14 我的爱因斯坦
约翰·布罗克曼的导言：
2007年春天，沃尔特·艾萨克森出版的爱因斯坦传记《爱因斯坦传》（Einstein：His Life and Universe）冲到了《纽约时报》畅销书榜第一位，并且正巧赶上保罗·斯坦哈特和尼尔·图罗克合著的《无尽的宇宙》一书出版。这个巧合创造了一个非常有趣的契机。
我邀请了艾萨克森、斯坦哈特和哥伦比亚大学的弦理论学家布赖恩·格林参加一个关于爱因斯坦的专题讨论会。他们于2007年夏天参与了这次会议。一年前，在《我的爱因斯坦》（My Einstein）这本由24位主要思想家所写文章的汇编文集中，我曾要求每位参与者回答这样一个问题：爱因斯坦对他们来说意味着什么。而这次我向参会者提了同样的问题。
“对于我来说，爱因斯坦存在于我学习的方方面面。在我初中的时候，有一种理论正流行：相对运动的人和相对静止的人之间，时间流逝速度是不同的，”格林这样说，“而当时我觉得这完全就是疯言疯语。所以我非常想了解这个说法的原理，这个想法促使我一点点学习，最终明白了其中的意义，并且继续深入研究，并想将这一理论向前推进。”
艾萨克森这样回答我：“爱因斯坦就像我的父亲，虽然是个工程师却十分热爱科学，并将这份热爱一点点地灌输给我。我也受到了爱因斯坦本人思想和政治方面的影响。我记得，在我逐渐长大的过程中，他总是在不断问我问题，推动我不断进步。作为一名传记作家，我学到的其中一点，甚至说我首先学到的一件事就是，你笔下人物的初始动力，都与他们的父亲有关。对于本·富兰克林来说，就是不辜负父亲的希望；对爱因斯坦来说在某种程度上也是这样，因为他的父亲是一名工程师。而之后我学到的第二件事是，就算对于传记作者来说，也有一部分动因是父亲，所以这就是为什么我想写一些关于爱因斯坦的故事。我不应该说我的父亲是爱因斯坦，他只是新奥尔良的一个工程师，但是他的工作在他心目中是神圣的，所以我写了这本书，并把它献给我的父亲。”
斯坦哈特的回答和艾萨克森相似：“我关于儿时最早的回忆之一就是，我坐在父亲腿上，听他给我讲科学家及他们的探索故事。父亲并不是一个科学家，他是名律师，但出于某种原因，他经常给我讲关于科学家和他们伟大发现的故事。我还记得关于居里夫人、爱因斯坦以及许多其他人的故事。听过这些人的故事之后，我想成为这些故事人物的其中一员。而我从爱因斯坦身上了解到的另一个让人印象深刻的事情是，他总有一种神秘的魔力，从当时人们学习的众多现象中，挑出一些问题，一些可以回答的问题。你总有很多需要回答的问题，但是了解你是否拥有回答这些问题的技术、数学方法和正确的思路，这在当时那个年代，的确是一种天分。而爱因斯坦拥有的这种惊人天分使他总能挑出问题、解决问题，超越与他同时代的人。所以对于我来说，爱因斯坦是一位终极发现者。”
布赖恩·格林：当我们提到爱因斯坦的时候，都会为他作出的数目惊人的贡献而深感惊讶。就算只有一刻钟，如果能以他那样清晰的视角来看待这个世界，那简直像白日梦一般。
如果我只能问他一个问题，那我可能会选择一个更加实际的问题。他曾经说过一段非常著名的话：当面对广义相对论的时候，在某种程度上，他并没有在等待可以证明它的数据；这个理论太过美好，只能是正确的。所以如果得到数据，并证明它是正确的，他并不会感到惊讶。这段话中最精彩的一部分是之后的内容。他说，如果得到的数据证明广义相对论是错误的，那么他将对上帝感到非常遗憾，因为这个理论是必然正确的。这就是他对广义相对论的信心。
大多数做相关工作的物理学家们，都是在爱因斯坦的馈赠的基础上工作，都在试图寻找他找寻多年却仍一无所获的大一统理论，而最近这些年来，我们都听说了一种方法叫作弦理论。但弦理论完全是建立在理论上的、纯数学的，至今仍未与任何实验数据相联系。所以我的问题是：他对弦理论作为大一统理论有什么看法。他是否也能在弦理论上看出与广义相对论相同的美、相同的优雅，可以给他同样的自信心。
我们并不知道什么时候可以将弦理论与实验数据相结合，所以获得他的看法是一件非常棒的事情。我觉得在我们这个领域中的人，在没有获得实验数据的前提下，谁都没有绝对的自信，所以获得大师的肯定是很棒的：他是否从中嗅到了任何可能，这个理论是否在朝着正确的方向前进。我们大多数人都认为这个理论是正确的，但能够听到他的意见则是锦上添花。
沃尔特·艾萨克森：我也想问格林问的那个问题，但是我会稍微延伸一点。爱因斯坦在他人生最后的20多年中，甚至他人生的最后两个小时，躺在病床上，都一直在写方程，试图用非常数学化的方法来得到大一统理论，将各种力与各种场论结合起来。
