绪言

上帝或诸神，可能有，也可能没有。不过确实有东西令我们对神圣的追寻更加高贵。另外，人们走过的那些将我们引向真理更深层次的每一条道路，说明还有东西令我们的追寻更为人性。有的人在沉思冥想或祷告中寻求卓越，另一些人则默默地为人类伙伴服务，还有些人很幸运，拥有超群的才华，通过艺术实践而达到巅峰。

走进生命最深层问题的另一途径就是科学。并非所有科学家都是探索者，多数都不是，但在每个科学分支领域，都有那样的科学家，渴望了解学科最基本的真理。数学家想知道数是什么，数学真理描述了什么；生物学家想知道生命是什么，生命是如何起源的；物理学家想知道空间和时间是什么，世界是怎么形成的。这些基本问题很难回答，也很少有直接的进步。只有很少的科学家能耐得住那样的寂寞。这是最冒险的事业，也有最大的回报：一旦有人回答了学科基础的某个问题，就将改变我们知道的一切。

科学家的使命是为我们的知识宝库不断添加新的东西，所以他们每天都面对着未知的事物。在学科基础领域工作的科学家们都明白，科学大厦的砖块绝不像人们想象的那么坚固。

本书讲述的是在最深层次认识自然的故事。鼓吹它的是那些在努力延伸我们的物理学基本定律的科学家们。我要讲述的时期——大约从1975年开始——是我个人理论物理学生涯的几十年，大概也是自开普勒和伽利略400年前从事物理学以来最奇异、最令人沮丧的几十年。

我讲的故事在某些人读来可能像悲剧。老实说——说来好笑——我们失败了。我们继承的这门科学（物理学），长久以来在惊人地发展着，简直成了其他科学的楷模。在过去的两个多世纪里，我们极大地扩展了对自然律的了解。但是今天，尽管我们付出了艰巨的努力，我们对那些定律的认识并不比20世纪70年代更多。

30年过去了，基础物理学却没有重大的进步，这是多么不同寻常的事情啊！即使我们回溯200年，当科学还是富家子弟的专利时，也不曾有过这样的事情。至少在18世纪后期，大约每四分之一世纪都会出现关键问题的重大进步。

到1870年，当拉瓦锡（Antoine Lavoisier）的定量化学实验证明物质守恒时，牛顿的运动和引力定律已经流行几乎100年了。虽然牛顿为我们提供了认识自然万物的框架，前景仍然广阔无边。那时，人们才开始认识物质、光、热的基本事实，正在揭开电磁等神秘现象的秘密。

在接下来的25年里，那些领域有了重大发现。我们明白了光是一种波。我们发现了带电粒子间的力的规律。因为道尔顿（John Dalton）的原子理论，我们对物质的认识向前飞跃了一大步。我们有了能量的概念，用光的波动理论解释了干涉和衍射，还探讨了电阻和电、磁之间的关系。

现代物理学的几个基本概念出现在1830年到1855年的四分之一世纪里。法拉第（Michael Faraday）提出了场传递力的观点，极大地促进了我们对电磁现象的认识。同在那个时期，能量守恒定律也随着热力学第二定律确立起来了。

接着的四分之一世纪，麦克斯韦（James Clerk Maxwell）进一步发展了法拉第的场的思想，形成了我们今天的电磁学。麦克斯韦不仅统一了电和磁，还解释了光是一种电磁波。1867年，他用原子理论解释了气体的行为。同时，克劳修斯（Rudolf Clausius）提出了熵的概念。

从1880年到1905年，我们发现了电子和X射线。热辐射的研究经历了几个阶段，最终导致普朗克（Max Planck）在1900年发现了描述辐射的热性质的正确公式——它点燃了量子革命的燎原烈火。

1905年，爱因斯坦26岁。虽然他过去关于热辐射的物理研究在后来被证明是科学的一大贡献，但他还是没能找到学术工作。不过那还只是热身，他很快就看准了一个基本的物理学问题：首先，如何才能让运动的相对性与麦克斯韦的电磁定律协调起来？他在狭义相对论里告诉了我们答案。我们应该把化学元素看作牛顿的原子吗？他证明确实应该那样。我们如何协调光的理论与原子的存在性呢？他也回答了，而且证明光既是波也是粒子。所有这些都发生在1905年，在他作为专利局技术员的空闲时间里。

