物理

玄之又玄話弦論:SA專訪弦論明星格林恩(Brian Greene)

弦論明星,為你現身說「弦」。

撰文/馬瑟(George Musser,Scientific American編輯)
翻譯/高涌泉(台灣大學物理系教授)

物理

玄之又玄話弦論:SA專訪弦論明星格林恩(Brian Greene)

弦論明星,為你現身說「弦」。

撰文/馬瑟(George Musser,Scientific American編輯)
翻譯/高涌泉(台灣大學物理系教授)

過去一談到弦論,就讓人們腦筋打結,即使是弦論專家也會為它的複雜感到苦惱;至於其他物理學家,就在一旁嘲笑弦論拿不出任何實驗上的預測;而一般人則大致上對弦論一無所知。科學家無法傳達究竟為什麼弦論那麼刺激:它為什麼可以實現愛因斯坦追求最終統一理論的夢想?對於「宇宙為什麼存在」這類深奧的問題,它又是如何幫助我們理解的?但是到了1990年代中期,理論開始在觀念上統合在一起,而且一些可以檢驗、卻還不精確的預測也出現了。弦論開始引起外界的注意,今年6月,就連伍迪艾倫也在《紐約客》週刊的專欄以弦論為諷刺題材──也許這是頭一回有人用「卡拉比–丘(成桐)空間」來談論辦公室戀情。

 

談起掀開弦論神秘面紗的功勞,很少人能比得上格林恩;他是哥倫比亞大學物理教授,同時也是弦論大將之一。格林恩在1999年出版的《優雅的宇宙》,在《紐約時報》暢銷書排行榜曾位居第四,而且也是普立茲獎入圍作品。他是美國公共電視網Nova系列專輯的主持人,也剛完成一本關於時間與空間本質的書。Scientific American編輯馬瑟最近和格林恩邊吃細弦般的義大利麵邊聊弦論。以下是這次「餐訪」的節錄版:


SA: 有時候當我們的讀者一聽到「弦論」或是「宇宙論」時,他們會雙手一攤,說:「我永遠也搞不懂這些東西。」


格林恩: 我的確知道人們在一開始接觸弦論或宇宙論時會感受到一些壓力。我和很多人談過,但我發現他們對於這些概念的基本興趣是那麼廣泛與深刻,因此,比起其他更容易的題材,人們在這上面會願意多用一點心。


SA: 在《優雅的宇宙》中,我注意到你在許多地方會先扼要地描述物理觀念,然後才談論細節。


格林恩: 我發現那是很有用的方法,特別是在比較困難的部份。如此一來,讀者就可以選擇:如果你只需要簡要的說明,那這樣就夠了,你可以跳過底下比較難的部份;如果你還不滿意,就讀下去。我喜歡用一種以上的方式來說明事情,因為我認為,當你碰到抽象的觀念時,你需要更多方式來了解它們。從科學觀點來看,如果你只追隨一種方法,我想你在研究上突破的能力便會受到影響。我認為那正是突破的要點。大家都用一種方法看問題,而你則從後面看過來。不同的方法會揭露出其他進路所看不到的東西。


SA: 能不能給我們一些「走後門」的例子?


格林恩: 嗯,最重要的例子也許是維頓(Edward Witten)的突破。維頓只是走上山往下看,看到了別人看不到的關聯,因而統一了五種先前被認為是完全不同的弦論。所有的東西都已經有了,他只是採用了不同的觀點,然後「砰」,把一切都兜在一起,那就是天才。


對我而言,這意味著一個基本的發現。從某個觀點,宇宙帶領我們前往真理,因為正是那些真理在控制我們所能看到的東西。如果我們全部受控於我們所見,就會被引導至同一個方向。所以,究竟能不能達成突破,關鍵經常只在於一點點洞察力(無論是真的洞察力或數學洞察力),看是否能夠將東西以不同的方式結合起來。


SA: 如果沒有天才介入,你認為還會有這些發現嗎?


格林恩: 嗯,這很難講。以弦論來說,我認為是會的。因為裡頭的謎正一點一滴越變越清楚。也許會晚五年或十年,但是我認為這些結果還是會出現。不過如果談到廣義相對論,我就不知道了。廣義相對論這一跳實在太遠,是對於空間、時間與重力重新省思的里程碑,所以如果沒有愛因斯坦,我不確定廣義相對論會在什麼時候以什麼方式出現。


SA: 你認為弦論中有沒有類似的大躍進?


格林恩: 我想我們還在等待那種大躍進。弦論是奠基在眾多的小點子上面,這些小點子來自很多人,它們正慢慢連接成非常可觀的理論結構。但是坐在結構頂端的究竟是什麼樣的概念,我們實在還不清楚。一但我們搞清楚了,它應該會像個閃亮的燈塔,照亮整個結構,而且我相信還會解答目前仍舊無解的關鍵問題。