格林问爱因斯坦是否认可弦理论，我觉得他会的，因为如果你看过爱因斯坦为大一统理论做的12种理论尝试，会发现它们和弦理论在数学以及方法上有很多共同点，包括对额外维度的看法，试图去寻找解释这一切的最优美的数学解。
这就引出了我想问爱因斯坦的另一个问题，在他科学生涯的前半段，容我僭越，是比较成功的那一部分，他并没有过多地依靠数学形式。如果你去看他在1905年发表的所有文章以及1915年左右将他引向广义相对论的主要思想实验，他一直用一种物理学的视角来看待这些问题。事实上，研究广义相对论的人们，把其称为数学手段和物理手段。
很明显，这两者之间并没有很明显的分界线，而是不断重叠着进步，但对爱因斯坦来说，从1905年至少到1914年，他基本上将数学手段视为一种清洁收尾工作，一旦他理解了引力和加速度的等价原理或其他思想实验时，就会自然而然地有人帮助他完成。
如果你看向他后半生对大一统理论所做的一切，他的合作者巴纳希·霍夫曼（Banesh Hoffmann）以及其他人都说，在他们的研究中并没有物理学思想来引导他们，只能朝着越来越数学的方向发展。没有爱因斯坦所说的与实际更加贴合的“光束”来引导着我们，我们只能说，希望不断朝着依靠物理的方向前进。有很多人都这么想，我也是一样，这也是我为什么采纳了这个想法的原因。在1905年到1913年或1914年间，曾经只依靠物理手段和方法，甚至在苏黎世的练习册中，他试图得到广义相对论和正确的万有引力方程，但却找不到头绪。他与德国哥廷根（Göttingen）的一位数学家大卫·希尔伯特（David Hilbert）比赛，这个人非常有希望成为一名更好的数学家，但正是由于数学太过优秀而限制了他成为一名更好的物理学家。希尔伯特并不用担心万有引力在弱场条件下会衰退到牛顿力学的范畴，他只是利用数学的手段引入协方差来得到正确的场方程。爱因斯坦最终采用了希尔伯特的这种方法，这就使他通过数学手段获得了第一次成功，所以他在之后的学术生涯中就更加依靠数学形式，而不再考虑事物背后直观的物理情景。
这是正确的方法吗？弦理论是否发生了同样的过程？这是不是一种更好的方法，这是否又是你必须采用的方法？就像爱因斯坦在被问到这些问题的时候回答的那样：这是你现在解决问题必须采用的方法，因为我们没有任何新的物理情景。
所以最终一个更大的问题是：首先，我觉得他寻找大一统理论的初衷是因为不能容忍量子力学。当他开始战斗，开始被推向那些在量子力学领域的人的时候，他们反推回来，并且说：“我们只是在做你当年做过的事情，我们质疑每一个假设，除非你得到了观测证据，不然没有理由说它存在。”爱因斯坦回答说：“的确是这样，但是这种想法现在没有任何意义。”他们回应：“你一直都在质疑权威，质疑未被验证的事物，而现在你却在反对我们这样做。”
爱因斯坦说：“为了惩罚我对权威的蔑视，命运将我变成了权威。”他想说的是，他不再只是个单纯的“反叛者”了。在他推进大一统理论的过程中，他为什么会开始向传统观点妥协，不再充满反叛精神呢？
保罗·斯坦哈特：我想问爱因斯坦的问题与格林的相关，但是有一点变化。因为我看到了过去30年间理论物理学领域发生的一切，尤其是近几年，这使我看问题的角度有了些许不同。
在过去30年间，理论物理学领域大量新观点的井喷，简化了我们对宇宙的理解。其中一个观点是暴胀理论：宇宙曾经有一段极速膨胀时期，使宇宙变得平滑，这也就解释了为什么无论我们看向空间中哪个方向，似乎都是相同的。而这个理论当然是基于爱因斯坦的广义相对论，并且直接与他在1917年引入的宇宙学常数有关，更详细地说，这个快速膨胀过程只能发生在宇宙的早期，它在宇宙晚期并不存在。正好解释了宇宙的各向同性或者说看起来的各向同性。
另一个得到巨大进展的理论就是格林用“优雅”来描述的那个理论：弦理论。自然界中的任何事物都是由量子振动弦组成，在这个基础上，我们就可以推导出一个简单的统一理论来解释我们看到的所有物理学定律。
我们期望的是：弦理论可以用来解释微观世界，而暴胀模型可以用来解释宏观世界。
