前言

我站在布魯塞爾大都會酒店宏偉的大堂，看著三位諾貝爾獎獲得者擠進了電梯。

這個電梯可不好操控，它像一個開放的網(wǎng)狀籠子，絞盤系統(tǒng)像伊桑巴德·金德姆·布魯內爾（Isambard Kingdom Brunel）時代的產(chǎn)物。三天前，我次進入電梯時，我感到自己似乎穿越到了過去。幸運的是，至少，我讓它運行了起來。

我為科學家們的處境感到尷尬。遠遠望了一會兒，周圍宏偉的建筑分散了我的注意力。大都會酒店建于19世紀末，幾乎華麗得荒謬。墻壁上鑲嵌著巨大的大理石板，天花板上裝飾著精細而美麗的金色和鼠尾草綠色幾何圖案。閃閃發(fā)亮的水晶吊燈散發(fā)著溫暖的光，讓我想蜷縮于燈光下睡覺。事實上，酒店內到處散發(fā)著令人舒適的燈光。酒店外，德布魯凱爾廣場，寒風吹拂著從城市穿過。我欣賞著酒店旋轉門外12月的蕭索景色，感覺自己能永遠站在那里。

幾位諾貝爾獎獲得者仍在電梯里苦苦掙扎，似乎沒人注意到他們的困境。我想，是否需要走過大廳并給他們提供幫助。當我花時間關注電梯門時，發(fā)現(xiàn)電梯關門違背了邏輯乘客認為電梯門關閉時會被自動鎖住，但它并未被鎖住且需要你后再拉一下。我突然意識到，那些獲得諾貝爾獎的學者們應能自行解決這個問題。

我偏向于認為，科學家是重要的人，因為他們能解釋我們生活的世界，掌控宇宙運行的規(guī)律。但也許這只是一種令人欣慰的妄想。離開電梯鬧劇后，我會坐進一輛出租車，身后留下的是我參加過的引人入勝的會議。引人入勝，不是因為會議上的人們有了新的科學見解。恰恰相反，沒有任何新見解，沒有任何前進方向，這反而使討論變得有趣。在科學的發(fā)展進程中，完全沒有進展并不一定是壞事，這通常意味著革命即將來臨。

會議討論的話題集中在弦理論，即一種將量子理論與愛因斯坦相對論聯(lián)系起來的理論嘗試。量子理論與相對論是不相容的，我們需要重新修訂它們才能正確描述宇宙。弦理論可能是我們好的選擇；當然，也可能不是。在過去的3天，我一直在傾聽一些當今偉大的科學家討論，如何將相對論和量子理論結合起來。會議討論的結論是，直至弦理論誕生30多年后，我們仍不知道從哪里開始著手。

這就是索爾維物理學會議，一個歷史內涵非常豐富的會議。在1911年舉行的次索爾維會議上（即世界次物理學會議），代表們就新發(fā)現(xiàn)的放射性現(xiàn)象進行了辯論。就在這個酒店，瑪麗·居里（Marie Curie）、亨德里克·洛倫茲（Hendrik Lorentz）和年輕的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）就放射性物質如何明顯地違反能源和動量守恒定律進行了辯論。放射性是一種異常現(xiàn)象，它顯得非常不合理。量子理論的誕生終解決了這個問題。然而，量子理論由于自己的奇特本質也具有自身的問題在1927年的索爾維會議上，愛因斯坦和尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）、洛倫茲（Lorentz）、埃爾溫·薛定諤（Erwin Schrdinger）、歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）、約翰·馮·諾伊曼（Johnvon Neumann）在對放射性現(xiàn)象感到同樣困惑的情況下，坐下來討論了新的物理學定律。

這是科學史上一個不平凡的時刻。量子理論包含了一種新穎的觀點，即自然界中的某些事物是完全隨機的，沒有任何原因。這讓愛因斯坦和玻爾感到郁悶，因為他們認為這毫無道理。因此，他們將更多的時間花在了正式討論之外，爭論這一切意味著什么。他們采用了完全不同的哲學方法處理這個謎團。對玻爾而言，這意味著某些事情可能超出了科學的范疇；對愛因斯坦來說，這意味著物理學理論出了問題，正是在這家酒店，愛因斯坦發(fā)表了他的名言，上帝不擲骰子。波爾的反應正視了科學家們面臨的挫折，即他們不能制定規(guī)則。愛因斯坦，波爾說，請停止告訴上帝，他該怎么做。

