斯坦福大學物理學家倫納德·薩斯坎德熱衷於發現能夠變革物理學現狀的觀點。四十年前，他與人共同創立了弦理論，該理論最初遭到嘲笑，但最終成為自然統一理論的主要候選理論。多年來，他反駁了斯蒂芬·霍金的猜想，即黑洞不僅吞噬物體，還會將它們磨成碎片，無法恢復，這違反了量子力學。霍金最終讓步。他還幫助發展了基於他所謂的弦理論“景觀”的平行宇宙的現代概念。這破壞了物理學家將宇宙解釋為基本原理的獨特結果的夢想。
尋求理解最深層現實的物理學家現在在一個很大程度上由薩斯坎德構建的框架內工作。但在此過程中發生了一件有趣的事情。薩斯坎德現在想知道物理學家是否能夠理解現實。
薩斯坎德擔心現實可能超出我們有限的視覺化能力。他不是第一個表達這種擔憂的人。在20世紀20年代和30年代，量子力學的創始人分裂成實在論和反實在論陣營。阿爾伯特·愛因斯坦和其他實在論者認為，物理學的全部意義在於提出一些客觀現實的精神圖景，儘管這些圖景可能是不完美的。尼爾斯·玻爾等反實在論者表示，這些精神圖景充滿了危險；科學家應該將自己限制在做出和測試經驗預測上。薩斯坎德認為，現代物理學的矛盾和悖論證明了玻爾的謹慎是正確的。
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導致薩斯坎德得出這一結論的一件事是他的黑洞互補原理，該原理認為，對於落入黑洞的物體的命運存在固有的歧義。從落入物體自身的角度來看，它會毫無阻礙地穿過黑洞的邊界或視界，並在到達黑洞的中心或奇點時被摧毀。但從外部觀察者的角度來看，落入的物體會在視界處被焚燬。那麼到底發生了什麼？根據黑洞互補原理，這個問題毫無意義：兩種解釋都是有效的。
支援反實在論的相關觀點是薩斯坎德和烏得勒支大學諾貝爾獎獲得者傑拉德·特·胡夫特在20世紀90年代中期提出的全息原理。它認為，時空任何體積中發生的事情都可以用其邊界上發生的事情來解釋。儘管我們通常認為物體在三維空間中快速移動，但我們也可以同樣地認為它們是在二維表面上滑動的扁平斑點。那麼，哪個才是真正的現實：邊界還是內部？該理論沒有說明。在這種全息猜想中，現實是透視的。
為了更好地理解硬證據和未經證實的猜想之間的張力如何在物理學前沿發揮作用，我們請薩斯坎德解釋了他的想法是如何演變的。
大眾科學：一個布朗克斯水管工的兒子是如何最終質疑現實本質的？
倫納德·薩斯坎德：我是一個壞高中生。我的數學非常好，但我是一個壞孩子，而且惹了很多麻煩。結果就是我不被允許選修正規物理學。我被告知我必須選修汽車物理學。但在大學裡，那是一所工程學院，我上了我的第一門物理課程。我只是比任何人都優秀得多，包括教授。幸運的是，我能做他做不到的事情並沒有成為我們之間爭論的焦點。但後來我實際上被一位工程學教授告知，他不認為我適合當工程師，這是正確的。我問他，“我應該做什麼？” 他說，“嗯，你非常聰明。你應該成為一名科學家。”
你上過哲學課嗎？
是的，我在大學裡上過。我對其中的一些概念非常著迷。當我真正被物理學吸引時，我對哲學的興趣就消失了。
你喜歡哪些科學哲學家嗎？
我是我認識的少數幾個喜歡托馬斯·庫恩的物理學家之一。他部分是科學史學家，部分是社會學家。他基本掌握了科學正規化轉變時會發生什麼的基本思想。視角的徹底改變突然發生。全新的思想、概念、抽象和圖景變得相關。相對論是一次重大的正規化轉變。量子力學是一次重大的正規化轉變。因此，我們不斷髮明新的實在論。它們永遠不會完全取代舊思想，但它們確實在很大程度上被那些更好用、更好地描述自然、通常非常陌生、讓人們質疑“現實”是什麼意思的概念所取代。然後，下一件事隨之而來，並將此顛倒。我們總是驚訝於舊的思維方式，我們擁有的線路或我們可能創造的數學線路，根本無法幫助我們。
在所有這些重塑中，客觀現實這樣的東西還有空間嗎？
每位物理學家都必須有一種感覺，即世界上存在客觀事物，而我們的工作是去發現這些客觀事物是什麼。我認為，如果沒有客觀現實的感覺，你就無法做到這一點。客觀性的證據是實驗是可重複的。如果你踢一塊石頭一次，你的腳趾會受傷。如果你踢一塊石頭兩次，你的腳趾會受傷兩次。一遍又一遍地用石頭做同樣的實驗，你會重現同樣的效果。
話雖如此，物理學家幾乎從不談論現實。問題是，人們傾向於用“現實”來表示的東西，更多地與生物學和進化以及我們的硬體和神經結構有關，而不是與物理學本身有關。我們是我們自己神經結構的囚徒。我們可以視覺化某些事物。我們無法視覺化其他事物。
愛因斯坦的抽象四維幾何很難具體地視覺化。它透過數學關係變得視覺化。當相對論突然出現時，在許多人看來一定是： “真實”時間怎麼了？“真實”空間怎麼了？它只是混入了這種有趣的東西，但有規則。重點是存在清晰而精確的數學規則，這些規則是從中抽象出來的，這些規則倖存了下來，而舊的現實概念消失了。
