实际上，我们在所有问题上分歧的根本在于，量子引力理论是不是不依赖背景的。大多数弦理论学家目前还完全赞同爱因斯坦广义相对论那一套；他们的物理直觉还停留在事物移动于固定的时空背景之中。比如，萨斯坎德想要保存的时间演化观点与固定背景的存在紧密相连。这引导他提出了全息原则的一个版本，它只在固定背景的情况下才有效。马尔达希纳假定量子引力等价于固定背景中的物理学。弦理论对黑洞的研究只是部分成功的，因为它们将黑洞描述为固定背景中的事物。永恒暴胀理论也是一个依赖背景的理论；实际上，它的一些支持者将其视为一种朝着用永恒、静态的宇宙的回归。
另一方面，那些致力于研究量子引力的人，从圈量子引力论和其他方法中学到了如何用不依赖背景的方式进行量子时空物理学研究。在得到大量成功计算之后，我们发现了一种新的物理学观点，它将引导我们对我们正在讨论的问题产生完全不同的新想法。路还很长，但可以确定的是，我们完全不必走回前爱因斯坦时空观。任何想通过讨论事物如何在经典时空背景中运动，来解答物理学问题的人，无论说的是弦、膜或者其他什么，都只是在论述物理学的过去而非未来。
注释及参考文献：
[a]Lee Smolin, Scientific alternatives to the anthropic principle, hep-th/0407213.
[b]Leonard Susskind, Cosmic natural selection, hep-th/0407266.
[c]E. Hawkins, F.Markopoulou, H.Sahlmann, Evolution in quantum causal histories, hep-th/0302111.
[d]特别是，一旦全域时间坐标存在，全域统一性就自然而然地呈现了。如果无法满足这个条件，一切也就无从谈起了。本地观察者可接收到的量子信息，以密度矩阵的形式存在，遵循能量守恒和概率一致的规则。因为，用完全正向的图描述的另一项较弱属性得以保持。
[e]G. J.Milburn, Phys.Rev A44，5401（1991）.
[f]Rodolfo Gambini, Rafael Porto, Jorge Pullin, Realistic clocks, universal decoherence and the black hole information paradox hep-th/0406260，gr-qc/0402118 and references cited there.
[g]L. Smolin, How far are we from the quantum theory of gravity？hep-th/0303185；M.Arnsdorf and L.Smolin, The Maldacena conjecture and Rehren duality, hep-th/0106073.
[h]这是弦理论学家们广泛相信的猜想中，尚未被证明的关键情形之一。另一个尚未被证明的猜想则关系到理论的有限性。
[i]F. Markopoulou and L.Smolin, Holography in a quantum spacetime, hep-th/9910146；L.Smolin, The strong and the weak holographic principles, hep-th/0003056.
[j]Juan Maldacena, email to me，1 November 2003，used with permission.
[k]L. Smolin, An invitation to loop quantum gravity, hep-th/0408048.
[l]By Lewandowski, Okolow, Sahlmann and Thiemann, see p. 20 of the previous endnote.
12 科学与确定性无关
李·斯莫林的导言：
卡洛·罗韦利是量子引力理论的主要贡献者之一，同时，他在量子力学基础和时间本质方面的研究成果也具有举足轻重的地位。在获得博士学位后不久，罗韦利就因其工作而被视为圈量子引力论的三大创建者之一，另外两人是阿贝·阿希提卡和我。在过去的25年里，罗韦利在该领域内作出的贡献不可胜数，其中最重要的就是提出了叫作自旋泡沫模型（spinfoam model）的量子引力时空模型。过去5年，一系列发现使他的理论得到了巨大发展，这些发现强有力地证明了量子引力理论的可靠性。
