前言

我站在布魯塞爾大都會(huì)酒店宏偉的大堂，看著三位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者擠進(jìn)了電梯。

這個(gè)電梯可不好操控，它像一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)狀籠子，絞盤系統(tǒng)像伊桑巴德·金德姆·布魯內(nèi)爾（Isambard Kingdom Brunel）時(shí)代的產(chǎn)物。三天前，我次進(jìn)入電梯時(shí)，我感到自己似乎穿越到了過(guò)去。幸運(yùn)的是，至少，我讓它運(yùn)行了起來(lái)。

我為科學(xué)家們的處境感到尷尬。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望了一會(huì)兒，周圍宏偉的建筑分散了我的注意力。大都會(huì)酒店建于19世紀(jì)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(xì)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(jué)。事實(shí)上，酒店內(nèi)到處散發(fā)著令人舒適的燈光。酒店外，德布魯凱爾廣場(chǎng)，寒風(fēng)吹拂著從城市穿過(guò)。我欣賞著酒店旋轉(zhuǎn)門外12月的蕭索景色，感覺(jué)自己能永遠(yuǎn)站在那里。

幾位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者仍在電梯里苦苦掙扎，似乎沒(méi)人注意到他們的困境。我想，是否需要走過(guò)大廳并給他們提供幫助。當(dāng)我花時(shí)間關(guān)注電梯門時(shí)，發(fā)現(xiàn)電梯關(guān)門違背了邏輯乘客認(rèn)為電梯門關(guān)閉時(shí)會(huì)被自動(dòng)鎖住，但它并未被鎖住且需要你后再拉一下。我突然意識(shí)到，那些獲得諾貝爾獎(jiǎng)的學(xué)者們應(yīng)能自行解決這個(gè)問(wèn)題。

我偏向于認(rèn)為，科學(xué)家是重要的人，因?yàn)樗麄兡芙忉屛覀兩�活的世界，掌控宇宙運(yùn)行的規(guī)律。但也許這只是一種令人欣慰的妄想。離開(kāi)電梯鬧劇后，我會(huì)坐進(jìn)一輛出租車，身后留下的是我參加過(guò)的引人入勝的會(huì)議。引人入勝，不是因?yàn)闀?huì)議上的人們有了新的科學(xué)見(jiàn)解。恰恰相反，沒(méi)有任何新見(jiàn)解，沒(méi)有任何前進(jìn)方向，這反而使討論變得有趣。在科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中，完全沒(méi)有進(jìn)展并不一定是壞事，這通常意味著革命即將來(lái)臨。

會(huì)議討論的話題集中在弦理論，即一種將量子理論與愛(ài)因斯坦相對(duì)論聯(lián)系起來(lái)的理論嘗試。量子理論與相對(duì)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(dāng)然，也可能不是。在過(guò)去的3天，我一直在傾聽(tīng)一些當(dāng)今偉大的科學(xué)家討論，如何將相對(duì)論和量子理論結(jié)合起來(lái)。會(huì)議討論的結(jié)論是，直至弦理論誕生30多年后，我們?nèi)圆恢�道從哪里開(kāi)始著手。

這就是索爾維物理學(xué)會(huì)議，一個(gè)歷史內(nèi)涵非常豐富的會(huì)議。在1911年舉行的次索爾維會(huì)議上（即世界次物理學(xué)會(huì)議），代表們就新發(fā)現(xiàn)的放射性現(xiàn)象進(jìn)行了辯論。就在這個(gè)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(ài)因斯坦（Albert Einstein）就放射性物質(zhì)如何明顯地違反能源和動(dòng)量守恒定律進(jìn)行了辯論。放射性是一種異�，F(xiàn)象，它顯得非常不合理。量子理論的誕生終解決了這個(gè)問(wèn)題。然而，量子理論由于自己的奇特本質(zhì)也具有自身的問(wèn)題在1927年的索爾維會(huì)議上，愛(ài)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(nèi)斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）、約翰·馮·諾伊曼（Johnvon Neumann）在對(duì)放射性現(xiàn)象感到同樣困惑的情況下，坐下來(lái)討論了新的物理學(xué)定律。

這是科學(xué)史上一個(gè)不平凡的時(shí)刻。量子理論包含了一種新穎的觀點(diǎn)，即自然界中的某些事物是完全隨機(jī)的，沒(méi)有任何原因。這讓愛(ài)因斯坦和玻爾感到郁悶，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這毫無(wú)道理。因此，他們將更多的時(shí)間花在了正式討論之外，爭(zhēng)論這一切意味著什么。他們采用了完全不同的哲學(xué)方法處理這個(gè)謎團(tuán)。對(duì)玻爾而言，這意味著某些事情可能超出了科學(xué)的范疇；對(duì)愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō)，這意味著物理學(xué)理論出了問(wèn)題，正是在這家酒店，愛(ài)因斯坦發(fā)表了他的名言，上帝不擲骰子。波爾的反應(yīng)正視了科學(xué)家們面臨的挫折，即他們不能制定規(guī)則。愛(ài)因斯坦，波爾說(shuō)，請(qǐng)停止告訴上帝，他該怎么做。