我们从这两个理论中学到了什么呢？在过去的很多年间，尤其是过去10年间，我们得到的结论是，至少是在我看来，这两个理论都没有达到预想的效果。暴胀理论并不会像它在20世纪80年代被提出时所说的那样能解释宇宙早期。它并不会将宇宙从最初的复杂性、不均匀性、各向异性，以及严重、弯曲甚至扭曲的结构抚平，成为我们现在看到的充满物质、均匀且平坦的宇宙。实际上，暴胀理论所描述的是，一旦暴胀开始发生，宇宙将会越来越不平坦，只在很偶然的情况下会在宇宙中留下一些小区域，那里有我们熟悉的物质，并且有可能适合人类居住。
而在这些小区域中，存在一个与我们目前观测到的类似区域的可能性也更加微乎其微。所以无论暴胀理论是为了解释宇宙的均匀性，还是这种状况发生的可能性所提出的，目前来看，这个理论却完全背道而驰，我们几乎不能通过这个理论得到我们目前所观测到的平坦均匀的宇宙。
同样，我们对弦理论的期待是：对目前物理学定律唯一的解释。而从过去几年的发展来看，弦理论对物理学定律的预测并不唯一，反而有大量不同的可能，甚至是无穷的。而我们所观测到的这个并没有什么特殊性，至少没有必须发生的理由。
所以根据目前对弦理论和暴胀理论的看法能得出的一个关键结论是，宇宙的基本性质是随机的。尽管在外面可以观测到的范围内，宇宙看起来都是均匀的，但是根据目前的理论来看，我们观测到的这种情况非常稀有，从宇宙整体来说也是可能性很低的现象。我很好奇爱因斯坦对这些有什么看法。我好奇他是否可以找到一个同样类型的观点，来与目前观测的结论互洽。我自己的看法是，作为我们对宇宙的两大关键认识，我们不得不更换掉弦理论或暴胀模型中的一个甚至两个。要么进行大尺度修正，要么就完全用另一种观点来取代，这种观点需要一种强有力的观点，并且可以提出无法反驳的证据来证明宇宙为什么是现在这样。
艾萨克森：为什么会存在这种个人神学争论？山姆·哈里斯（Sam Harris）、道金斯一家以及克里斯托弗·希钦斯（Christopher Hitchens）同那些拥护者们，每每开始讨论弦理论，都会争得脸红脖子粗。
斯坦哈特：我认为大概是由于我将要提出的这个原因。在我还有其他一些人看来，基本理论已经开始分崩离析。它应该传达的是对粒子质量和它们之间相互作用的一个简单解释，然而我们得到的只是“弦理论允许大量可能性存在”。所以，对于我们目前看到的现象并没有办法提出具体的解释，它们只是被随机选中的。事实上，宇宙中很大一部分性质都是不同的。所以问题是，这是对物理学定律的一个令人满意的解释吗？从我的观点来看，如果我看到一个理论，并不叫弦理论，它提出的观点是：它可以解释观测到的结果，但同时还存在无数种其他可能。那么我会怀疑当面对这种状况时，我是否还能说出一些反对的话。
格林：你真的这样想？我不是指技术层面，但是就粒子物理学标准模型来说，经过量子场论研究者们多年的努力，这个模型终于成了理论物理学目前最高的成就以及一切理论的基石。当你研究粒子物理学标准模型所处于的框架相对论性量子场论时，你的确会找到无数种可能。如果不再有更多种可能的话，那现在这个宇宙或许可以利用这些来描述。粒子的质量可以任意变化，而这个理论仍然成立，这是内部的统一性，你可以改变力的强度、耦合常数的大小。
所以如果你将这个我们都认为十分伟大的标准模型视为景观理论的范畴，对我来说就像是你走进一扇门，对我们说：“我得到了一个能够描述全部物理学定律的标准模型！”这难道不会让大家感到兴奋吗？但如果根据你的基准来判断，我会完全忽略这个理论，因为它只是众多理论可能性中的一个。所以它和弦理论又有什么不同呢？
斯坦哈特：我觉得有一个非常重要的不同之处，没有人会觉得标准粒子模型是一个终极理论，而弦理论最初的设定就是理论的终结者。
格林：我们或许可以这样声称……
斯坦哈特：但是问题产生了，为什么人们会对它感到不安？答案是，因为无论你个人是否相信，弦理论都会被宣传为终极理论。
格林：那我不得不说，人们在这样的“风言风语”中开展工作真是非常不幸。如果你反观弦理论的历史，我在这一点上和你观点相同，人们的确在一段时间内认为弦理论是终极理论，可以描述任何事物。事实上，现在仍然可能是这样。
但我认为在20世纪80年代到90年代初期，当这个理论还处于初生阶段的时候，可能会留存下一种属于当时的繁荣。可能现在你去寻找不太容易找到，因为当时这个理论还太不成熟，你实在不能为它投入过多。许多弦理论学家认为弦理论将会帮助我们在研究物理学定律的过程中更进一步。这也可能是最后一步，但我们现在不能来评价。
但我还是认为看待这个问题最为清醒的方式是，我们有量子力学、有广义相对论，我们需要将它们放在某个框架下，让它们互洽。弦理论是完成这个任务的一种可能方法，所以我们需要继续研究它，看它最终引领我们走向哪里。如果仅凭一个理论的优势方面就来大肆宣扬它为终极理论，这种想法对我们的研究会是一种灾难。