罗韦利编写的教材《量子引力》（Quantum Gravity）自2004年出版后，就一直是该领域最主要的入门书籍。他在马赛的研究组也一直是欧洲在该领域的工作中心。罗韦利的量子力学基础研究方法被称为关联性量子理论（relational quantum theory）。他还与数学家阿兰·孔涅（Alain Connes）一起提出了一种机制，在这种机制中，时间可以从一个无时间的时间内出现，这被称为热时间假设（thermal time hypothesis）。
我们常会对学生说，关于科学，我们还有一些理论。科学是关于假设演绎法的，我们有观测结果、有数据，数据再被组织成理论。这些理论是数据的结果，然后再以数据的方式得到检验。随着时间发展，我们再得到更多数据，理论也跟着演化，过时的被抛弃，更好的取而代之，如此循环往复。
这就是人们对科学的一般看法。这意味着科学是经验主义、注重实证的，科学的真实有趣且最核心之处就在于它的实证部分。因为理论是会变的，只有实证部分才是科学之所以是科学的牢靠所在。
作为一位理论科学家，我为此深感困扰。我觉得我们像遗漏了什么，应该不止于此。我不断地问自己：“到底遗漏了什么呢？”我不确定自己是否已经找到了答案，但我想分享一些我关于科学是什么的想法。
这对于今日的科学相当重要，尤其是物理学，因为在基础理论物理学这一领域，过去的30年里都没有什么像样的成果。这样说也许有点过分，但事实确实如此。在标准模型之后的几十年里，理论物理学就一直没有什么大突破。当然想法是有不少，或许有些也是正确的。圈量子引力论可能是对的也可能不是，弦理论可能是对的也可能不是。但我们现在还不知道自然将如何判定。
我认为这可能部分是因为我们对科学的观点存在问题，以及我们的工作方法有问题，至少在理论物理学中是这样，其他科学也可能面临同样的问题。为了更好地说明我的想法，我要讲一个故事。这个故事讲的是我最近在理论物理学之外非常感兴趣的一位古代科学家，他也常被称为哲学家，这个人名叫阿那克西曼德。这个人物令我非常着迷。我试图去了解他的所作所为，对我而言，他就是一名科学家。他的作为正是典型的科学，显示出了科学的一些方面。
在阿那克西曼德之前，这颗星球上的所有文明都认为，世界的构造就是头顶青天、脚踏黄土。上下有别，浊着落于下。事实也确实如此，天上地下，自有其序。直到阿那克西曼德出现，他说：“不，并非如此。大地是有限的，它飘浮在空中，不会下落，天空也不只在我们头顶，而是在四面八方。”
他是怎么知道这些的？显然，他观察了天空。你看星星、天空、月亮、行星们，所有的东西绕着我们旋转，很容易就会认为我们之下一无所有，这样想也算合理。但就是从未有人这样想。在一个又一个世纪的古老文明中，从未有人这样想过。中国人直到17世纪才知道，而且是利玛窦和耶稣教会告诉他们的。尽管有研究天空数个世纪的皇家天文学会，印度人也是直到希腊人告诉他们，他们才明白这点。非洲、美洲、澳洲，无人想到这样简单的一件事，明白天空不只是在我们头顶，同时也在我们脚下。为什么呢？
因为假设大地浮于空中并不难，难的是要必须回答为什么它不会掉下去。天才阿那克西曼德对这个问题早有答案。我们从亚里士多德以及其他人那里知道了他的答案。他并未回答这个问题，事实上，他就这个问题提出了问题。他问道：“它为什么应该下落？”事物落向大地，大地本身为什么要下落？换句话说，他意识到，大家的普遍想法，即所有重物会落向大地，所以大地自身也会下落，可能是错的。他提出了另外一种可能，事物落向大地，而下落的方向则随大地而改变。
这意味着，上与下变成了相对于大地的概念。这对我们现在来讲很容易理解，因为我们早已学过。但你可以想一下，我们小时候要理解悉尼人在我们“脚下”生活有多难。显然这需要我们在理解世界的结构方式上作出重大改变。换句话说，“上”与“下”在阿那克西曼德的思想革命前后有着不同的含义。
阿那克西曼德通过在我们习以为常的认识世界的方法上作出改变，对现实有了新的领悟。他的所作所为并非建立新理论，而是领悟到在某种意义上永恒的道理。尽管有些消极，但真相由此揭开。他帮我们从偏见中解脱，这种偏见在我们思考空间的过程中早已根深蒂固。
我为什么觉得这很有趣？因为我认为在物理学前进的每一步上，都在发生同样的事情。但我将论文题目交给学生时，这些题目大多都是未解的。之所以未解，往往是因为问题的答案并不在于解答的过程，而在于思考问题本身；在于意识到这个问题本身隐藏着应该舍弃的偏见和假设。