爱因斯坦的思想爆发持续了四分之一世纪。到1930年，我们已经有了他的广义相对论。它革命性地宣称空间的几何不是固定的，而是随时间演化的。他在1905年揭示的波粒二象性成长为丰满的量子理论，使我们具体认识了原子、化学、物质和辐射。同在1930年，我们还认识了宇宙包含着大量像银河系一样的星系，而且它们在相互离开。这个现象的意义尚不清楚，但我们知道我们生活在一个膨胀的宇宙中。

随着量子理论和广义相对论成为我们对世界的认识的一部分，20世纪物理学革命的第一幕结束了。许多物理教授对各自专业领域的革命感到不安，他们宽慰自己，希望还能按照常规的方式做科学，而不必关心那些基本假设。可惜他们高兴得太早了。

爱因斯坦是在下一个四分之一世纪的最后那年（1955年）去世的。那时我们学会了怎样和谐地融合量子理论与狭义相对论，这是戴森（Freeman Dyson）和费曼（Richard Feynman）那一代人的伟大成就。我们发现了中子、中微子和千百种其他看起来基本的粒子。我们还认识到千变万化的大自然由四种力主宰：电磁力、引力、强核力（将原子核束缚在一起的力）和弱核力（决定衰变的力）。

再过四分之一世纪就到了1980年。我们那时构造了一个能解释所有基本粒子和力的实验结果的理论——即所谓的基本粒子的标准模型。例如，标准模型精确告诉我们质子和中子如何由夸克构成，夸克又如何通过胶子（强核力的传递者）而束缚在一起。在基本物理学历史上，我们第一次看到理论赶上了实验。从那时以来，还没有一个实验与标准模型或广义相对论相矛盾。

我们的物理知识从微观走向宏观，现在走进了一门新的宇宙学——大爆炸理论已经成为常识。我们发现我们的宇宙不仅有恒星和星系，还有像中子星、类星体、超新星和黑洞那样的奇异天体。到1980年，霍金大胆预言了黑洞辐射。天文学家们也有证据证明宇宙包含着大量暗物质——也就是既不发光也不反射光的某种形式的物质。

1981年，宇宙学家古斯（Alan Guth）提出一幅“暴胀”图景来描述宇宙的早期历史。大致说来，他的理论认为宇宙在极早时期经历了急剧扩张的一幕，这就解释了为什么宇宙在各个方向是那么相同。暴胀理论的预言看起来很可疑，不过10年前开始出现了倾向它的证据。到我写这本书的时候，还存在几个疑问，不过总的证据还是支持暴胀预言的。

于是，到1981年时，物理学已经历了200年的茁壮成长。一个接着一个的发现深化了我们对自然的理解，因为理论和实验在每个时刻都手牵手地前进着。新的思想被检验和证实，新的实验发现得到了理论的解释。可是接下来，20世纪80年代之初，物理学的脚步停了。

我是粒子物理学标准模型建立后成长起来的第一代物理学家之一。我与大学和研究生院的朋友们见面时，大家经常问：“我们发现了什么值得我们这一代人骄傲的东西吗？”如果要说新的基本发现——被实验确立并由理论解释了的发现，像上面说的那些发现——那么我们只好承认，“没有！”外斯（Mark Wise）是标准模型之外的粒子物理学的顶尖理论家。最近，在我工作的加拿大安大略省沃特卢圆周（Perimeter）理论物理研究所的一次研讨会上，他谈了基本粒子质量来源的问题。“我们在这个问题上败得很惨，”他说，“如果要我现在谈费米子的质量问题，我可能谈到20世纪80年代就无话可说了。”^[1]接着他给我讲了一个故事：1983年，他和约翰·普雷斯基尔（John Preskill，也是一流的理论家）去加州理工学院任教。“约翰和我坐在他的办公室里聊天……你知道，物理学的大佬们曾经都在加州理工，而我们现在也来了！约翰说，‘我不会忘记什么是要紧的事情。’于是他选择了夸克和轻子的质量，他把问题写在一张黄纸片上，然后把它贴在公告牌上……这样就不会忘记要为它们而工作。15年后，我走进他的办公室……谈点儿事情，我看了看公告牌，那纸片还在呢，但阳光已经洗净了上面的文字。所以问题也就消失了！”