斯坦哈特：你这种说法与现在大多数人所声称的相比，简直有着翻天覆地的不同。
格林：你真的这样认为？
斯坦哈特：当然了。情况甚至比这更严重。许多人甚至认为如果我们得到了大量甚至无穷的可能性，我们就应该接受，因为这是从弦理论中推导出来的，而弦理论毫无疑问是正确的。而它导致的多种可能，我们要将其当作真实的结论。
格林：事实上，科学家尤其是弦理论学家，他们经常会描述自己的工作，但却并不会提到与此相关的条件和对应的时间。例如，我说弦理论是一种可能的终极理论，它可能能将全部的力和所有物质都统一在一个框架下。我实际想说的是，这个理论目前还并未被验证，我们希望它可以达到这样的效果，但并不能确定它是否可以引领我们走向预期的方向，所以我们需要继续探索，看最终能走到哪里。
类似地，如果你坐下来与一些人聊天，这些人认为弦理论引出了多种不同的宇宙，它是我们要思考的全新框架，而我们则生活在其中一个宇宙中。他们会说：“事实上我们的意思是，弦理论可能会帮助我们解决这些问题，所以我们想去继续研究。”那一定要是这个框架吗？我觉得他们大多数人会回答你：“我们并不清楚，我们只是在黑暗中摸索，因为这是目前统一广义相对论和量子力学最好的方法，而我们将继续向前，看可以得到什么。”他们并不会说绝对会到达某个结果，只是我们研究问题必须要有一个预期的目标，如果你不知道会走向哪里，那就“跟着感觉走”，看它可以把你带向哪里。
斯坦哈特：但是人们甚至不满你可能会接受多种可能性：终极理论对物理学定律的解释有无数种方式。这是不应该被接受的观点。这应该被视为失败中的失败。事实上，我们看向宇宙的任何方向，只能看到一套物理学定律。并且，宇宙是平滑且均匀的，比人们生存所需要的更加平滑和均匀。而我们现在则需要接受这样一个观点，在我们看不到的地方，存在一个更完美的宇宙，与我们完全不同。这是科学还是一种形而上学的理论呢？
艾萨克森：的确是这样。我们刚才一直在讨论它引起了如此的热情，然后直接探讨了弦理论。我想把话题带回到爱因斯坦。在你说过的话中，有两处让我觉得特别有趣。第一，20世纪物理学的两大支柱，广义相对论和量子力学，我们应该找到一种方法让两种理论互洽。当然爱因斯坦会完全相信，因为他热爱大统一。第二，他和牛顿在同一件事情上达成了共识：大自然热爱简单。但是我经常在怀疑一个更加形而上学的哲学问题：我们如何知道上帝喜欢简单？我们如何知道他想让这些东西互洽？我们如何知道量子理论和相对论必须是不矛盾的？
格林：的确有一些人提出过这样的观点，这些理论事实上并不需要互洽。我从来没有被这种想法说服过。对于我来说，我们谈论这些规律，尤其是量子理论不是仅仅用来描述小事物的，它们一开始的确是为了描述微小事物而生的，但是它们的某些特征证明它们可以描述更加广的范围。量子理论是用来描述各种尺度的万事万物的理论。
广义相对论一开始是用来描述宏观事物的，因为只有在这种状况下，引力才开始起作用。当你观察广义相对论的方程，在原则上它可以被用于任何微小尺度上。问题是，当你将其用于太小的尺度时，会注意到这两种理论存在很大的不相容性。此外你会意识到，宇宙的不同区域分别对应这两个理论的作用方位。例如，黑洞，你可以说它是从一个恒星开始演化，当其中的核能消耗完时，在自身的引力作用下坍缩，不断变小。在某个节点，这个恒星变得过小，而此时量子力学的作用开始变得重要。而引力的作用是一直存在的，因为这个恒星的质量非常大。如果这两个理论不是同时作用，你如何来描述恒星坍缩的过程？
艾萨克森：这对大爆炸理论来说也正确吗？
斯坦哈特：是的，这就是为什么宇宙学是解决量子物理学和引力如何关联的主要战场。你无法避免要同时使用两种理论来解释宇宙如何产生、是否有起点，或者在大爆炸之前发生了什么。
艾萨克森：那么想象这样一个宇宙，在其中，这两种理论并不是完全互洽的。这个宇宙是不可能存在的吗？
斯坦哈特：这会是个错误的结果，你将会在其中发现众多不和谐之处。
格林：尽管弗里曼·戴森（Freeman Dyson）对此有着不同的看法。
斯坦哈特：是的，我也想说，我不能理解他们……
艾萨克森：这就是我问题的出处。但是我试图避开弗里曼·戴森，怕我理解错了他的意思。