这样来看，数据加理论再加一个理性的人用他的理性、头脑、聪明才智以及概念结构，构造出新的理论这个过程就没什么意义了。因为在每一步上经受挑战的不是理论，而是构造理论和阐释数据的过程中用到的概念结构。换句话说，我们前进靠的不是改变理论，而是改变我们思考世界的方式。
爱因斯坦发现相对论的过程就是一个极好的例子。一边是在实证方面极为成功的牛顿力学，另一边的麦克斯韦理论在实证方面同样不遑多让。然而这两者间却存在着矛盾。
如果爱因斯坦上学时学习科学是什么，如果他读过哲学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）的书，听过哲学家们解释科学是什么，如果他是我今天寻找物理学难题答案的同事之一，他会怎么做？他会说：“好吧，实证是理论最重要的部分。”经典力学中速度是相对的，忘掉它；麦克斯韦方程组，也忘掉它们；因为这是我们知识中不那么牢靠的部分。理论本身必须要改变。不变的是数据，我们要修改理论使它既能自圆其说，又与数据相符。
真实的爱因斯坦完全没有这样做。他所做的正好相反。他很重视现存理论，他相信这些理论。他说：“经典力学如此成功，它说速度是相对的，我们就应该认真考虑，应该相信。麦克斯韦方程组同样是如此成功，我们也应该相信。”他对理论是如此信任，而这些定性的理论部分正是库恩所说的总在改变，我们已经学着不太把它们当回事。正是出于这种信任，爱因斯坦为了使这两个理论相协调，选择了完全不同的挑战。他挑战了我们脑海深处关于时间的看法。
基于对物理学中过去理论的信任，爱因斯坦在改变常识，改变我们看待世界的根本方式。这与今天物理学中的工作恰恰相反。打开今天的《物理评论》，里面充斥着对之前理论的彻底颠覆。那些没有洛伦兹不变性、非相对论性、非广义协变性、非量子力学的理论很可能就是错的。
现在的物理学家们都能毫不犹豫地说：“我们过去关于这个世界的知识都是错的。让我们随便选点新想法。”我想，这在长期缺乏成功发现的理论物理学领域并不是少数现象。对世界的新看法要么来自新数据，要么来自对已有知识的深入思考。但思考意味着接受我们所学、挑战我们所想，并意识到我们思考的东西中可能存在需要修正的部分。
在科学研究中，有哪些方面是我认为被低估了，需要提上前来的呢？首先，科学是关于构造世界观的，关于重置概念结构的，关于创造新概念的，甚至是关于改变、挑战先验性公理的。这跟集结数据毫无关系。重要的是我们的思维方式、我们的时间观。在科学的进程中，我们不断探索新的思维方式，不断改变我们心中想象的世界的样子，以此找到看上去更好的样子。
在这个过程中，我们过去的所学是最好的养料，尤其是那些曾经的错误。既然知道了地球不是平的，那么未来就不会再有理论认为它是平的；既然知道了地球不是宇宙的中心，那就不会再有异议。我们不会再走回头路。如果从爱因斯坦那学到了同时性是相对的，就不会再捡起绝对同时性。因此当一个实验测量到中微子的速度超过光速，我们就应该持怀疑态度去检查是否有更深层次的原因。就因为一点异常，所有人就都跳出来说“爱因斯坦错了”，是十分荒谬的。科学从来不是这样。
过去的知识始终与我们同在，它是我们领悟的来源。“我们为什么不假设它可能发生呢？”这种想当然的看法会使我们裹足不前。
我所说的似乎前后矛盾。一方面，我们相信过去的知识；另一方面，我们又总是准备着在概念结构的深层次上去修正它们。这两点其实并不矛盾。矛盾的看法来源于我认为的对科学最深的误解：科学与确定性相关。
事实上，科学与确定性无关。科学在寻找以目前的知识水平来说最可靠的思维方式。科学是极度可靠的，但不是确定的。实际上，它不仅是不确定的，还被不确定性包围。科学观点的可信性不是因为它们是确定的，而是因为它们经受住了过去的种种批判。正因为摆在明面上接受所有人的批评，科学才是最可信的。
“科学地证明”是一种矛盾的说法。没什么是科学地证明了的。科学的核心就在于，深刻意识到我们有错误的观点，我们有偏见，我们有着根深蒂固的偏见。在我们理解现实世界的思维架构中，可能有不合适的、需要改进的部分。所以无论何时，我们都有一套高效的现实观念，它是我们目前所能达到的最好程度，是我们目前最可信的，也是基本正确的。
但与此同时，它仍不是确定的，它的任何一部分都允许改进。我们为什么要不断如此？一方面，我们生来如此，我们的大脑进化了百万年。它使我们能够跑过大草原，能够追赶并吃掉鹿，能够不被狮子吃掉。我们的大脑习惯于以米和小时为单位，而不怎么擅长处理原子核与星系的尺度。我们必须克服这一点。