他們都未能活著看到一個(gè)令人滿意的解決方案出現(xiàn)的那天，事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題至今也未能得到解決。如果一定要在第23屆索爾維會(huì)議上找到代表們達(dá)成的共識(shí)，那就是他們認(rèn)為波爾提出的科學(xué)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(xué)家（他們也是世界上偉大的思想者）認(rèn)為，我們永遠(yuǎn)不能完全理解宇宙。萬(wàn)物理論的其他探求者認(rèn)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(dǎo)致了這種非同尋常的情況？這又是一個(gè)異�，F(xiàn)象。

1997年，一個(gè)異�，F(xiàn)象被人們發(fā)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)來(lái)自遙遠(yuǎn)超新星光線的分析，天文學(xué)家得出了一個(gè)令人吃驚的結(jié)論宇宙正在膨脹，且這種膨脹正變得越來(lái)越快。這一出乎意料的發(fā)現(xiàn)震驚了宇宙學(xué)家，沒(méi)人知道這背后的原理。他們只能說(shuō)，存在一些神秘的暗能量正在擴(kuò)張宇宙。

這種異常，即一個(gè)看似簡(jiǎn)單的觀察結(jié)果使弦理論陷入了困境。這個(gè)現(xiàn)象削弱了弦理論的支持者。簡(jiǎn)言之，他們無(wú)法解釋這個(gè)現(xiàn)象，許多該理論的支持者認(rèn)為，他們應(yīng)停止嘗試。有一個(gè)直截了當(dāng)?shù)拇鸢笖[在我們面前，他們說(shuō)，我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個(gè)，每個(gè)宇宙都有自己不同的特征參數(shù)。他們認(rèn)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(fèi)時(shí)間。

但事實(shí)并非如此。在這個(gè)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(kù)恩（Thomas Kuhn）在20世紀(jì)60年代早期撰寫(xiě)《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》時(shí)，他想研究科學(xué)史，為科學(xué)發(fā)現(xiàn)提供線索。那些線索讓他發(fā)明了一個(gè)術(shù)語(yǔ)（現(xiàn)在看來(lái)，已是陳詞濫調(diào)）：范式轉(zhuǎn)換�？茖W(xué)家們依據(jù)自己心中認(rèn)為世界是如何運(yùn)行的想法開(kāi)展工作。無(wú)論實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上提出。事實(shí)上，一定會(huì)有一些證據(jù)與想法不符。起初，這些證據(jù)會(huì)遭到忽視或懈�。蝗欢�，這些異常終會(huì)堆積如山，以至于不能再被忽視或被懈怠。那時(shí)，危機(jī)就爆發(fā)了。

庫(kù)恩說(shuō)，危機(jī)之后，很快就會(huì)出現(xiàn)范式轉(zhuǎn)換，每人都會(huì)以全新的方式看待這個(gè)世界。因此，人們?cè)杏�出了像相�?duì)論、量子理論和板塊構(gòu)造理論那樣的思想。

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

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

科學(xué)正掌握著宇宙運(yùn)行的規(guī)律，這的確令人欣慰，但事實(shí)卻描述了一個(gè)不同的故事暗物質(zhì)和暗能量，占據(jù)了我們宇宙96％的組成。兩個(gè)異常的科學(xué)結(jié)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(xué)家現(xiàn)在或許已從庫(kù)恩危機(jī)中走了出來(lái)，正在重塑我們的宇宙也許，他們某日能設(shè)法解決范式轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的問(wèn)題。

其他的同樣令人激動(dòng)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(shí)真相更近的那一天。（1）安慰劑效應(yīng)是存在的：精心策劃、嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)多次證明調(diào)整精神狀態(tài)可以影響人體的生物化學(xué)反應(yīng)，以消除疼痛并產(chǎn)生令人吃驚的醫(yī)療效果。如同人們對(duì)暗物質(zhì)的理解，除上述現(xiàn)象之外，沒(méi)人能確定安慰劑效應(yīng)真的存在。（2）冷聚變實(shí)驗(yàn)，即在常溫條件下金屬原子發(fā)生了核反應(yīng)，安全地釋放出比輸入更多的能量，該實(shí)驗(yàn)受到了將近20年的懷疑。近，美國(guó)能源部宣布，可信的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，新一輪的冷聚變實(shí)驗(yàn)研究值得資助。問(wèn)題是，冷聚變現(xiàn)象與所有現(xiàn)代物理學(xué)的認(rèn)知格格不入人們還不能解釋它為何會(huì)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(xué)理論，或許能對(duì)科學(xué)的許多方面產(chǎn)生巨大影響。（3）來(lái)自外太空智慧生命的信號(hào)，已過(guò)去了30年仍無(wú)法得到解釋。（4）盡管存在相反的科學(xué)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(xué)理論解釋性和死亡的起源時(shí)遇到了難題……問(wèn)題列表還在繼續(xù)。