平心而论，我们在过去的几十年里还是有两个实验发现：中微子有质量，宇宙的主角似乎是某种神秘的令膨胀加速的暗能量。但我们还不知道为什么中微子（或其他任何粒子）有质量，也不能解释其质量的数值。至于暗能量，现有的理论还不能解释。暗能量的发现不能算一个成果，因为它说明我们都忽略了某个重要的事实。除了暗能量外，我们再没发现什么新粒子和新的基本作用力，也没遇见过去25年所不曾知道的新现象。

不过也别误会。我们在过去25年当然也是忙忙碌碌的，成功地把确立的理论应用于不同的对象：材料的性质、生物的分子物理学、巨大星团的动力学。至于我们对自然律的认识的扩展，确实没有实在的进步。我们探索过很多优美的思想，也做过令人注目的粒子加速实验和宇宙观测，但它们主要是为了证实现有的理论，几乎没有什么飞跃，当然也没有像过去200年那样有确定或重要的发现。如果这样的事情发生在运动场或商场，那就是撞墙了，走霉运了。

物理学为什么突然陷入了困境？我们能为它做些什么？这就是本书的中心问题。

我是个乐天派，很长时间都不愿承认我自己经历的这个物理学时期会是那么沉寂。我和许多朋友一样，满怀希望地走进科学，期待着能为那个飞速发展的领域做出重大贡献，结果，我们却必须面对一个令人震惊的事实：我们不像我们的前辈，没有发现任何能流传后代的东西。这令很多人产生了危机感，而更重要的是，它还带来了物理学的危机。

在过去的30年，理论粒子物理学的主要挑战是更深入地解释标准模型。在这方面我们做了很多事情。我们提出了一些新理论，还进行过很详尽的探索，但都没能得到实验的证实。问题的症结在于，在科学中，一个理论要令人信服，它必须为尚未进行的实验做出新的预言——不同于从前理论的预言。而一个实验要有意义，它必须有可能产生与那个预言不一致的结果。如果实验结果和预言不一致，我们就说理论被证伪了——即它很可能被证明是错的。理论还必须是可以证实的，它应该能证明只有它才有的新预言。只有当理论经过了检验而结果与理论一致时，我们才能把它提升到那些正确理论的行列中。

粒子物理学当前的危机源于这样的事实：标准模型以外的理论分化为两个阵营，有的被证伪了，因而是错误的。其余的还未经检验——要么因为它们没有明确的预言，要么因为它们的预言还不能用现有的技术来检验。

在过去的30年，理论家们至少提出了十多个方法。每个方法都从一个令人信服的假定出发，但至今还没有一个成功的。在粒子物理学领域，这些方法包括拟色（technicolor）、前子模型和超对称性。在时空物理学领域，有扭量理论、因果集、超引力、动力三角化^[2]和圈量子引力。有些思想和它的名字一样怪异。

这些理论中，有一个吸引了绝大多数人的关注——弦理论。它流行的原因不难理解。例如，它声称正确描述了宏观和微观——大如引力，小如基本粒子；它还提出了所有理论中最大胆的假设：世界包含着看不见的维度和比我们知道的多得多的粒子。同时，它认为所有基本粒子源于同一个服从美妙的简单定律的实体——弦——的振动。它宣称统一了大自然所有的粒子和力。同样，它还许诺能澄清曾经做过或可能做的任何实验的预言。最近20年，人们为弦理论花费了很大的气力，但我们仍然不知道它是否正确。即使事情都做好了，理论也没有一个新预言能用今天的实验（哪怕今天所能想象的实验）来检验。它确实做出的几个明确的预言也是其他理论已经预言过的。

弦理论没有新预言，部分原因在于它似乎有数不清的形式。即使我们只考虑那些满足宇宙的几个基本事实（如宇宙的大小和暗能量的存在）的理论，我们要面对的弦理论还有10⁵⁰⁰（1后面跟500个零）个，比已知宇宙的原子还多呢。既然有那么多的理论，总有某个实验结果会满足其中的一个吧。因此，不论实验如何，弦理论都不可能被否定。但反过来也一样：没有实验能证明它是正确的。

