17 弦论的景观（三）

彼得∙沃特    著

                           左  芬     译

随着越来越多的超弦理论家得出结论说超弦理论确实拥有所有的这些真空态，因而本质上无法预言宇宙学常数，很可能也无法预言标准模型的其他未定参数，人们常常听到如下的类比。1596年开普勒曾为当时已知的六大行星之间的距离提出一种数学上优雅的猜想性解释，其中调用了只存在五种柏拉图立体的事实。当然，后来情况变得明朗了，行星之间的距离是太阳系运行历史的产物，并非基本物理学定律所能预言的那类事物。于是便有了这种论调，或许我们无法解释的标准模型的大部分甚至全部特征其实不过是外在的，取决于我们所处在的宇宙的特殊态，而并非任何内在的物理定律。如果这属实，那么对这些事物的唯一可能预言将来自使得我们的存在成为可能的人择限制。

这一论调的问题在于，在太阳系的情形，相关的物理理论（牛顿力学）对哪些事物是由内在理论决定的，而哪些又是外在的历史偶然有着定义明确的理解。超弦理论并不伴随着这类区分。没有人知道如何去定义理论可预言的部分，以及外在的不能预言的部分。看起来没有任何标准模型的特征超弦理论家们能肯定是理论原则上可以预言的。

一群理论家，包括罗格斯大学的迈克尔∙道格拉斯，声称有望通过分析与我们的存在相容的可能真空态的统计来从超弦理论中做出预言。如果这些态中的大多数具有某种给定性质，那么他们预期将在我们的特殊宇宙中看到这种性质。他们已经尝试分析的最简单的这类性质是超对称破缺的能量标度。到底超对称在极高的能量标度，比如说普朗克能标，破缺的态更普遍一些，还是在LHC的观测可及的低能标下破缺的态呢？

很难判定这个问题是否能合情合理地解决。首先，对这10^500甚至更多的猜想态中的每一个发生了什么进行计算简直就是一项不可能完成的任务。即便这能够完成，对这些态中的每一个分配何种几率也毫无头绪，因为它们发生的可能性取决于完全未知的大爆炸动力学的细节。人们只得为所有的态取相同的几率，但很可能出现这种情形，即态的数目是无限的，这将使得等几率的取法前功尽弃。通过引入某种截断来实现态的有限数目可以解决这一难题，但那样的话结果会依赖于截断的取法。

道格拉斯与其他人仍然希望能做出某种预言，并在这一主题上撰写了不少文章。这些文章的前后经历非常地令人困惑。道格拉斯在这一主题上的一篇文章 (Douglas, 2004)最终公布了四个不同版本，并且结论在不同版本之间有显著的改变。基于道格拉斯这篇文章的一个早期版本，萨斯坎德公布了一篇文章 (Susskind,  2004)宣称他早先在这一主题上的一些论证是错的。当道格拉斯改变结论的时候，萨斯坎德撤回了这篇文章，大概是因为文中关于自己早期那篇文章是错的这些论断本身现在站不住脚了，毕竟它们是基于道格拉斯之前的错误文章。这篇撤回的文章以及它涉及的萨斯坎德更早的那篇文章都出乎寻常地短，并且一点严格的数学论证都没有。

一段涉及萨斯坎德的诡异插曲发生在2004年七月后半段，从物理学家李∙斯莫林的一篇文章的出现开始。斯莫林在文中详细解释了为何人择原理永远不可能得出可被证伪的预言，因此不应当被认为是一种科学原理。萨斯坎德第二天尝试往预印本档案库发布一篇三页的文章，其中一半由复制斯莫林简述其论点的一封信形成，另一半则在承认并未仔细阅读斯莫林的文章的同时对斯莫林进行攻击。破天荒地，这篇文章被档案库的管理员们拒绝了。档案库是用来作为未经评审的工作的仓库的，而我从未听说过其管理员拒绝一个著名的主流物理学家的文章的其它例子。

大约同一时期，俄国物理学家与弦理论家亚历山大∙波利亚科夫（现在普林斯顿）发布了一篇文章，回顾了自己的职业生涯以及自己理解规范理论与弦理论之间对偶关系的努力。在文中他说道:

我个人以为，弦理论总体上可能太野心勃勃了。我们对弦动力学了解得太少，从而无法去进攻像‘合理’真空、层级这些基本问题，无法在人择与非人择原理中做出选择，等等。缺乏实验的掌控使得误入歧途几乎不可避免。我希望规范理论/弦论对偶在一定程度上改善这一状况……或许它会有助于恢复弦理论的精神健康。 (Polyakov,  2004)