哲學(xué)家卡爾·波普爾（Karl Popper）曾（或許是殘忍地）說(shuō)，科學(xué)可能被描述為系統(tǒng)的、過(guò)度簡(jiǎn)化的藝術(shù)。雖然科學(xué)本身是一個(gè)過(guò)度簡(jiǎn)化的產(chǎn)物，然而，人們?cè)诳茖W(xué)研究中仍需保持十分謙虛的態(tài)度。事實(shí)上，科學(xué)家們常常忽略這點(diǎn)。他們通常認(rèn)為，似乎一切都在他們的能力范圍之內(nèi)。暗能量被認(rèn)為是物理學(xué)中令人尷尬的問(wèn)題，但事實(shí)并非如此，它也是物理學(xué)中的機(jī)會(huì)它讓我們有理由去檢驗(yàn)現(xiàn)存的過(guò)度簡(jiǎn)化的理論，嘗試修正并將我們帶入一種新的認(rèn)知狀態(tài)。科學(xué)的未來(lái)取決于認(rèn)識(shí)那些看起來(lái)沒(méi)有意義的事物，我們解釋異常現(xiàn)象的嘗試正是推動(dòng)科學(xué)前進(jìn)的動(dòng)力。

16世紀(jì)，一系列天體運(yùn)行的異�，F(xiàn)象導(dǎo)致天文學(xué)家尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）意識(shí)到，地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)而不是相反。18世紀(jì)70年代，化學(xué)家安東尼·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）和約瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷出氧氣的存在。這些結(jié)果都違背了當(dāng)時(shí)的所有理論。幾十年來(lái)，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(gòu)造和大陸漂移理論。這一個(gè)觀察結(jié)果消除了地質(zhì)科學(xué)研究拼湊的性質(zhì)，并形成了一個(gè)統(tǒng)一的理論，開(kāi)辟了人們對(duì)數(shù)10億年地球歷史的研究領(lǐng)域。查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin）在生物學(xué)領(lǐng)域做了類似的壯舉，建立了自然選擇進(jìn)化理論。人們以往只能對(duì)地球上各樣的生命進(jìn)行評(píng)論，而不能將它們聯(lián)系在一起的日子突然結(jié)束了。這不僅是實(shí)驗(yàn)和觀察的問(wèn)題，這是一系列智力活動(dòng)的飛躍。例如，兩種理論的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致阿爾伯特·愛(ài)因斯坦建立了相對(duì)論。這是一種革命性的理論，它永遠(yuǎn)地改變了我們對(duì)空間、時(shí)間和浩瀚宇宙的看法。

愛(ài)因斯坦并未因相對(duì)論獲得諾貝爾獎(jiǎng)，而是另一個(gè)異常現(xiàn)象，熱輻射的奇怪本質(zhì)給他帶來(lái)了科學(xué)的終極榮譽(yù)。馬克斯·普朗克（Max Planck）觀察黑體輻射后提出，輻射可以被認(rèn)為是以塊狀或量子形式存在的。對(duì)普朗克而言，這種量子理論只是一個(gè)簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)技巧，但愛(ài)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(ài)因斯坦證明了光線是量子化的而且，實(shí)驗(yàn)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(shuō)明了宇宙的基石是以量子化組成的，這一發(fā)現(xiàn)使愛(ài)因斯坦獲得了1922年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)可不是一切問(wèn)題的答案我在大都會(huì)酒店大廳的所見(jiàn)非常清晰地說(shuō)明了這點(diǎn)。為什么這三個(gè)人，當(dāng)代人中聰明的三個(gè)人，不能看到明顯的電梯門解決方案？我開(kāi)始暢想，愛(ài)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(duì)科學(xué)家而言，承認(rèn)被電梯門卡住并不容易。關(guān)上電梯門是邁向新的、令人興奮的道路的步，然而，科學(xué)家們已失去了去認(rèn)識(shí)它的習(xí)慣。相對(duì)的，一旦你做到了，并讓你的同事幫助解決棘手的問(wèn)題，而不是傲慢地忽略它，你將能繼續(xù)自己的旅程。在科學(xué)研究中遇到障礙或許是你即將邁出一大步的重要標(biāo)志。

在某種程度上，沒(méi)有意義的事情或許是重要的事情。