斯坦哈特：但是你问了一个很好的问题：“我们是如何知道这一切的？”答案是，我们并不知道事物会向简单的方向发展。但是历史上发生过很多有意思的事情让我们认定了这个结论。我们试图寻找一种自然所需要的简单性，来推进对宇宙小尺度和大尺度的理解，特别是当我们观察宇宙时。现在我们可以看到宇宙可观测的最远处，在那个位置上，宇宙的物理学定律还是相同的，物理条件与可观测的宇宙也是类似的。
在有十分强大的反对证据之前，我想我们都会一直坚持去寻找统一理论和自然的简单性，看看它们最终可以将我们带向何方。我对于科学方法没有所谓的道德原则，我只是单纯地认为，这是人类目前掌握的利用已知得到新知识的最有效的方法。如果我们发现其他一些理论可以帮助我们走得更快，我们当然会采纳，但就目前来说还不行。
艾萨克森：所以，认为物理学定律在某个水平上会得到统一，只是这个框架中非常基础的部分，而这样我们将会最终得到更为简化的自然规律，而不是更为复杂的。
格林：前提是只要你愿意根据你对宇宙越来越多的了解，来调整你对简单和复杂性的判断。如果你将量子力学引入牛顿的理论系统，一开始当然会觉得非常复杂，因为这两种理论完全运用了不同观点的数学方法，调用了一些你无法直观判断的不同概念。这当然会使你感觉到非常复杂。但是当你对它研究了很多年，适应了它与众不同的特质，你在看它的时候就会觉得这不过是一个简单的小方程——薛定谔方程罢了。
从单纯的数学出发，这是一个线性方程。从技术方面说，这是最简单的一类可求解方程，并且它描述了数据特征。所以这个时候你对复杂和简单的判断标准就发生了变化，因为虽然这个框架对于十六七世纪的研究者来说是非常奇特的，但是根据现代观点，当你重筑了审美体系之后，这个理论看起来就十分优雅和简单了。
艾萨克森：你经常用到“优雅”这个词。
格林：它现在已经逐渐变得平庸了，但是如果一个理论可以总结为一个小小的方程，而这个方程可以被印到一件T恤上，那在大多数人来看，的确是足够简单了。当然，广义相对论和量子力学都可以做到这一点。
艾萨克森：爱因斯坦曾和利奥波德·因菲尔德（Leopold Infeld）一起在1938年写过一本书，书名叫作《物理学的演化》（The Evolution of Physics），现在想找到这本书可不怎么容易。我把这本书从头到尾读过两三遍，因为我喜欢他们的思路。他们写这本书是为了糊口，因为那是在30年代，有希特勒、有难民。这是一本非常流行的书，但是其中却蕴含着非常深的哲学讨论，出版商在我的敦促下，正打算再次发行。
书中非常深层的哲学讨论是，最终起作用的理论将是场理论。它从伽利略开始，谈论了物质和粒子，并且提出，最终这些融合必然是通过场理论。那本书还讨论了场理论和物质理论是否会存在巨大差异。
格林：其实你可以将这个问题更进一步：在取得巨大成功的场理论和弦理论之间是否存在不同呢？因为弦理论一开始提出的观点就与单纯使用场理论方法所得到的不同。
在过去的10年间，弦理论最重要的一个观点和最重大的结果，就是找寻相互关联，或者说场理论和弦理论的等价性。尽管弦理论开始于一个与众不同的观点，你对它的研究也可以完全不理会场理论，你意识到的。
艾萨克森：它们之间的数学方法难道不是不同的吗？
格林：数学方法一开始是不同的，但是关于弦理论，在过去10年间最惊人的一个发现是它的“二象性”。你可以将其看成一种东西，也可以看成完全不同的。但是如果你用充分的强度和精度去研究它们，你会发现事实上这两种可能是相同的，只是所用的语言不同。就像一本书有法语和梵语两个版本，它们看起来不同，但是如果你有一本字典将它们关联起来，你就会发现这其实是同一本书。类似地，我们有用弦理论的语言描述框架下的弦理论观点。艾萨克森：一种数学语言而已，它依旧还是非场理论。
格林：一种数学语言感觉起来是非场理论，看起来也是非场理论。然后你有一个在量子场论语言框架中的场理论，它们似乎不同，看起来也不同，但是我们已经对“字典”做了充分的研究工作，足够让你发现，“这其中的这些元素对应那里的那些元素”。反之亦然，你会突然意识到，原来这是在描述同一件事情，只是用了不同的语言。
艾萨克森：这是不是一种基础的二象性在量子力学核心处的反应？
格林：不是，这是另一种不同的二象性。斯坦哈特对此可能有不同的观点。你所提到的二象性是每种方法所固有的，与它们所讨论的是同一理论的事实无关。它们之间有一种研究者不希望看到却埋藏很深的联系，但是在某种程度上的确显示出了弦理论与场理论并没有巨大的差异，它依旧是场理论。这是非常特殊的一种，用另一种不同的方式组织起来，使人们对它的第一印象与场理论不同。但是它基本上确认了你对70年前那本书所说过的话：场理论的确是一个可以引领我们走向下一步的工具。