我认为我们是被选中的，作为在狮子口下幸存的一族，人类走出森林，变得越来越聪明。这种不断改变思维方式，重新适应环境的能力，是人类的天性。我们的头脑并非在自然之外发生变化，这种变化是自然的。
关于科学思维方式，我再说最后一两点。首先，科学不在于数据。科学理论的实证部分并不是最重要的。数据帮助我们提出理论、证实理论、推翻理论。但它只是工具。我们感兴趣的是理论性的那一部分以及这种理论描绘了一个怎样的世界。广义相对论说时空是弯曲的。相应的数据是水星近日点相对于牛顿力学的计算结果每个世纪移动43°。
谁在乎呢？谁在乎这些细节？如果这就是广义相对论的全部内容，那它就太无聊了。广义相对论的有趣之处不在于数据，而在于它告诉我们，目前最好的时空结构概念就是弯曲的。相比于牛顿力学，它能将世界更真实的一面展现给我们。我们得知了黑洞的存在，得知了从前有那么一次大爆炸。这才是科学理论的关键内容。地球上的生命有着共同的祖先。这就是科学理论的内容，而非用于验证它的那些数据。
所以科学思维的关键，在于过去那些早先的理论内容，从中我们知道哪些是前人确定无疑的，又有哪些是我们现在能够用目前的概念结构改进的。
我最后要说的，是贯穿了几个世纪的科学思维与宗教思维的矛盾。它常常被误解。有人疑问，为什么我们就不能高高兴兴地生活在一起？为什么人们就不能在安安稳稳地向神祈祷的同时研究这个宇宙？这似乎是不可避免的，不过原因并非人们常说的那个。不是因为科学假装全知全能，而是因为科学不断提醒我们的无知。这是宗教思维无法接受的。他们不能接受的不是有科学家说，“我知道什么什么”；而是有科学家说，“我不知道，你是怎么知道的”。很多，或者说一些宗教是建立与终极真理的存在之上的。这种想法自然就与认为一切都需要不断修正改进的想法发生冲突。
总结来说，科学不在于数据，不在于实证部分，而在于我们对世界的看法；在于战胜我们的局限并不断打破常识。科学是对常识的不断挑战，其核心不在于确定性，而在于持久的不确定性。甚至可以说，其中的乐趣就在于，明白我们今日的所思所想存在大量偏见与错误，同时努力学习以在将来看到一个更大的世界。
我们离这个世界的终极原理还早着呢，在物理学中更是远得看不到边。所有“我们就要完成了，我们解决了所有问题”的指望都是奢望。如若我们抛弃量子力学、广义/狭义相对论这样的理论，而随意尝试些新想法，那可就是大错特错。在已知的基础之上，我们应该努力学习更多，同时要形成自己对世界的看法。这个看法可能是目前所能得到的最好结果，但我们仍要去不断地发展它。
我所描述的这种科学方式与我所从事的物理学工作紧密相连。在我看来，现在的基础物理学工作面临着这样几个问题。其一是统一问题，试图构造一个包含一切的理论。更具体一些，就是我所从事的量子引力工作。由于广义相对论，这一工作意义非凡。引力的本质是时空，这是爱因斯坦告诉我们的。那么研究量子引力就是要搞清楚量子时空。而研究量子时空就需要我们用与众不同的方式来思考空间与时间。
现在关于量子引力有两大研究方向，一是我研究的圈量子引力论，另一个则是弦理论。它们不仅仅是两组不同的方程，在一定意义上，它们代表了两种不同的科学哲学。我所研究的这种理论正是基于我前面描述的哲学思想，这也正是我思考科学哲学的动因。
为什么？原因如下：广义相对论是我们目前所知的对时空最完善的解答，量子力学则是我们目前所知的对力学的最好发展。然而它们彼此之间却难以调和。困难也许是因为我们看问题的角度不对。我们对世界的认识都涵盖在这两个理论中。所以让我们尽可能地相信量子力学的正确性，并认真加以考虑。也许把它稍微放大一点，让它变得具有相对论性？怎样都好。我们同样也要认真思考广义相对论。广义相对论有着古怪的特点，特别的对称性、特别的属性。我们要尽可能深入地思索，看看如果将它们稍微改动一点点，它们会不会彼此兼容。也许就会由此给我们一个新理论，即使这个理论可能与我们原先的想法大相径庭。
量子引力理论正是按照这种思路被提出的。这种思路同样也贯穿在圈量子引力论以及我和其他人的工作之中。这使我们能在研究中认准一个方向，并以此得出方程、提出理论。弦理论的方向则刚好相反。它的意思大概是这样：“别太把广义相对论那一套当回事。”就连量子力学，它们也持有怀疑。“让我们假设量子力学可以用完全不同的东西取代，我们来想点新东西出来。”在某些限制下，这种理论可以得出与广义相对论以及量子力学相同的结果。
这种野心令人心有不安，因为我们还没有能力去猜想这样一个宏伟的理论。弦理论是一个很漂亮的理论。它也许有用，但我深表怀疑。因为它不是建立在我们对这个世界已有的知识之上，尤其是它不依赖我认为是物理学主干的广义相对论。