所以我說，讓我們擺脫“現實”這個詞。讓我們在沒有“現實”這個詞的情況下進行整個討論。它妨礙了事情。它喚起了一些很少有幫助的東西。“可重複”這個詞比“真實”更有用。
量子力學呢？根據該理論，以相同的方式踢同一塊石頭實際上可能會產生不同的結果。
這是最重要的問題，不是嗎？量子力學中有兩件事顛覆了我們對經典現實的理解。一個是糾纏。糾纏所說的是非常奇怪的事情：你可以瞭解關於一個複合系統的一切，但仍然不瞭解關於各個組成部分的一切。這是一個很好的例子，說明我們是如何在生物學上沒有做好抽象準備的，以及我們的現實感是如何被擾亂的[參見弗拉特科·韋德拉爾的“生活在量子世界中”；大眾科學，六月]。
真正猛烈衝擊經典現實觀念的另一件事是海森堡不確定性原理。如果你試圖將一個物體描述為同時具有位置和動量，你就會遇到麻煩。你應該認為它具有位置或動量。不要試圖兩者都做。
這就是物理學家所說的“互補性”嗎？
完全正確。事實證明，黑洞事件視界的數學與不確定性原理非常相似。同樣，這是一個“或”與“和”的問題。在完全經典的層面上，某物落入黑洞，某物沒有落入黑洞，諸如此類。黑洞外有東西，黑洞內有東西。我們瞭解到，這是錯誤的思考方式。不要試圖思考視界外發生的事情和視界內發生的事情。它們是對同一事物的冗餘描述。你用一種方式描述它，或者你用另一種方式描述它。這意味著我們必須放棄舊的觀念，即一條資訊位於確定的位置[參見倫納德·薩斯坎德的“黑洞和資訊悖論”；大眾科學，1997年4月]。
如果我理解正確，全息原理將黑洞的互補模型擴充套件到宇宙。
是的。假設我們想要非常精確地描述某個系統。為了以高精度探測，你需要高能量。當你試圖獲得越來越高的精度時，最終會發生什麼，你將開始建立黑洞。黑洞中的資訊都在黑洞的表面上。因此，你對系統進行的描述越精細，你最終會將資訊放置在邊界上。
對現實有兩種描述：要麼現實是被邊界包圍的時空主體，要麼現實是邊界的面積。那麼哪種描述是真實的？無法回答這個問題。我們可以將物體視為本體空間中的物體，也可以將其視為圍繞它的邊界上覆雜的、混亂的資訊集合。不是兩者都有。而是兩者之一。它是一個事物到另一個事物的令人難以置信的混亂對映。
弦理論的最初目標是為現實提供獨特的解釋。現在它給了我們多重宇宙。發生了什麼事？
很大一部分物理學界已經放棄了試圖將我們的世界解釋為獨特的、數學上唯一可能的世界。目前，多重宇宙是唯一的選擇。並非每個人都在研究它，但沒有針對它的連貫、尖銳的論點。
1974年，我對科學共識是如何形成的有一個有趣的經歷。人們正在研究尚未經過檢驗的強子理論[亞原子粒子，如質子和中子]，即所謂的量子色動力學或QCD。在一次物理學會議上，我問：“你們這些人，我想知道你們對QCD是正確的強子理論的機率的看法。” 我做了一個民意調查。沒有人給出的機率超過5%。然後我問，“你們在做什麼？” QCD，QCD，QCD。他們都在研究QCD。共識已經形成，但出於某種奇怪的原因，人們想表現出他們懷疑的一面。他們想變得強硬。圍繞多重宇宙的觀點也存在同樣的情況。許多物理學家不想簡單地承認並說，“看，我們不知道任何其他選擇。”
宇宙非常非常大。憑經驗我們知道，它的體積至少是我們永遠無法看到的部分的1000倍。宇宙暴脹概念的成功開啟了宇宙在大尺度上是多種多樣的可能性。弦理論提供了可以以無數種方式組合在一起的Tinkertoy元素。因此，尋找解釋為什麼我們世界的一部分恰好是現在這個樣子的解釋是沒有意義的，因為世界上還有其他部分與我們所在的部分不完全相同。不可能對一切事物都有普遍的解釋，就像不可能有定理說行星的平均溫度是華氏60度一樣。任何試圖計算證明行星溫度為華氏60度的人都是愚蠢的，因為那裡有很多行星的溫度不是這個溫度。
但是沒有人知道多重宇宙的底層規則。這只是一種圖景。沒有人知道如何預測性地使用它。這種永恆暴脹的過程只是產生一個又一個又一個氣泡，併產生任意數量的各種氣泡。因此，這意味著一個與另一個的機率是無窮大除以無窮大。我們希望有一個機率分佈，說明一個比另一個更可能，然後做出預測。因此，我們已經從一方面看起來非常引人注目的圖景，轉變為荒謬地試圖測量無窮多的機率。如果它要失敗，那將是因為這個原因[參見保羅·J·斯坦哈特的“暴脹辯論”；大眾科學，四月]。
有可能做理論物理學而不進行哲學思考嗎？
大多數偉大的物理學家都有相當強的哲學一面。我的朋友理查德·費曼討厭哲學，討厭哲學家，但我很瞭解他，他有很深的哲學一面。你選擇思考的問題受你的哲學傾向的影響。但我也強烈地感覺到，驚喜會發生，並將你的哲學偏見顛倒過來。人們認為科學有明確的規則：你做實驗，你得到結果，你解釋它們；最後，你得到了一些東西。但科學的實際過程與任何其他事情一樣，都是人為的、混亂的和有爭議的。