Shut Up and Calculate (閉上嘴,動筆去算)
最近大神Nima在康奈爾大學做了一個面向公眾的講座,題目就是“Three Cheers for Shut Up and Calculate in Fundamental Physics”。 比較遺憾的是,網上并沒有講座的錄像,也沒有講座的講義。不過很慶幸的是在Peter Woit 和 Motl的博客上都有對這個講座的評論。這兩個人是死對頭(Tom and Jerry那種),經常在博客上互相抨擊(Motl是大神級別的弦論學家,Peter Woit是“臭名昭著”的反弦論主義者)。Motl自稱雖然也沒有看過Nima的講座,但是通過他們多年的交流和交情,他可以推測講座的內容,并寫了一篇長文 “2.7 cheers for shut up and calculate”。文章很有意思,暗合我內心對物理的看法的一種轉變。這里算是對那篇博文某種程度上的“轉譯”還有就是對自己想法,心境的一種記錄。所以我只代表自己對文章的理解,任何可能的錯誤都來自我的偏見,感興趣的朋友可以看Motl的原文還有如果找到Nima的講座,歡迎@我。
先錄最近微博上看過的一個段子:“費曼說,相對論流行以后,很多哲學家跳出來說“坐標系是相對的,這難道不是最自然的哲學要求嗎?這個我們早就知道了!”可是如果你告訴他們光速在所有坐標系下不變,他們就會目瞪口呆。所以真正的科學家其實比“想象家”更有想象力。”(轉載李淼的微博)
再錄一個我自己親身經歷的段子:一次上信息課的時候,教授不知怎么就談到弦論學家了。學生問他們是做什么的,教授說他們算東西(they compute),然后大家就一起會心的笑起來。我知道教授的弦外音是,弦論學家的工作往往是計算很復雜的東西,但是對于他們算的東西意義可能并不完全知道。那個教授我很喜歡的,雖然不是費曼的嫡傳學生,但是他是在費曼還在的加州理工畢業的。我也總覺得他有一點費曼的影子,他現在是做信息, inference 還有熵的,他還有他自己從信息角度出發的對量子力學的闡釋,大概是怎么通過最大熵來推導薛定諤方程。
其實當時在課堂上,作為系里弦論組的一員心里還是有些尷尬,但是以我當時的想法的心境,又覺得他說的很有道理,無從反駁。作為從小看愛因斯坦和費曼的中二物理菜鳥,我以前一直以為物理就是那種天才的靈光乍現,還有就是天馬行空的物理思維實驗。當自己真正做物理的時候,發現完全不是那回事,很多的時候是在數學的泥沼里掙扎,還有對自己算出的結果意義的懷疑和不屑中。慢慢地我卻喜歡上了這種“可以計算”的樂趣。但是菜鳥就是菜鳥。如同玩一個游戲,一個菜鳥和一個pro高端玩家在這個游戲里的樂趣是完全不同的,可以說他們玩的完全不是一個游戲。在體會到高端玩家的快樂的之前,我一點也不想放棄離開。抱歉說了一些牢騷和廢話,下面開始正題。
一般有兩種類型的物理學家,一種為提問題的人(asker or seer), 他們可以在發現物理概念之間的矛盾或是通過從另一角度對物理概念的理解來把物理推向更遠或是提出新的推論和假設。另一類人為解決問題的人(solver),他們是想在把物理問題在數學方面正規化,從而只在數學的層面上解決可以被數學回答的問題。也有人(Freeman Dyson)把這兩種人分別稱為鳥和青蛙。Shut Up and Calculate當然就是青蛙們的實用哲學。
理想的情況下,應該像鳥們那樣做研究,在頭腦風暴里,理清正確的物理概念和邏輯,像偵探一樣,把所有的證據綜合起來得到一個合理的解釋然后帥氣的說出那句:真相只有一個。然后把剩下的工作或是不重要的細節都交給不知名的小警員(例如研究生)就好了。
但實際情況是從一個理論的雛形到最終理論的形成是一個十分漫長的過程。如果現實的案件,真相往往是在大量的走訪還有證據收集后漸漸產生的。在案件的開始走訪還有證據的收集很多時候又是所謂的鳥槍法。為了查明嫌疑人的行蹤,你可能要看所有可能的監控錄像。你可能抱怨你不是在看偵探推理劇而是刑偵劇,證據收集和走訪并不需要天才的偵探和出人意料的推理而是按部就班的照本宣科。類似地這也是對很多理論工作的一個抱怨,你不是在做物理,而是純數學而已:你不過是在解一個偏微分方程,你不過是在解矩陣的本征值等等。你可能說這些青蛙們蹦的不夠高,看不到整個完整的物理圖像。比如弦論,從80年代開始就被稱為可以解釋一切的物理理論,但是至今為止弦論還是沒有一個普遍接受的非微擾的構建(AdS/CFT可能是)。
但是Shut Up and Calculate背后的一個觀點是僅僅通過物理圖像是不夠理解物理的,對于物理理論更深層次理解來自數學。人類的語言有的時候是不足夠理解真正的物理的。在夜半更深望著滿天繁星我捫心自問,我真的懂量子力學嗎?這個時候唯一可以自我確信還有安慰的就是自己解決過的一個又一個的例子和問題,我可以計算氫原子的能級,自旋,可以計算隧穿的概率還有散射振幅。而且我知道這些計算結果都得到了實驗的證實。盡管我還是不確定我懂的量子力學,但是我至少我知道如果依靠數學可以睡個好覺,不用去思考哲學上的形而上。我并不是逃避這類問題,有些人可能這些形而上的問題才是真正的理論物理,什么是時空?什么是波函數?什么是自旋?等等等。所有關于這些的討論我都感興趣,但是我真正對待很尊重的問題是那些提供了具體的解決方向的。換句話來說,沒有答案的問題不是問題;有答案但是完全不知道如何去尋找的問題也不是問題。一些所謂的“民科”的詬病不是他們不夠聰明,而是他們忽視現有的答案,反而自命不凡的提出自己的問題還有自己所謂的答案。并不是說他們突破正統的物理不對,讓人氣憤的是他們對那些已有的答案的忽視和偏見。
Motl最后還表達他對物理未來一種擔憂。我還是直接翻譯的話吧:“如果你在youtobe上搜索 量子力學,排在最前面的視頻有大概60萬的點擊率。可是對于在拿過目前理論物理界最豐厚300萬Milner物理突破大獎中最為迷人最為有活力的Nima,他的關于基本物理定律的視頻的點擊率可能連之前的視頻的一個零頭都達不到。。。。。。。那60萬的觀看者并不僅僅是普通物理愛好者,還包括很多博士,甚至物理博士,還有其他科學新聞記者,科學機構的工作人員。但是當對物理感興趣充滿好奇的孩子還有學生想要真正了解物理的時候,他們得到卻只是垃圾。以我對于社會的觀察,那些執著不忘初心知道自己在做什么的物理學家正在慢慢滅絕,被那些假教授假科學家排斥驅逐,而這些叫獸們卻慢慢聯合在一起統治起科學界。那些有前途稱為出色物理學的孩子在成長的過程中不得不面對各種陷阱,虛假的信息,打擊還有威脅,究極有多少人可以堅持到最后呢?”
Molt的這番話還真有些痛心疾首悲天憫人了。老板說,學術這條道路就像長征,人越走越少。最后成不成佛都還是要走一遭的。