弦理论主要靠猜。物理学从来都不是靠猜的。物理学是一个反向学习如何思考以及学习如何根据新的发现改变我们的思考方式，使得它与旧的知识相一致的过程。哥白尼并没有新数据，也没有什么新的思想启发他，他只是认真研究了托勒密的工作，发现了等分点、本轮、均轮具有特定的关系。只是用不同的角度去看前人的工作，他发现了地球不是宇宙的中心。
如我所提到的，爱因斯坦对麦克斯韦的理论和经典力学都十分重视，由此提出了狭义相对论。圈量子引力论要做的正是同样的事。将广义相对论与量子力学进行统一，由此得出一个新的理论，即使这个理论中没有时间。一方面，这一理论是保守的，因为它源于我们已知的知识；另一方面它又是激进的，因为它使我们不得不对我们的思维方式进行重大调整。
弦理论学家有不同想法。他们说：“我们要考虑无穷大，在那里，广义相对论的完整协方差不复存在，我们也能明白时间是什么、空间是什么。因为我们处于一个渐进的、巨大的距离之上。”这种理论更加狂野、更加不同、更加新颖，但在我看来，它还是更多地建立在旧的思维方式之上的。它更多地采用旧思维方式，而非那些旧有理论中已被证实的新思想。我对科学的看法与我的研究进展，即圈量子引力论，相一致。
当然，究竟谁对谁错我们还不知道。我想说的是，我认为弦理论是一群很棒的人作出的很棒的尝试。我只是偶尔听到“我们知道答案，就是弦理论”这种话时，才会很不服气，不过现在这种情况已经越来越少了。这样说当然是不对的。弦理论确实是由很好的想法组成的，而圈量子引力论同样如此。究竟谁对谁错，我们还得走着瞧。
这又让我想到另一个问题，科学家应该考虑哲学吗？现在的潮流是摒弃哲学，因为我们有科学，不需要哲学。我觉得这种想法很幼稚，原因有二，其中之一是历史角度。回顾历史，若不是因为着迷于哲学，海森堡就不会提出量子力学；若非痴迷于哲学，拜读诸位哲学大家，爱因斯坦也不会提出相对论；若非满脑子想着柏拉图，伽利略也不会有他的成就；牛顿也认为自己是名哲学家，是从与笛卡儿讨论开始工作的，有着很多哲学想法。
甚至是麦克斯韦、玻尔兹曼等人，过去所有的重大科学进展都是由那些对方法性、基础性甚至是形而上学式的问题了然于胸的人所推动的。当海森堡提出量子力学时，他脑海中存在一个完全哲学性的框架。他说，经典力学中的一些东西在哲学上是错误的，对经验主义重视不足。正是这种哲学式的思考使他构造出了无与伦比的新物理学理论——量子力学。
这种哲学家与科学家之间对话方式的分歧是不久前才出现的，准确地说是20世纪后半段。这种对话在20世纪前半段是卓有成效的，因为那时的人聪明绝顶。爱因斯坦、海森堡、狄拉克还有他们的同伴们，将相对论和量子力学放在一起，完成了所有的概念性工作。而20世纪后半段的物理学，在某种意义上，只是对20世纪30年代爱因斯坦、海森堡等人伟大思想的物理运用。
在进行这种运用时，在研究原子物理时，你需要的概念思考要少得多。但现在我们又回来了。当我们研究量子引力时，可不仅仅是应用。那些说他们不在乎哲学的科学家大错特错，他们不在乎是因为已经有人给他们构造了一套哲学体系。他们用的正是科学的哲学。他们正在用着一种方法学。他们脑子里其实都是哲学的观点，只是他们没意识到。他们只是认为理所当然，而事实并非如此。他们持有了一个立场，却不知道还有很多可能更好、更有趣也更有用的立场。
也许我可以这样说，狭隘存在于我许多同事的心中，他们不想了解科学哲学。狭隘同样存在于哲学和人文学科的许多方面，它们的支持者反过来对科学的兴趣寡然。这是尤为狭隘的。将我们对现实的认识局限在科学或人文学科，是对现实复杂性的视而不见。而我相信这两种观点是可以互通有无、彼此增益的。
13 空非空
我刚从维京群岛回来，参加了一次令人难忘的活动。我与21位科学家共同在圣托马斯（St.Thomas）组织了一场学术会议。我喜欢这样的小型会议，因为我可以亲自挑选参会人员。这次会议的主题是“直面引力”。我想把关心基础物理学和宇宙学面临的基础难题的科学家们，聚在一起开一次会。而这些基础难题，仔细想来都或多或少与引力牵扯在了一起。会上有人说：“我们还不够了解引力吗？就是东西往下掉啊。”但实际上，现代粒子物理宇宙学的许多前沿问题的症结就在于，我们缺乏如何调和引力与量子力学的知识。