同时，我们对多数弦理论都知之甚少，而我们多少知道些细节的少数几个理论，每一个通常都至少在两个方面不符合现有的实验数据。

于是我们面对着一个怪圈。我们知道如何研究的弦理论都已知是错误的，而我们无法研究的那些理论却有那么庞大的数目，真想象不出能有什么实验和它们全都不符。

问题还不仅于此。弦理论依赖于几个关键的假设，那些假设虽然有一定证据，但并没有证明。更糟糕的是，在经过了那么多艰辛的科学劳动之后，我们仍然不知道是否存在一个完整而和谐的名叫“弦理论”的理论。其实，我们有的根本不是一个理论，而是一些近似计算的集合，外加一个猜想的网络——如果那些猜想正确，则意味着存在某个理论。但那个理论还从没写出来过。我们不知道它的基本原理是什么，我们不知道该用什么数学语言来表述它——也许需要创造一门新的语言来描写它。既没有基本原理，也没有数学形式，我们又凭什么说我们知道弦理论宣扬了什么呢？

下面是弦理论家格林（Brian Greene）在他的《宇宙经纬》里说的：“即使今天，在它出现30年之后，多数弦的实践者仍然相信我们不能满意地回答一个最基本的问题：弦理论是什么？……多数研究者觉得我们现有的弦理论形式还缺乏我们在其他重大理论进步中看到的那种核心原理。”^[3]

因基本粒子物理学的成就而获诺贝尔奖的特胡夫特（Gerard’t Hooft）曾这样形容弦理论的现状：“实际上，我还没打算称弦理论是一个‘理论’，它更像一个‘模型’，甚至连模型也算不上，而只是一种感觉。毕竟，一个理论应该有一套指南，教我们如何识别我们想要描述的事物（在我们的情形，即基本粒子），而且至少在原则上能确立一些法则来计算那些粒子的性质，并做出新的预言。假定我给你一把椅子，却告诉你那椅子的腿还没找到，坐垫和靠背也要等会儿才拿来。那么我到底给了你什么？还能称它是椅子吗？”^[4]

因标准模型获诺贝尔桂冠的格罗斯（David Gross）后来成为弦理论最激进、最令人敬畏的拥护者。不过，在最近一个庆祝弦理论进展的会议上，他这样结束自己的讲话：“我们不知道我们在谈论什么……物理学今天的状态就像我们为放射性感到疑惑的那个时候……它们还缺少某个绝对基本的东西。我们也许缺乏同样深刻的东西。”^[5]

可是，尽管弦理论如此残缺，连其存在都是一个未经证明的猜想，做弦理论的人依然相信它是理论物理学前进的唯一道路。很久以前，有人请圣巴巴拉加州大学卡维里（Kavli）理论物理研究所的杰出的弦理论家波尔金斯基（Joseph Polchinski）谈谈“替代弦理论”的问题。他说，他的第一反应是，“这太无聊了，它没有替代者……所有好思想都是弦理论的一部分。”^[6]哈佛助理教授莫特（Lubos Molt）最近在他的博客上宣称：“没人能让别人相信弦理论的什么替代者，最可能的理由就是，也许弦理论不存在替代者。”^[7]

怎么回事呢？在科学中，理论一词通常意味着非常确定的事物。兰多尔（Lisa Randall）是莫特在哈佛的同事，一个有影响的粒子物理学家，她将理论定义为“嵌在一组关于世界的基本假设里的确定的物理学框架——一个囊括了众多现象的精简的框架。理论产生一组方程和预言，通过与实验数据的一致而得到证实”。^[8]

弦理论不是这样的——至少现在还谈不上。那么，某些专家在连弦理论到底是什么都不知道的时候，又凭什么相信它不可替代呢？他们相信它不可替代究竟是什么意思？就是这些问题激发我写这本书。