斯坦哈特：我不知道你对这样的说法有多大信心，因为这基本上只是在描述你利用的数学方法。这就和说“我将利用微积分来解释这个问题”一样。而场理论的确可能是比较好用的数学工具之一，似乎我们在得到最终答案的过程中还要发现新的数学工具。我想我们中的大多数，包括爱因斯坦，都倾向于少依赖工具，而多依赖背后的物理学概念。
我想回答你提出的一个问题，即你对简单的质疑。我应该强调以下内容。当看向宇宙时，如果我们发现了不同的物理学定律、不同的引力、不同的电磁力，或者其他与我们附近宇宙的差异，就像相信弦理论的人所预言的那样，那么我们就会根据这样的实验结果得出一个结论：我们并没有生活在一个简单的宇宙中，弦理论的景观图景是正确的。我们也会生活在一个无法完全理解的宇宙中，因为它的不均匀性以及我们处于地球上的这一限制。接下来随机宇宙的观念将被引出。当看向宇宙时，一切将与我们在周围观测到的景象完全不同。
艾萨克森：我认为爱因斯坦事实上也有一点类似的想法。20世纪40年代后半期，量子力学得到了很大发展，此时他已经人入暮年，但依旧在不断发现越来越多的粒子和力，当他和瓦伦丁·巴格曼（Valentine Bargmann）、彼特·伯格曼（Peter Bergmann）以及他所有的助手站在黑板前时，他甚至都没有想过将这些粒子和力融入理论中。他被一个事实所压抑，那就是自然似乎非常乐于接受被发现的越来越多的粒子和力，虽然它们可能互相矛盾。
斯坦哈特：尽管我猜测爱因斯坦可能会非常喜欢弦理论的概念，但并不是所有弦理论学家都和我有同样的想法。但是我将这视为对爱因斯坦将物理学定律几何化的工作的继承。爱因斯坦将引力变成了晃动的果冻空间，而弦理论则将宇宙中的任何事物、所有力、所有物质构成，变成几何化的、振动或晃动的事物。弦理论还运用了高维的观点，这也是爱因斯坦心头好之一。
我之前的观点都是针对弦理论的近期发展的，我更情愿用崩塌来描述。我不确定爱因斯坦会如何看待，但我充分怀疑他会反对这个观点。我读过爱因斯坦在20世纪50年代说过的一段非常有意思的话。他说，在创建统一理论的过程中他失败了，并且他怀疑还需要更长的时间才能获得成功。原因是，物理学家们不再懂得逻辑和哲学。我认为这个观点非常有意思，他没有提到数学，反而提到了逻辑学和哲学。
艾萨克森：他实际上感受到的是，他越来越像一个现实主义者，而“是否存在需要科学去发现的、独立于我们观测事实的物理实在”这个问题，在他眼里更像是一个哲学问题。而这个问题太过时了，他将他们称为新实证主义者。你怎么叫他们都可以，但我认为量子力学领域的大多数人都不会认同独立于观测之外的、为物理学定律奠基的理论，而这将是你构建科学大厦过程中重要的哲学柱石。这就是他在哲学方面的问题。
斯坦哈特：我理解的颇为不同。在那个时代，有一种叫作美国态度的看法占领了主要地位。这种态度导致了物理学和哲学上连接的断裂。你要注重那些可以被计算出的东西：利用你的理论，作出一定的预测并计算，利用实验来验证计算结果正确与否，远离一切哲学问题。在这种方法下，有些观点认为我们可以在科学方面逐渐取得进步。
艾萨克森：是的，这是一个非常好的论点。他很有可能就是这个意思，因为他同样是这个观点的拥护者。
斯坦哈特：所以实际上大一统理论超出我们研究能力的原因是，如果你没有深层次的哲学思想引领，你永远也找不到前进的方向。我认为这是一种非常有趣的观点，因为它同时也反映了我对宇宙学和基础物理学走向的关心，我们有可能会迷失方向。当然引入哲学可能并不是一个十分时髦的方法，但或许是一种健康的方法。
格林：我们研究组中是有一些哲学家成员的。
艾萨克森：或许还需要美术、音乐。
格林：我并不是指那些。我们有一个组在研究时间的方向这类问题。时间的方向从何而来？为什么时间只有一个方向？这个问题是哲学家研究了很久的问题，而当我们讨论多种可能性的时候，他们会对我们的讨论方向做一个正确的引导。他们可以看到这些结果并对我们说：“等一下，你在说的这个问题我们早就已经解决了，所以让我来给你解释一下。”
我们发现，与哲学家们的交流非常有效，虽然他们没有学过量子场论，不像研究生和研究员那样有非常坚实的物理学基础，但是他们会倒退一步，解决一个更广的问题，并且从更加基础的层次来思考。这真的非常有效。