我邀请了诸多宇宙学家、实验学家、理论学家以及粒子物理学家。其中包括史蒂芬·霍金，三位诺贝尔奖得主：杰拉德·特·胡夫特、大卫·格罗斯和弗兰克·维尔切克；一些知名宇宙学家和物理学家，比如普林斯顿大学的吉姆·皮布尔斯（Jim Peebles），MIT的阿兰·古斯，加州理工学院的基普·索恩[8]，哈佛大学的丽莎·兰道尔；一些实验学家，比如激光干涉引力波天文台的巴里·巴里什（Barry Barish）。我们中有研究宇宙微波背景辐射的观测宇宙学家，还有在欧洲核子研究组织使用大型强子对撞机工作的玛利亚·斯皮洛普鲁（Maria Spiropulu）。10年前没人能想到大型强子对撞机可以作为引力的探针，但现在归功于额外维度存在可能性的研究，这已成为可能。
我打算办一系列研讨会，这样每个人都可以畅所欲言，并有充足的开放讨论时间。这次会议有许多公开讨论和私下讨论的时间，还安排了一些好玩的活动，比如搭乘潜艇潜入海中。这是一次十分难忘的经历，我们也算是用浮力对抗了一把引力。
我从这次会议中意识到，寻找引力波可能会是下一个前沿课题。很久以来，它都萦绕在我的脑海中，因为如果它们真的存在，显然我们也还要很久才能探测到它们。而除了它们会存在，我们对它们有什么了解呢？我不太清楚。作为一名宇宙学家，现在让我忧心不已的是，我们有想法、有参数、有与理论相符的实验，但对其中蕴含的基础物理学却知之甚少。
这让粒子物理学家们深感挫败。甚至有人说这导致了幻觉造成的感官剥夺，也即弦理论。可能确实如此。在目前的宇宙学中，宇宙是如此荒诞不经。我们发现了一个巨大的数量。我们发现了宇宙是平坦的，这一点大多数理论学家都早有预料，因为只有这样，宇宙才是和谐美丽的。但为什么是平坦的？它不但充满了暗物质，还充满了被称为暗能量的疯狂物质，我们对它一无所知。这在1998年左右是一项令人惊奇的发现。
从那之后，每次实验结果都与这幅图景相符，却对背后的本质原因只字不提。相似地，所有的数据都与暴胀理论相符，所有的事情都符合这一预言，然而却都无法证伪。所有事情都与暗能量是个常数这种观点相符，但这实际上什么也没说。这有点微妙，我试着解释下吧。
我们注意到，宇宙中有种奇怪的反引力效应，使得宇宙的膨胀加速。现在，如果拿出广义相对论的方程组来看，能够有这种反引力效应的就只有空无所具有的能量。当我还是研究生时，这就是物理学中的一大难题。这一问题至关重要，我们却从未谈起。当你运用量子力学和狭义相对论时，真空就不可避免地具有能量。问题是，这能量太多了。它比我们所见的一切事物所具有的能量大120个量级。
这算得上现在最糟糕的物理学预言了。你可能会问：“如果这个预言这么糟糕，那我们是怎么知道真空有能量的呢？”答案是：“因为它充满了时而存在时而不存的虚粒子。当我们计算氢原子中的能级时，如果不把虚粒子算在内，就会得到错误的答案。”20世纪最伟大的物理学进展之一就是，发现如果将狭义相对论融入量子力学，就会得到虚粒子。它们出现又消失，改变了氢原子的本质。氢原子不再仅仅是一个质子一个电子，因为每时每刻都会有正负电子对时隐时现。负电子倾向于靠近质子。因为它们带异种电荷，异性相吸，而正电子则会被推向原子的外层。原子的电荷分布也由此而改变，虽然改变很小，但还是能够计算出来。费曼等人计算了这种效应，使得我们能够在理论与观测间得到小于9位小数的差异。这可谓是科学中最棒的预测。科学中没有其他地方能从基础原理中计算出一个数字，与实验相比误差如此之小。
然而我们又要问了：“如果它们确实存在，那么它们占了宇宙能量的多少呢？”然后我们就又得出了一个最糟糕的物理学预言。这个预言说的是，如果真空中有这么多能量，人类根本就不会存在。像我这样的理论物理学家们，心里明白答案是什么，但就是不知道该怎么把它推导出来。这让我想起了西德尼·哈里斯（Sidney Harris）的卡通画，我们前有一个复杂的方程，后有相应的答案，得出答案的中间过程则写着“接下来是见证奇迹的时刻”。然后一个科学家对另一个说：“我觉得你得把这一步骤解释得更详细些。”
答案必须是零：真空的能量必须恰好为零。为什么？因为你已经知道这些虚粒子会贡献巨量的能量，那么也就可以想象，自然中潜在的对称性会将它们刚好抵消，且一直都是如此。对称会产生两个恰好彼此相等的数，因为存在着某种潜在方程的数学对称性。因此，对称性会导致真空的能量被恰好抵消掉。但令人不解的是，抵消掉一个巨大的数字，只留下一些比它小120个量级的东西。不可能取两个无比大的数，然后期待它们恰好相等彼此抵消，只留下比它们小120个量级的东西。但要想得到一个能与真空能的观测上限相当的理论能量值，就必须这样要求。