理论物理学家难做，非常难做。不是因为需要很多的数学，而是因为存在很大的风险。当我们回顾当代物理学史的时候，会一次又一次地看到，做这样的科学不可能没有风险。如果很多人为一个问题奋斗了多年还没找到答案，那可能是答案太难而不那么显而易见，或者就是那问题没有答案。

就我们理解的说，弦理论认为世界与我们知道的根本不同。假如弦理论正确，世界该有更多的维、更多的粒子和更多的力。许多弦理论家在谈话或写作时，似乎都把额外的维和粒子的存在看成了确定的事实——任何优秀科学家都不能怀疑的事实。有个弦理论家不止一次地对我说，“你的意思是你认为可能没有额外的维？”事实上，不论理论还是实验，都没有任何证据表明存在额外的维。本书的目的之一就是要剥去弦理论的这层神秘的外衣。它的思想很美妙，出发点也好，但为了认识它为什么没有带来大的进步，我们必须清楚有什么支持的证据，有什么缺失的东西。

因为弦理论是高风险的事业——尽管学术界和科学社会支持，实验却并不支持——它的归宿只有两个。假如弦理论是正确的，理论家们会成为科学史上最伟大的英雄。凭着手头的一些线索——没有一条是确凿无疑的——他们将发现实在远比从前想象的广大。哥伦布发现了西班牙国王和王后不知道的新大陆（当然新大陆也不知道有西班牙皇家），伽利略发现了新恒星和卫星，后来的天文学家发现了新行星。所有这些发现在新空间维度的发现面前都将黯然失色。而且，许多弦理论家相信，众多弦理论所描述的无数世界确实存在着——那是我们不可能直接看见的宇宙。如果真是这样，那么我们所认识的实在，还不如任何洞穴人群所认识的地球。人类历史上还不曾有谁正确猜想过已知的世界会是那么广大。

另一方面，假如弦理论家错了，就不可能是小错。假如不存在新的维度和对称性，我们会将弦理论家归入失败者之流，就像开普勒和伽利略迈步向前时的那些还在研究托勒密本轮的人。他们的故事将警示人们什么不能算作科学，如何才能不让理论猜想超越了理性的极限而走进幻想。

因为弦理论的兴起，从事基础物理学研究的人们分裂为两个阵营。许多科学家继续做弦理论，每年大约有50个新博士从这个领域走出来。但还有些物理学家对弦理论深表怀疑——他们有的从来不看好它，有的则感到绝望，不再相信那个理论能有一个和谐的形式或做出什么真正的实验预言。分裂并不总是友好的。他们都怀疑对方的专业能力和道德水平，现在真正需要做的是维护两家的友谊。

根据我们在学校学过的科学图景，这样的情形不会持续下去。老师教我们，现代科学的总特征就是存在一个引导我们进一步认识自然的方法。偏差与争议当然是科学进步必须经历的，但人们总认为存在一种方法，通过实验或数学来解决争论。可是，在弦理论的情形，这样的机制似乎破产了。弦理论的许多信奉者和评论家们太相信他们的观点了，即使在朋友之间也很难展开诚恳的讨论。他们说：“你怎么会看不见这个理论的美妙呢？一个如此美妙的理论怎么会不正确呢？”这也激起怀疑者们同样剧烈的反应：“你失去理智了吗？你怎么那么坚信随便的一个毫无实验证据的理论呢？你忘了怎么做科学吗？你连那理论是什么都不知道，怎么还如此确定你是对的呢？”

我写这本书就是希望能在专家和爱好者之间展开真诚而有益的讨论。不论我在这些年看到了什么，我还是相信科学。我相信科学家群体有能力摆脱挖苦和讽刺，通过基于当前证据的理性的讨论来解决争议。我很清楚，仅凭提出这个问题，我就会惹恼我的一些做弦理论的朋友和同事。我只能说，我写此书不是为了攻击弦理论或相信弦理论的人，我对他们满怀着敬意，我写它，首先是表达我对物理学的科学家群体的信任。