艾萨克森：让我们来回顾一下历史。1900—1915年，对于我来说是充满了探索和发现的时代，或许因为对爱因斯坦的研究有些许偏见。在这段时间内，量子理论和广义相对论都有了长足的发展。而这些发展多数都是在哲学和哲学家的推动下发生的。如果你问爱因斯坦谁对他的影响最为重要，他可能会提到迈克尔逊和莫雷。他也会说：“虽然我不知道我是否读过他们的论著，但我经常和恩斯特·马赫（Ernst Mach）和大卫·休谟（David Hume）等人一起讨论，正是他们带领我们迈出了创造性的一步又一步。”
如果我问为什么我们会在1900—1915年间取得巨大的成功，这一定是一个非常有意思的问题。显然在科学上，甚至斯特拉文斯基（Stravinsky）和勋伯格（Schoenberg）都说，“我们不需要拘泥于经典”。或者普鲁斯特和乔伊斯或者毕加索和康定斯基都冲破了经典的藩篱。但是尤其在科学上，这些进步背后的推手中，像恩斯特·马赫这类与其说是物理学家，不如说是哲学家的人，作出的贡献更为重要。
斯坦哈特：根据我的记忆，这些繁荣都伴随着20世纪20年代量子力学的发展而停止了。在之后，科学家们所作出的努力都是为量子力学寻找一个解释。他们说：“不要再为解释的问题烦心了，我们要做的事情是去计算并且得到对新现象的预测。”然而由于存在太多新现象需要研究，所以这耗费了数代理论学家的时间，他们不再考虑如何解释以及其中的哲学思想，而只是单纯地沿着一个方向不断去计算。而当与哲学的联系被破坏时，物理学与哲学相结合的方法就遭到了轻视。当时甚至有人认为哲学会分散你的注意力，使你无法发现很多有趣的现象。现在或许就是纠正这一错误思想的时刻了。
你看，因为物理学家提出问题就可以立即用实验进行验证，所以近些年在物理学上取得了巨大进步。实验和理论之间快速的对应已经持续了大概一个世纪。每当获得新的观测结果或者一个新的实验被提出，就会存在一个新的问题；你可以进行新的计算，其他人则会做对应的实验。新的物理结果随着这种从理论到实验的反复过程，不断出现。但是现在我们到达了这样一个阶段，基础物理学方面的重要实验出现突破性结果的时间间隔很长，对粒子物理学来说，可能是几十年。我们并没有实验的引领，也没有哲学作为基础。或许我们需要的并不是一个新的实验，而是向哲学寻求一个“灯塔”。
格林：在美国公共广播公司（PBS）之前对弦理论做的特别节目中，许多人都接受了采访，内容是关于弦理论至今得到的预言，都没有被实验验证。而这些物理学家的回答，大多数的意思都是说，如果弦理论不能或者还未作出过这种预言的话，那这就是哲学，而不是物理学。
在看这个系列节目时，我心里一直对自己说：“可怜的哲学家。”哲学并不是不成功的物理学，也不是未达目的的物理学；它只是一种分析事实的方法，只是不像数学对物理学家来说用得那么频繁。我认为，现在哲学领域有很多值得深思的想法，在我看来，如果这种碰撞发生的越来越多，那么我们将会经历一个周期。
斯坦哈特：是的，我们曾讨论过弦理论中一个比较有意思的事情，即当我们面对如此多的可能性时，一种解决它的方法是人择原理，就是说人类存在这个事实本身就是选择效应。这可能是哲学家们考虑比较多的一个方面。他们相比于物理学家更早地发现了这个缺陷。
格林：我完全同意你的观点。我们可以回到你刚刚提到的对弦理论已经开始走下坡路的评价吗？它对我来说是非常强烈的负面评价，我怀疑我是否完全理解了你的意思。
当人们观察弦理论的历史时，成就是非常多样化的，就像你熟悉的那些，比如对时空奇点的看法、镜面对称、拓扑变换、对某种对称结构的解释、对物质粒子广义结构的认识以及对规范理论的认识，除了可以统一广义相对论和量子力学之外，还有这些特征。事实上我对此感到非常兴奋，我们或许还有其他路可以走，因为目前我们并没有得到弦理论与实验间的关联。但对我来说，我们面前仍旧有一条路要走，无论它最终是否可以将我们带向同样的预测结果。我不认为我们现在可以评价它，并说这个理论已经开始崩塌了。我可以说这个理论已经走得足够远，但是我们还有更远的路要走，直到我们知道现在做的一切正确与否。这在你看来是不是一个不好的评价？
斯坦哈特：我的观点之前表达得不太清晰。我是说，多种可能性，如果是理论的终点的话，就是理论的崩塌。在多种可能中有一种……
格林：我打断你的原因是，我听过很多人和你有同样的观点，都是因为听某些理论学家将这个弦理论推向了一个特定的点：弦理论最终的结论就是，有很多很多的宇宙，我们的宇宙只是其中一个，之后并没有任何其他解释。这种观点可能是正确的，但也有可能是错误的。但现在这个时刻，我肯定不会说这个点就是弦理论的终点。这只是某些研究者停靠的小站，而其他一些人还在另外的路途上努力前进着。