答案我们心知肚明：存在对称性，能量值也恰好为零。那实际呢？真空的能量不为零！这个发现狠狠地打了传统理论粒子物理学家的脸。这大概是20世纪后半叶影响最深远的思维冲击与谜题。而且在21世纪前半叶可能依然如此，甚至可能一直延续到22世纪。我认为，我们以后也无法通过实验解决这个问题。当我们眺望宇宙，如果暗能量并非真空的能量，而是其他什么东西，那我们就可以对它随着时间发生变化进行测量。然后我们就能知道真空的实际能量恰好为零，是其他一些奇怪的玩意儿假装成了空间的能量。这是众望所归，因为这样就不需要量子引力理论来解释暗能量了。
实际上，弦理论的众多错漏之处中最大的一个就是，它一直无法解释宇宙学常数问题。你会想，如果有了量子引力理论，就能精确地解释真空能是什么。我们没有其他理论能解释这个问题。但如果这东西真的不是真空能，而是其他什么东西，也许你就可以一探究竟，而不需要弄明白量子引力。
问题是，每次当我们把目光投向太空，测量的结果都表明，宇宙中有一种常数能量不随时间发生变化。这就与宇宙学常数或者说真空能的说法相一致。因此如果你的观测结果与此相符，那就还是一无所获。因为它也没说它是真空能，也可能是其他东西隐藏其后。只有观测结果说明它随时间变化，才能得出些有用的结论。这样才能确定它不是真空能。
当我们越来越精确地测定这个值，很有可能它会看起来越来越像真空能，那我们就还是一无所获。解决办法就只能是提出一个新理论，这比实验要难得多。好的想法总是凤毛麟角。我们需要的就是一个好的想法，这需要对量子引力理论有所了解，需要放开思维大胆想象，这正是许多人乐此不疲的。
在维京群岛，我们有个讨论会说的是人择原理，令人吃惊的是，许多物理学家说道：“你看，也许答案真的是人择原理。”20年前，如果你问物理学家们，他们是否希望有一天我们能有一个理论告诉我们宇宙为什么是这个样子，你将会得到众口一词的回答，“希望。”他们全都会说：“这就是我投身物理学研究的原因所在。”他们会引述爱因斯坦那句说上帝但非上帝的话，也就是真正让他感兴趣的：上帝在创造世界时有其他选择吗？他这样说的意思是，只有一套协调的法则适用吗？如果你改变了其中之一，将物理事实变动一点，它会分崩离析吗？有很多物理事实是可以变动的吗？
20年前，绝大多数物理学家会说，基于450年的科学发展史，他们相信，大自然只有一套法则行之有效。最终我们会发现其中潜藏的基本的对称性和数学原理，使得大自然必须如此这般。这是科学曾经的思路。但现在，由于真空能令人费解，如果它确实存在，那它的值实在没道理可言。这就使得人们不得不去想，也许这就是我们当前环境下的一个偶然事件，而物理学是依赖不同环境的。这种自然中的基本常数可能就是偶然的，也许有不同的宇宙，它们的物理学定律与我们的不同，我们宇宙中的常数取这些值的原因可能是因为我们在这里观察它们……
这不是智能设计论，恰恰相反，这是某种宇宙自然选择理论。因为我们能在这种环境下生存，所以才有那些取值。不就是自然选择吗？如果我们活不下去，也就没有人在纠结这事了。宇宙也是如此。我们生于这个宇宙，在其中进化，因为它是对生命有益的。可能还有很多不适合生命存在的宇宙，也就没有生命在其中。这就是宇宙自然选择。
我们有权作出任何假设。关键问题是，假设其他宇宙的存在还是个科学问题吗？这也是我们在会议上讨论的问题之一。比如，我在发言中提到，称弦理论是一个理论，是对进化论的侮辱。因为它显然同进化论又或者量子电动力学理论，不是同一个意义上的理论。因为这些理论是坚实可信的，它们能给出严格的理论预言并可被证伪。而弦理论，也许某天能够成为一种理论，但现在还只是徒具其表。当我演讲时，我谈到了科学，有人跟我说：“进化只是个理论。”我说：“在科学中，‘理论’有着不同的含义。”他们又说：“你是什么意思？比如弦理论，你能证伪它吗？它至少比智能设计论强。”
我确实认为弦理论和智能设计间有着巨大的差异。研究弦理论的人都在竭尽全力地提出一些可行的想法。持智能设计论观点的人可不会如此。但问题是，它可证伪吗？我们将假设、形式主义称为“理论”，是不是对真正理论的伤害？多重宇宙论算是科学吗？
我有些尖酸刻薄，声称那些弦理论学家抓住“景观”的概念不放，原因是新理论作不出任何预测，一个无法作出任何预测的宇宙实在是太省事了。那好，让我们不那么刻薄。如果你努力用这个想法来做科学工作，你可以作出真正的科学，计算诸多可能性，但无论你做什么，你会发现得出来的全是建议性的论点。因为如果你没有一个深层次的理论支撑，那就永远不知其所以然。
