勇於承認錯誤:閱讀斯蒂芬·霍金的傳記

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


2010年7月,《大眾科學》編輯部(當時我在職)收到了一本書的審閱本,該書計劃於9月出版。這是一本纖薄、外觀乏味、平裝的書籍,仍然沒有封面設計或頁碼。封面上印有兩個名字,一位是受人尊敬的科學作家倫納德·蒙洛迪諾,另一位是斯蒂芬·霍金。我們想在我們的雜誌上評論它嗎?

那天我放下手頭的一切工作,開始狼吞虎嚥地閱讀這本書。我從來都不是霍金的暢銷書《時間簡史》的特別粉絲,據說這本書賣出了1000萬冊。但我發現這本新書《大設計》非常引人入勝。

這本書的中心論點讓我感到有點震驚。(不,我指的不是霍金的宣告,該宣告引發了一場小型的媒體風暴:物理學不需要上帝的存在,這從他口中說出一點也不讓我感到驚訝。)


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在他的大部分職業生涯中,霍金都表達了這樣一種信念,即人類正處於變革性步驟的邊緣。他認為我們很快就會發現支配宇宙的終極定律。一路上,物理學家們將調和各種似乎適合描述某些現象但不適合描述其他現象的理論——例如,描述星系形成的引力理論和描述原子結構的量子力學——並揭示一個單一的、一致的規則手冊,它將解釋一切。

霍金本人透過結合愛因斯坦的廣義相對論、量子物理學和熱力學的思想來理解黑洞,為物理學家們提供了通往大統一的一些線索。在他仍然被視為最深刻的見解之一——也許是20世紀物理學中最深刻的見解之一——他計算出黑洞並非真正是黑色的,而是會緩慢地輻射能量,並在過程中損失質量。這種緩慢的洩漏被稱為霍金輻射。物理學家們仍然希望透過在高能實驗(如大型強子對撞機)中產生微觀、短暫的黑洞來實驗性地觀察到它。

霍金以他特有的傲慢,在他1980年作為劍橋大學盧卡斯數學教授(曾是艾薩克·牛頓的教席)的就職演講中說,統一問題很可能在本世紀末得到解決。當時,一種名為N=8超引力的理論似乎是一種很有希望的方法。他的演講題目是:“理論物理學的終結在望嗎?” 後來,當超引力逐漸淡出人們的視線時,霍金對弦理論表達了類似的樂觀期望。

我在霍金和蒙洛迪諾的新書中發現令人震驚的是,霍金現在似乎放棄了甚至可能存在萬物理論的希望。大多數理論物理學家現在認為,弦理論將成為統一的關鍵。問題是,弦理論不是一個,而是至少五個不同的理論。每個理論似乎都適合描述特定範圍的現象,但每個理論都無法描述其他現象。從表面上看,這些理論似乎不相容,但物理學家們發現了“對偶性”——一種可以將一個理論中的概念翻譯成另一個理論的羅塞塔石碑。

兩位作者寫道,也許這就是最好的結果了。也許沒有一種代表現實的總體方式。相反,物理學必須將自身限制在“模型依賴的實在論”中,這種實在論可以捕捉現實的一個方面或另一個方面。不同的模型可能會對現實給出截然不同的表示,而且沒有一個模型可以聲稱揭示了“事物”的本來面目——正如伊曼努爾·康德所稱的物自體

這種幾乎後現代主義的轉變似乎與霍金一生的信念相悖,但這並不是這位物理學家(今天慶祝他的70歲生日)在其職業生涯中戲劇性地改變主意的第一次,正如凱蒂·弗格森在她非常易讀的新傳記《斯蒂芬·霍金:不受束縛的頭腦》中所寫的那樣。(參見本書的簡短節選。

最著名的此類逆轉可能是他承認與斯坦福大學的物理學家倫納德·薩斯坎德就所謂的黑洞資訊悖論所打的賭。霍金指出,如果黑洞輻射能量,並最終縮小到虛無,那麼所有關於落入黑洞的物質的資訊都將從宇宙中消失。從最終的後果來看,這意味著物理學家不得不放棄他們珍視的原則之一:現實是可預測的,自然是基於明確定義的規則而不是以任意方式演化的。這是一個難以接受的事實,但如果這就是方程式真正暗示的,霍金也準備接受。

多年後,霍金宣佈他不再相信存在悖論。他得出結論,資訊畢竟不會消失。(物理學家現在認為,資訊悖論已透過普林斯頓高等研究院的物理學家胡安·馬爾達西那基於所謂的全息宇宙的工作得到解決。)

正如弗格森正確地觀察到,並將其作為她本書的兩個主要主題之一,這種在面對令人不安的證據時逆轉自己信念的能力——首先放棄對自然一致性的信念,然後承認自己錯了——遠非弱點。相反,這是良好科學的標誌。

弗格森書中的另一個主要主題當然是她的主題人物看似超人的能力,以克服他的身體狀況。他的物理學是一流的,但正是他的鼓舞人心的能力在很大程度上使他成為世界聞名的家喻戶曉的人物。弗格森在我看來似乎在講述非凡的科學家霍金的故事和非凡的人霍金的故事之間取得了適當的平衡。

在她的工作中,她受益於與她的主題人物的密切合作,包括在幾十年間進行的多次長時間的採訪。(然而,當引用其他人時,弗格森似乎主要依賴於二手資料——例如書籍和報紙剪報——而不是直接採訪,這使敘述失去了一些新鮮感。)

弗格森的書以關於《大設計》的一章結尾,該章給人的印象是霍金的知識遺產的總結。這本書沒有受到評論家的好評。然而,我和我在《大眾科學》的同事們覺得它足夠引人入勝,以至於早在2010年7月,我們就說服了出版商和作者讓我們在即將到來的10月刊上刊登節選,這對我們來說具有特殊的意義,因為它標誌著經過翻新和重新設計的雜誌的創刊。

在我們收到這本書的審閱本時,我們已經開始排版10月刊,但我們很快就進行了更改以容納這篇新文章。後來,節選“難以捉摸的萬物理論”將被收錄在年度最佳科學寫作選集中。《大設計》和《斯蒂芬·霍金:不受束縛的頭腦》都應該成為任何對我們這個時代最偉大的科學家之一的神秘思想和不可思議的故事感興趣的人的書架上的藏書。

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