他們都未能活著看到一個令人滿意的解決方案出現(xiàn)的那天，事實上，這個問題至今也未能得到解決。如果一定要在第23屆索爾維會議上找到代表們達成的共識，那就是他們認為波爾提出的科學有局限性的看法似乎具有正確性。現(xiàn)存的半數(shù)弦理論學家（他們也是世界上偉大的思想者）認為，我們永遠不能完全理解宇宙。萬物理論的其他探求者認為，我們一定能找到一些合理的解釋。但是，這些探求者不知在哪里可以找到。是什么導致了這種非同尋常的情況？這又是一個異�，F(xiàn)象。

1997年，一個異�，F(xiàn)象被人們發(fā)現(xiàn)。通過對來自遙遠超新星光線的分析，天文學家得出了一個令人吃驚的結論宇宙正在膨脹，且這種膨脹正變得越來越快。這一出乎意料的發(fā)現(xiàn)震驚了宇宙學家，沒人知道這背后的原理。他們只能說，存在一些神秘的暗能量正在擴張宇宙。

這種異常，即一個看似簡單的觀察結果使弦理論陷入了困境。這個現(xiàn)象削弱了弦理論的支持者。簡言之，他們無法解釋這個現(xiàn)象，許多該理論的支持者認為，他們應停止嘗試。有一個直截了當?shù)拇鸢笖[在我們面前，他們說，我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個，每個宇宙都有自己不同的特征參數(shù)。他們認為，在我們的宇宙中試圖找出其他宇宙為何具備自身特征的原因，完全是浪費時間。

但事實并非如此。在這個異常以及其他的異常中，都存在一些鼓舞人心的事情。托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）在20世紀60年代早期撰寫《科學革命的結構》時，他想研究科學史，為科學發(fā)現(xiàn)提供線索。那些線索讓他發(fā)明了一個術語（現(xiàn)在看來，已是陳詞濫調）：范式轉換�？茖W家們依據(jù)自己心中認為世界是如何運行的想法開展工作。無論實驗性還是理論性，他們所做的一切都是在這一系列思想的基礎上提出。事實上，一定會有一些證據(jù)與想法不符。起初，這些證據(jù)會遭到忽視或懈��；然而，這些異常終會堆積如山，以至于不能再被忽視或被懈怠。那時，危機就爆發(fā)了。

庫恩說，危機之后，很快就會出現(xiàn)范式轉換，每人都會以全新的方式看待這個世界。因此，人們孕育出了像相對論、量子理論和板塊構造理論那樣的思想。

暗能量的發(fā)現(xiàn)是另一個危機。你可以看到，暗能量的存在令人沮喪，它暗示著科學的發(fā)展已陷入僵局。同時，它也能令人興奮，鼓舞人心�，F(xiàn)在，人們已擁有了一些發(fā)現(xiàn)，或許會在不久的將來取得突破。更令人興奮的是，暗能量并非我們時代的異�，F(xiàn)象，更非獨特的。

暗能量并非宇宙學中的異�，F(xiàn)象，另一異�，F(xiàn)象是暗物質，在20世紀30年代被首次發(fā)現(xiàn)。幾乎完全遵循庫恩范式的模板，暗物質被忽略了將近40年。華盛頓特區(qū)卡內基研究所的天文學家維拉·魯賓（Vera Rubin）明確指出了它的存在，并警示人們關注。20世紀70年代早期，魯賓發(fā)現(xiàn)，星系的形狀、大小和旋轉提示星系間的吸引力存在問題，或者說空間中的物質比我們看到的要多得多。沒人想去否定牛頓的萬有引力定律，但我們確實對暗物質知之甚少。

科學正掌握著宇宙運行的規(guī)律，這的確令人欣慰，但事實卻描述了一個不同的故事暗物質和暗能量，占據(jù)了我們宇宙96％的組成。兩個異常的科學結果告訴我們，我們只能看到被我們稱為宇宙的世界的一小部分。好消息是，宇宙學家現(xiàn)在或許已從庫恩危機中走了出來，正在重塑我們的宇宙也許，他們某日能設法解決范式轉換導致的問題。

