失败者,他们是虽败犹荣的无名英雄,是巨人之落选者。最近我听说有一位双目失明的人士,独自钻研引力理论30年!无论他是否出成果,这种献身科学的精神难道不值得赞扬?社会对失败的宽容增一分,探索者承受的压力就少一分,攀登高峰的机会就多一分。
值得指出的是,非弦新四论创始者中洛尔和玛可坡罗二位是女性,名副其实占了“半边天”!表明女性在智力上决不比男性差,既然如此,为什么男女还是不平等呢?歧视女性是一个不容忽视的重要因素。我在遐想:中国女科学家以这二位为榜样勇攀高峰,做出成果来,将有助于移风易俗克服歧视偏见。这可能是一个突破口。歧视对女性的压制主要通过人际关系,而探索万物之理,单枪匹马也能冲锋陷阵,人际关系的压制会相对减弱。女同胞们!希望有人早日实现:会当凌绝顶,一览众山小。(原题《会当凌绝顶 一览众山小》,载于《科学时报》2008年6月13日)
(沈致远:美籍华人学者,美国杜邦中央研究院退休院士,物理学家,现任《前沿科学》编委)