我说道：“如果真空能可以随不同宇宙而变化，那我们的宇宙存在真空能的可能性有多大？”这就会得出一些有趣的结果。史蒂芬·温伯格最早指出，真空能的值如果大于它现在的值，星系就不会形成，人类也就不会存在。这就引出了人择原理，也许这就是真空能为什么是它现在这么多的原因。但问题是，你不知道还有没有其他量也在变化。也许还有其他量在改变。不管你怎么做，总是具有一些片面性。你可以为之辩护，但也走不了多远。对我而言，景观的概念疲乏无力。最终它可能会给我们带来些有趣的观点，但真正的进步需要真实有力的新想法。我愿意相信弦理论可能是正确的，尽管没有证据。如果它真是对的，那么这个将形式主义转化为理论的过程中蕴含的方法原理，将会使我们获益匪浅。现在，我们还在苦苦挣扎。
身为一名理论学家，在参加会议时，我往往从实验学的演讲中收获更多，因为理论方面的进展我基本都知道，至少我自己觉得是这样。实验研究的进展让我深受启发。理论上，我们现在能测量到将一把3000米长的米尺改变成不足一个原子长的引力波。我们的技术能做到这个程度实在是了不起。而且要实现对引力波更深层次的研究是没有任何技术困难的。引力波很可能会指引我们走出目前一无所得的困境。这些感想让我记忆犹新。
同时，来自华盛顿大学的艾瑞克·阿德尔伯格（Eric Adelberger）也有一场演讲，他的工作是研究牛顿力学在小尺度上的适用情况。你可能会想：“谁会去研究小尺度上的牛顿力学？”但额外维度的假设之一就是，引力在小尺度上有着不同的表现形式。一些似是而非的证据显示，在西雅图的一些实验中，出现了与牛顿理论的偏离。阿德尔伯格谈到了一些精巧的实验。这些实验让作为理论学家的我叹为观止。他给出了一些新结果。这些结果还不是很肯定，表明现在还没有证据能证明偏离了牛顿理论，对此我并不感到意外。
过去5～7年的粒子物理学论文都或多或少地牵扯到额外维度。尽管这个概念令人着迷，但在我看来它并不能让我们的工作有什么实质性进展。与其相悖的实验证据与我所见的理论扩散现象不谋而合，理论破碎又发展成许多不同部分。弦理论正是如此。我看额外维度也有这个趋势。令众多物理学家为之着迷，由这个观点引发的诸多进展，并不是刻意形成的。显然我们需要一些好的新想法。某种意义上，基础物理学正处在十字路口。观测结果证实宇宙是个疯子，但没告诉我们它是怎么疯的。相关理论十分复杂，但始终没有找到突破口。这令人沮丧又激动。对于年轻的物理学家而言，他们迫切渴望着能有让他们兴奋的新想法注入这一领域。
大型粒子加速器是粒子物理学家们的下一个希望所在，可能也是量子引力理论的希望所在。我们已经30多年没能有一个新的加速器来窥探亚原子世界的新区域了。本来我们能有的，但被我们目光短浅的立法者所阻挠。要不是他们关停了超导超级对撞机（SSC），我们就已经用它工作了10多年了啊！大型强子对撞机的结果可能有两个：要么它会揭示一个神奇的宇宙观测新窗口和一系列新现象，证实或推翻理论粒子物理学中的各种想法，比如超对称性；要么可能什么发现也没有。我不确定哪种结果更有可能。但它至少是个希望，我们能有实证的条件来多少约束一下像我这种理论学家的胡思乱想。
宇宙微波背景辐射研究对暴胀理论带来了冲击性的影响。我在《纽约时报》上读到，“阿兰·古斯笑了”。这次会议上古斯就坐在我身边。当我把这篇文章递给他看，他确实笑了。但他总是在笑啊，我不知道该怎么理解他这个笑。我认为宇宙微波背景辐射研究的这个结果有两面性。确实，就像《纽约时报》所说，它们证实了暴胀概念，不过我想那不过是记者没话找话罢了。
因为如果你看一下新结果的定量结论，就会发现，它与旧结果恰好一致。那也证实了暴胀。它们将误差缩减了两个量级。我不知道这算不算令人吃惊。令我感兴趣的是，当所有事情都与最简单的暴胀模型相符时，还有一处始终成谜。在最大尺度上，当我们看向宇宙深处，好像结构还不够多，没有暴胀预言的那么多。现在的问题是，这只是个统计学巧合吗？
我们生活在一个宇宙中，我们只是一个单一样本。有这一个单一样本，你就有一个很大的样本方差。也许我们就是运气好，恰好生活在这样一个宇宙中。这个宇宙中结构的数量比你预测的要少很多。但当你观看宇宙微波背景辐射图时，你会发现，观测到的结构以某种诡异的方式与地球绕日轨道平面相联系。是哥白尼又卷土重来了吗？这简直是疯了。我们看的是整个宇宙。宇宙的结构不可能与地球的绕日运动有关，这就等于是说，我们是宇宙的中心！这些新的结果要么说明整个科学界都是错的，我们是宇宙的中心，要么就是数据有错。又或许是微波背景的结果哪里很怪，也可能是我们在更大尺度上的理论有错误。当然，作为一名理论学家，我希望是后者，因为我要的就是理论有错误。有错误，我们才有进一步工作的空间。