其他的同樣令人激動的異�，F(xiàn)象，也等待著革命性變革的那一天，或許等著我們的注意力距離事實真相更近的那一天。（1）安慰劑效應是存在的：精心策劃、嚴格控制的實驗多次證明調整精神狀態(tài)可以影響人體的生物化學反應，以消除疼痛并產(chǎn)生令人吃驚的醫(yī)療效果。如同人們對暗物質的理解，除上述現(xiàn)象之外，沒人能確定安慰劑效應真的存在。（2）冷聚變實驗，即在常溫條件下金屬原子發(fā)生了核反應，安全地釋放出比輸入更多的能量，該實驗受到了將近20年的懷疑。近，美國能源部宣布，可信的實驗證據(jù)表明，新一輪的冷聚變實驗研究值得資助。問題是，冷聚變現(xiàn)象與所有現(xiàn)代物理學的認知格格不入人們還不能解釋它為何會發(fā)生，甚至不能提供它發(fā)生的確切證據(jù)。但它仍然值得研究，我們的發(fā)現(xiàn)暗示，存在一種新的、更深層次的物理學理論，或許能對科學的許多方面產(chǎn)生巨大影響。（3）來自外太空智慧生命的信號，已過去了30年仍無法得到解釋。（4）盡管存在相反的科學證據(jù)，但我們的自由意志是否存在仍然是謎。（5）被未知力量推離軌道的航天器。（5）我們用好的生物學理論解釋性和死亡的起源時遇到了難題……問題列表還在繼續(xù)。

哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）曾（或許是殘忍地）說，科學可能被描述為系統(tǒng)的、過度簡化的藝術。雖然科學本身是一個過度簡化的產(chǎn)物，然而，人們在科學研究中仍需保持十分謙虛的態(tài)度。事實上，科學家們常常忽略這點。他們通常認為，似乎一切都在他們的能力范圍之內。暗能量被認為是物理學中令人尷尬的問題，但事實并非如此，它也是物理學中的機會它讓我們有理由去檢驗現(xiàn)存的過度簡化的理論，嘗試修正并將我們帶入一種新的認知狀態(tài)。科學的未來取決于認識那些看起來沒有意義的事物，我們解釋異常現(xiàn)象的嘗試正是推動科學前進的動力。

16世紀，一系列天體運行的異�，F(xiàn)象導致天文學家尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）意識到，地球圍繞太陽旋轉而不是相反。18世紀70年代，化學家安東尼·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）和約瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）通過實驗結果推斷出氧氣的存在。這些結果都違背了當時的所有理論。幾十年來，很多人注意到南美洲東海岸和非洲西海岸之間的形狀具有相似性。但直到1915年才有人指出，這或許不是巧合。阿爾弗雷德·魏格納（Alfred Wegener）具有洞察力的觀察形成了我們的板塊構造和大陸漂移理論。這一個觀察結果消除了地質科學研究拼湊的性質，并形成了一個統(tǒng)一的理論，開辟了人們對數(shù)10億年地球歷史的研究領域。查爾斯·達爾文（Charles Darwin）在生物學領域做了類似的壯舉，建立了自然選擇進化理論。人們以往只能對地球上各樣的生命進行評論，而不能將它們聯(lián)系在一起的日子突然結束了。這不僅是實驗和觀察的問題，這是一系列智力活動的飛躍。例如，兩種理論的不協(xié)調導致阿爾伯特·愛因斯坦建立了相對論。這是一種革命性的理論，它永遠地改變了我們對空間、時間和浩瀚宇宙的看法。

愛因斯坦并未因相對論獲得諾貝爾獎，而是另一個異�，F(xiàn)象，熱輻射的奇怪本質給他帶來了科學的終極榮譽。馬克斯·普朗克（Max Planck）觀察黑體輻射后提出，輻射可以被認為是以塊狀或量子形式存在的。對普朗克而言，這種量子理論只是一個簡潔的數(shù)學技巧，但愛因斯坦用它證明了更多的現(xiàn)象。受普朗克研究的啟發(fā)，愛因斯坦證明了光線是量子化的而且，實驗揭示了光線的能量以量子狀態(tài)釋放。正是這一發(fā)現(xiàn)，說明了宇宙的基石是以量子化組成的，這一發(fā)現(xiàn)使愛因斯坦獲得了1922年的諾貝爾物理學獎。諾貝爾物理學獎可不是一切問題的答案我在大都會酒店大廳的所見非常清晰地說明了這點。為什么這三個人，當代人中聰明的三個人，不能看到明顯的電梯門解決方案？我開始暢想，愛因斯坦在這種情況下是否也是在電梯里掙扎。如果他也是這么做的，那么，即便他曾向的上帝揮舞拳頭，此刻的他也只能呼救。

對科學家而言，承認被電梯門卡住并不容易。關上電梯門是邁向新的、令人興奮的道路的步，然而，科學家們已失去了去認識它的習慣。相對的，一旦你做到了，并讓你的同事幫助解決棘手的問題，而不是傲慢地忽略它，你將能繼續(xù)自己的旅程。在科學研究中遇到障礙或許是你即將邁出一大步的重要標志。

在某種程度上，沒有意義的事情或許是重要的事情。