斯坦哈特：相比于我听过的其他人的观点，你的说法更加合理。我很愿意看到你承认多种可能性是理论的崩塌，并且这不是一个可以接受的……
格林：弦理论的多重宇宙版本，你是想说这个吗？
斯坦哈特：是的。但是请让我补充一点，我可以想象有很多方法可以逃离理论的崩塌。其中一个是发现弦理论中一些新的观点，来证明多种可能性并不是弦理论的预测结果。毕竟，目前其中的数学方法也并没有那么牢靠。或者，第二个方法，就算是有多种可能性，或许有些人可以找到一些理由来解释宇宙中几乎所有地方都对应其中一个可能性的原因，这一个可能性就是我们目前观测到的。又或者弦理论现在的形式是没有问题的，但是你必须要更改宇宙学，而这个更改则将会使多种可能性消失。所有这些补救对我来说都是可信的。
我不能接受的是现在的这些观点，它们只是简单地接受了多种可能性。不仅因为它是一次理论的崩塌，而是因为它对之后所造成的影响非常恶劣。如果你一旦接受这样一个理论，有无数种可能，而我们所观测到的只是其中一个，那么科学真的无法否认这种观点。就算将来有新的观测事实或者新的实验结果，无论它是这样或者那样，你都可以声称我们只是恰好生活在这种可能性发生的区域中而已。事实上，这种观点最近已经被应用了，用来解释理论学家们发现的暗能量中与自身预测不相符的部分。问题是，你没有办法否认，也没有办法去证实。
格林：你可以想象，在多重宇宙中有某些特征是相互关联的。
斯坦哈特：你当然可以这样想象，但是你永远不能通过实验证实。
格林：不，我的意思是，你可以从数学上发现，在所有这些宇宙中，性质X可能是不变的。
斯坦哈特：你是说，从弦理论中推导出来的？我相信这不是真的，也相信没有这种可能。
格林：的确，这是一种“信仰”，它并不是建立在任何推算结果上的。
斯坦哈特：好吧，我觉得如果你向我提出这样一个理论，我可能会24小时不停地思考，然后得出一个替代理论，性质X并不是一个普遍性质。有些人会说：“某些性质是普适的，另外一些则不是。”然后第二天，则会有其他理论学家写这样一篇文章，反对这种观点。这对指导理论发展并没有任何决定性的作用。
格林：我同意这绝对是一种展现事物的方式。但是我听到你说你无法想象如何否定那些观点，事实上，我已经找出了否定的方法。
斯坦哈特：它或许在理论上是成立的，但实际上我认为不会发生。如果某天预言多种可能性的弦理论被否定了，我认为支持者也不会放弃弦理论的。我猜会有一个非常聪明的理论学家提出某种改变来规避冲突。事实上，我们在多重宇宙理论上所经历的事情就是这样的。在实际中，永远没有足够的观测实验或者足够的数学限制，来否定多重宇宙的可能性。同样的原因，这就意味着没有确信的预测可以决定这种多种可能性的正确与否。
格林：我同意你的观点。但是根据我的理解，你无法理解弦理论认为终点是很多很多宇宙这个观点。
斯坦哈特：是的，我认为这个观点是需要修正的。
格林：但是你也同意弦理论本身并没有崩塌，只是这种理论的一个特殊走向的结局你不能接受而已。或许你该想的更远一点。
斯坦哈特：是这样的，就像你之前说的，有些人认为那是终点，而我不能接受。如果你相信的话，那是时候抛弃这种想法了。
格林：但这只是那些人想法的失败。
斯坦哈特：是的，这个观点是错误的，并且需要改正。我并没有在争论弦理论需要被抛弃。我认为它承载了太多的承诺。我只是认为它现在的处境非常危险，需要一些新观点来解救它。
让我们回到爱因斯坦。一个非常有意思的问题是，与他同时代的激进物理学家们是如何被保守派的物理学们所完全替代的。
艾萨克森：我比较感兴趣的是，激进的爱因斯坦是如何被1925年保守的爱因斯坦所替代的。这么说虽然有些夸张，但是当他对量子力学作出最后的伟大贡献也即玻色-爱因斯坦统计之后，他几乎立刻从一个否定一切的斗士变成了一个反对量子力学的现实主义者。他在1927—1931年间的索尔维（Solvay）会议上，曾把量子力学的研究者们称为激进分子，而他们反称他为荒唐的保守派，并说他抛弃了他当年质疑一切时的激进主义。
这是物理学领域一个比较重要的主题：为什么你曾经认为自己是一个激进分子，然后等到了50岁，无论你是在编辑《时代》周刊或者做理论物理学研究，你就忽然开始说：“不，我们不能这么做，我们曾经尝试过，行不通。”