所以，这不是一本关于“我们”和“他们”的书。在我的经历中，既做过弦理论，也走过其他量子引力（爱因斯坦广义相对论与量子理论的融合）的道路。尽管我的主要努力在其他方法上，我也有一段时间很相信弦理论，而且试着去解决它的关键问题。虽然问题没解决，我还是写了18篇文章。所以，我要讨论的错误不仅是别人的，同样也是我自己的。我将谈到那些为大家广泛接受的猜想，尽管它们从没得到证明。我也曾相信过它们，因为相信才选择了我的研究方向。我还要说年轻科学家为了美好前程而追求那些公认的主流问题所承受的压力。我本人深有体会，时常任由它们决定我的职业生涯。一方面需要独立的科学判断，一方面不能偏离科学主流，这样的冲突我也经历过。我写这本书不是想批评有不同选择的科学家，而是想明白为什么科学家需要面对那些选择。

实际上，我犹豫了很长时间才决定写这本书。我个人不喜欢冲突和对抗。毕竟，在我们从事的这门科学里，任何值得做的事情都是一种冒险，真正重要的是50年后我们的学生的学生认为哪些东西值得教给他们的学生。我一直希望身处弦理论研究中心的人能写一篇客观而翔实的评论，告诉我们理论做到了什么，没做什么。没有人出来写。

之所以想把这些问题公开出来，是因为几年前在科学家与一群人文学者和社会科学教授（既“社会建构主义者”）之间发生了一场争论，争论科学是如何进行的。社会建构主义者们声称科学团体并不比其他人类群体更理性和客观。多数科学家不是这样看科学的。我们教导学生，对科学的信仰必须基于对证据的客观估价。我们的对手反驳说，我们关于科学运行的主张不过是一种宣传，为的是向人们索求权利，整个科学事业和人类其他领域没有什么两样，都是在相同的政治和社会力量驱动下运行的。

我们科学家在论战中用的主要论据之一是我们的群体和他们不同，因为我们用很高的标准约束自己——根据那样的标准，任何一个理论如果未经公开的计算和数据的证明，未能消除专业人士的怀疑，我们是不可能接受它的。当然，正如我下面要更详细讲的，在弦理论中就不是这样的。尽管没有实验的支持和精确的形式，仍然有人相信它，似乎感情超过了理智。

弦理论的大肆宣扬使它成了探索物理学大问题的一条基本路线。在崇高的普林斯顿高等研究院享有永久职位的每个粒子物理学家几乎都是弦理论家，唯一的例外是几十年前来这儿的一位。在卡维里理论物理研究所也是如此。自1981年麦克阿瑟（Mac Arthur）学者计划开始以来，9个学者有8个成了弦理论家。在顶尖的大学物理系（伯克利、加州理工、哈佛、麻省理工、普林斯顿和斯坦福），1981年后获博士学位的22个粒子物理学终身教授中，有20个享有弦理论或相关方面的声誉。

弦理论如今在学术机构里独领风骚，年轻的理论物理学家如果不走进这个领域，几乎就等于自断前程。即使在宇宙学和粒子现象学等弦理论没有任何预言的领域，研究者们也常在讲话或文章的开头声称他们相信他们的工作将来可以通过弦理论推导出来。

有很好的理由把弦理论认真看作一种关于自然的假说，但这不等于说它是对的。我为弦理论工作过几年，因为我那时非常相信它，很想凭自己的手解决它的关键问题。我也相信除非我像专业人士那样熟悉它，否则我没有资格发表意见。同时，我也在其他方向做过一些工作，它们也有希望回答基本问题。结果，有人怀疑我在争论时有点儿两面派。有些弦理论家说我“反弦”，这不能说一点儿不对。如果不是曾经为它着迷，感觉它可能成为真理的一部分，我是不可能花那么多时间和精力去做弦理论研究的，也就不会在它的问题的激发下写三本书。我不会支持科学以外的任何事情，也不会反对任何事情，除非它威胁了科学。

但是，除了和同事的关系之外，还有很多事情也出了问题。为了研究，我们物理学家需要重要的资源，那主要来自我们的公民——通过税收或者基金。他们需要的回报只是希望有机会通过我们的肩膀看看我们是如何前进的，深化了多少关于我们共同的世界的知识。与公众沟通的物理学家，不论通过写作、谈话、电视还是网络，都有责任说出真相。我们必须谨慎地在讲成功的同时也讲失败。其实，真诚面对失败不会损害我们的事业，反而会促进它。毕竟，支持我们的人生活在现实世界，他们理解任何事业的进步都需要真正的冒险，也都可能遭受失败。

