宇宙看起来是由一位数学家建造的

爱德华·威腾（Edward Witten）教授有着一个非常不同寻常且辉煌的职业发展轨迹。他在大学里学习的是历史专业，后来还曾经帮助一位竞选人竞选美国总统。但他随后认识到了自己的兴趣和天才都在数学和物理学方面，于是转而进行数学和理论物理学研究。

因为在理论物理学研究中对数学领域做出了极大贡献，威腾在1990年获得了数学领域的最高荣誉“菲尔茨奖”（Fields Medal），他也成为至今为止唯一一位获得过菲尔茨奖的物理学家。他被公认是开启了“第二次超弦革命”的领军人物，也是创立了“M理论”的顶尖学者，甚至被很多人认为是继爱因斯坦之后世界上最重要的理论物理学家。威腾现在在普林斯顿高等研究院担任数学物理学教授。关于理论物理学研究等话题，威滕教授接受了本刊的专访。

三联生活周刊：你如何简单介绍你的研究领域以及其重要性？

威腾：进入到20世纪之后，物理学家们发展出了一套全新的，且出人意料的对于自然界的理解。我们有了神奇的量子理论来描述原子以及亚原子领域；另一方面，爱因斯坦的相对论描述了当物体在高速运动或者具有强引力场时的情景，这同样神奇。

在此基础上，科学家已经取得了很大的进步，但是谜题依然存在——特别是想要把量子理论和相对论统一起来非常困难。我对这些问题非常感兴趣，并且希望由此发现自然界的基本定律。

三联生活周刊：作为物理学家，你有着非常不同寻常的职业路径。是什么原因让你做出了一个彻底的转变，从一个历史专业的学生变成一个理论物理学家？

威腾：虽然有点晚，但是后来我意识到我与生俱来的才能在于数学和物理，我应该去发挥我的才能。

三联生活周刊：几十年来，物理学家们把统一量子理论和相对论这个目标称为物理学的“圣杯”。为什么这个问题如此艰难？

威腾：其中的一个原因在于实验能够提供的线索非常少，因为在实际中我们应用量子理论和相对论是在完全不同的领域——量子理论适用于原子和亚原子领域，而相对论则适用于恒星、星系，以及研究宇宙整体。20世纪的物理学本身就是奇怪且出人意料的。

三联生活周刊：你被认为是世界杰出的弦论学家，也是“第二次超弦革命”的发起人。那么你能否解释一下为什么弦论被认为是统一量子理论和相对论的最佳候选理论？

威腾：想要深度地解释“为什么”是非常困难的。从实际角度来说，弦论实际上是把我们认为的基础粒子看作“弦”（strings），（通过这样的看法）那些在通过其他方法进行统一量子理论和相对论时产生的无限就消失了，而很多好的东西则涌现出来。我们还没有对弦论有彻底的研究，因此现在还不能对于“为什么”提出一个令人满意的解释。

三联生活周刊：作为菲尔茨奖得主，你如何理解物理学和数学之间的关系？我们又该如何分辨“数学事实”和“物理学事实”？比如说，弦论学家们认为基本粒子实际上是“弦”的不同振动状态——这种“弦”是一种物理实在，还是一种数学抽象？

威腾：如果弦论是正确的，那么“弦”就是客观存在的，而且在理论上一个人可以通过望远镜看到“弦”穿过整个天空。至于物理学和数学的关系，这确实很令人吃惊。看起来自然界的定律都是由非常微妙的数学语言写成的。所以我会开玩笑似的说，宇宙看起来是由一位数学家建造的。

三联生活周刊：可能大多数人会认为在理论物理学研究中最困难的部分在于数学。而作为一个菲尔茨奖得主，对你来说理论物理学研究最大的障碍是什么？

威腾：在研究中最困难的部分就在于找到一个你可以对其做出贡献的合适的问题——这个问题必须足够简单，所以能够被解决；也必须足够困难，所以值得被解决。

三联生活周刊：你曾经说过你的第一个研究题目来自导师戴维·格罗斯（David Gross，2004年诺贝尔物理学奖得主）——对量子色动力学（QCD）领域的一个问题进行更精确的计算。但是在当时并没有足够的实验数据供你检验计算结果。

威腾：在大约50年前我还是研究生的时候，当时关于量子色动力学领域的实验数据确实非常少。相比之下现在的实验数据要更完整了。但实际上当时我想要解决的有关夸克禁闭的问题是非常困难的。以我的标准来看，直到现在我们也没有解决这个问题。

三联生活周刊：现在有些科学家担心，理论物理学的预测已经超出了任何实验可以达到的范围，那么我们又该如何判断弦论/超弦理论作为物理学理论的成功或是失败？

威腾：确实，现在物理学实验已经发展到了很难继续进步的阶段。但我有理由相信依靠理论和实验的结合，仍然可能做出对弦论决定性的判断。不过确实有这种可能，即便弦论是正确的，也仍然无法被实验证实。有时候人需要好运气。有时我也会肯定地说，如果我们不去尝试，我们就永远都走不出现在物理学的理论框架。

三联生活周刊：理论物理学是在20世纪初出现的，它在某种意义上颠覆了从牛顿时代开始所建立的研究范式（通过实验总结数学规律，推导自然定律）。你是否认为现代理论物理学家已经把理论物理学推向了极致，甚至超出了传统“物理学”的领域，而更接近古希腊时代的形而上学？

威腾：我不赞同这个说法。不过我们确实在纠缠于一些非常复杂的想法之中。

三联生活周刊：有些人并不满足于所谓的“弦论景观”（string landscape）——如果一个人可以从一个理论中推导出他想要的任何结果，那么这个理论就不应该被认为是科学理论。你对这样的论述有何看法？

威腾：我也曾经因为“弦论景观”而感到烦恼，因为如果弦论是对宇宙的正确解释，那么可能就说明宇宙过于复杂而无法被理解。如果我们能够发现一个不同的解释，让“弦论景观”从此消失，我会非常高兴。不过在更成熟一些之后，我对于“弦论景观”不再像是以前那么烦恼了。我会不大情愿地承认宇宙并不容易被理解。（注：所谓“弦论景观”，是弦论在发展到一定阶段之后，人们发现弦论可能存在无穷多个解，因此也就可以解释无穷多的宇宙现象。很多人认为这在某种意义上说明弦论缺乏作为一个科学理论的精确性和可证伪性。）

三联生活周刊：爱因斯坦曾经在还没有认识到强相互作用和弱相互作用存在的情况下追求一种统一引力和电磁力的大统一理论。我们现在有没有可能也处于一个相似的情况之中？毕竟我们只理解了宇宙的一小部分，而对于暗物质和暗能量几乎一无所知。

威腾：爱因斯坦当时确实缺少一些寻找大统一理论的必要线索，而我们现在已经比爱因斯坦理解得更多。不过完全有可能，我们处于和爱因斯坦相似的情况，缺少理解整个宇宙的某些重要线索。 物理威腾