在他的新书中萨斯坎德承认，对于如何能从弦理论中推导出任何预言，他没有可行的想法。令人吃惊的是，他和其他杰出的理论家们并不把这视为放弃该理论的理由，反而选择去相信该理论必然是对的，哪怕它不能预言任何东西。萨斯坎德将弦论是不可证伪的这些反对意见指为“关于是否科学的‘波普尔式’的教条主义”，并接着写道：“我倾向于认为一种观点如果没有引起如此之批评，是不会有伟大的价值的。” (Susskind,  2005, 页  192-3)

人们预期，一旦理论家们再也找不出办法来利用一种理论作出预言，他们会抛弃它并研究更加有望的其他思路。这并没能发生。一直围绕弦论的一个问题是，需要怎么做才能让它的信徒们确信，这是一种不切实际的思想。从导致矛盾或与实验不符的预言的意义上说，弦论根本不可能证明是错的，因为就没有定义明确的理论。有人可能会认为，证明弦论失败的唯一希望是通过展示它是虚无的，永不可能做出预言的，但看来即便那样也不足以改变思想。

普林斯顿宇宙学家保罗∙施坦哈特相信，并非是景观方案的反对者们绝望了，而是像萨斯坎德这样的弦理论家们在求助于人择原理。他说：

弦理论家们已经求助于人择原理以图救赎。

    坦白讲，我把这看成绝望的行为。我对人择原理没有太多的耐心。一个恰当的科学理论是基于可检验的假定并由其预言能力来评价的。人择原理做出了数目庞大的假定，包括多重宇宙的存在，一个随机的生成过程，以及决定不同性质可能性的几率分布，等等，其中没有一个是可检验的，因为它们需要永远超出实验范围的猜想性的时空区域。至于预言，可以说几乎没有。在弦理论的情形，这一原理被借用来仅仅解释已知的观测，而不是预言新的现象。（在人择原理的其它做出过预言的版本中，其预言证实是错的。有些物理学家引用宇宙学常数的最新迹象，认为是被人择论证所预料的；然而，观测的值与人择方式预言的值并不吻合。） (Steinhardt, 2005)

他接着将‘当前的人择狂热’指为‘千禧疯狂’。

萨斯坎德及其他人寻求庇护的人择论据其实不过是障眼法罢了。于是格罗斯将此情形描述为：

我们看到，作为困难问题的应对，这类事情一而再，再而三地发生……提出一个宏伟的原理来解释为什么没有能力解决这一难题。 (Overbye, 2003)

哪怕有人相信宇宙学常数永远无法由理论确定而只能人择性地决定，这也和超弦理论面临的问题关系不大。如果弦论能做出一些精确的预言，只留下宇宙学常数是待定的，人们可能会认真对待人择论据。相反，事实真相是理论不仅没有预测宇宙学常数，它根本预测不了任何事情。无论人择推理最终结果是不是物理学中必需的，在此情形下它不过是失败的借口而已。推测性的科学想法结果失败，当它们做出错误预测的时候，也当它们最终是虚无的，没有能力预测任何事情的时候。

在跟好几位弦理论家讨论过当前的情形后，科学 杂志的一位记者写道：

……大多数研究者相信，这一理论的大量数目的不同版本可能与我们所知道和能预测的事实相符。如果这样，物理学家们或许不得不重新思考一个理论能解释实验数据究竟意味着什么。 (Cho, 2004)

这是彻头彻尾的胡说。根本没有任何需要去重新思考一个理论解释实验结果意味着什么。真正发生的是，为了避免承认失败，一些物理学家竭力把费曼的评语“弦理论家找到借口，而非做出预言”从一句批评变成从事理论科学的一种新方式。

Bibliography

Cho, A. (2004, November 26). String   Theory Gets Real - Sort of. Science 306.

Douglas, M. (2004). Statistical Analysis   of the Supersymmetry Breaking Scale. arXiv:hep-th/0405279.

Overbye, D. (2003, September 2). One   Cosmic Question, Too Many Answers. New York Times.

Polyakov, A. (2004). Confinement and   Liberation. arXiv: hep-th/0407209.

Steinhardt, P. (2005). http://www.edge.org/q2005/q05_print.html#steinhardt.

Susskind, L. (2004). Naturalness and the   Landscape. arXiv: hep-ph/0406197.

Susskind, L. (2005). The Cosmic   Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design . Little,   Brown and Company.