近年来，许多面向大众的图书和杂志都描述过理论物理学家正在探讨的新思想。有些叙述根本就没有用心解释新思想距离实验验证和数学证明还差多远。公众渴望知道宇宙的奥秘，我觉得有责任保证本书讲的故事都尊重事实。我希望把我们不能解决的各种问题都呈现出来，说清楚实验支持什么，不支持什么，并把事实与猜想区别开来。

首先，我们物理学家要对我们的未来负责。正如我后面要说的，科学基于一定的道德规范，而道德规范要求其实践者必须诚实。它还要求每个科学家应该是他所信仰的事物的法官，于是每个未经证实的思想在被证明之前将面对众多怀疑和批评。这反过来要求我们应该欢迎不同的方法走进科学群体。我们做研究是因为即使我们中最聪明的人也不知道问题的答案。答案经常在主流以外的某个方向。在那些情形，即使主流猜对了，科学的进步也需要那些抱不同观点的科学家们的支持。

科学需要在同一与多样之间达成微妙的平衡。因为我们很容易欺骗自己，因为答案未知，不论多么训练有素、多么精明的专家，都可能反对即将成功的方法。因此，为了科学的进步，科学群体必须支持任何一个问题的不同方法。

很多证据表明，这些基本原则在基础物理学中不再受人尊重了。虽然大家都赞成多样性的说法，做起来却不是那样。有些年轻的弦理论家告诉我，不论相信与否，他们感觉做弦理论研究很压抑，因为它在大学里成了通向教授职位的入场券。他们说的是真的：在美国，追求弦理论以外的基础物理学方法的理论家，几乎没有出路。最近15年，美国的研究型大学为做量子引力研究而非弦理论研究的年轻人一共给了三个助理教授的职位，而且给了同一个研究小组。当弦理论还在为科学争斗时，它在学术圈里已经赢了。

这伤害了科学，因为它抑制了其他方向的考察，而有些方法是很有希望的。尽管这些方法的投入不够多，但有的已经赶在了弦理论的前头，可能为实验提出了明确的预言，目前正在进行中。

1000多个最聪明、受过最好教育的科学家在最好的条件下研究的弦理论，怎么会面临失败的危险呢？这令我困惑了多年，不过现在我想我知道答案了。我认为将要失败的不是什么特别的理论，而是一种科学作风，它适合我们在20世纪中期遇到的问题，却不适合我们今天面临的基本问题。粒子物理学的标准模型是一种特殊科学作风的成功，从而在20世纪40年代独领风骚。它迥然不同于爱因斯坦、玻尔、海森伯、薛定谔和20世纪初的其他科学革命者的科学作风。他们的工作源于时间、空间和物质的最基本问题，他们将自己的工作视为他们所熟悉的更广大的哲学传统的一部分。

在由费曼、戴森等人发展起来的粒子物理学方法中，不需要再考虑基本的问题，这就使他们从量子物理学意义的争论中解放出来，而他们的前辈却一直纠缠于那些争论，并带来了30年的飞速进步。事情本应如此：解决不同的问题需要不同的研究风格。发挥已有框架的应用，与起初搭建那些框架相比，需要截然不同的思想和思想者。

不过，正如我下面要讲的，过去30年的教训是，我们眼下的问题不可能通过那种实用主义的科学路线来解决。为了让科学不断进步，我们要再次面对空间、时间和量子理论的基本问题。我们会看到，科学进步的方向是将理论带回实验来检验，引领这个方向的人，赶上了发现新思想比追赶新潮流更容易的时代，而且他们主要也是以20世纪初的先驱者们的风格做科学。

我想强调的是，我并不针对弦理论家个人，我知道他们有些是卓有成就的物理学家。我会第一个站出来说，他们有权利追求他们认为最有希望的研究。但我非常担心那样一种趋势，大家都在支持某一个研究方向，却冷落了其他有希望的方向。

正如我想说的，假如真理所在的方向需要我们重新思考关于空间、时间和量子世界的基本思想，那么那种趋势可能带来悲剧性的后果。