【物理哲思录】物理学需要哲学，但不需要哲学家！：【物理哲思录】物理学需要

原标题：【物理哲思录】物理学需要哲学，但不需要哲学家！
以下文章来源于中国科学院理论物理研究所，作者Michaelsegal
劳伦斯·克劳斯（LawrenceM.Krauss）是个稀有动物。

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△劳伦斯·克劳斯。图片来源：krauss.faculty.asu.edu
他是物理学家，成就卓越，曾预言宇宙的大部分能量都储存在真空中。他写过九本畅销书，第十本即将出版，包括大受欢迎的《星际迷航的物理学》（ThePhysicsofStarTrek）——我读了这本书才知道，企业号需要燃烧自身质量81倍的燃料才能加速到光速的一半。
克劳斯说话从不掩饰。
他谈论哲学——“物理学需要哲学，不需要哲学家” 。他也谈论宗教，给《纽约客》撰文的题目是《科学家都应该是战斗的无神论者》。他总是有话直说，偶尔还引起争论。
在对话中，我明显能感到他喜欢说些直接或不敬的话。不过更重要的，是他对科学的爱，以及他对科学方法的看法。他认为，科学方法不仅仅是一件实用的工具，更具有文化的价值，需要我们的传播和辩护，哪怕会引发论战。
以下是他在俄勒冈的家中和Nautilus的对谈。
AI先说
如果有看不懂的段落，可以跳过，但不要退出……因为后面你看得懂的段落，都会非。常。劲。爆。
▲问：为什么将引力和自然界的其他力统一会那么困难？
答：其他作用力的理论都具有一些美好的特征：虽然（无限多个）量子涨落从理论上看会产生无穷大的贡献，使你无法用那些理论来做计算。但是这些理论中还存在一种对称性，使我们得以驯服那些无穷大的贡献。你可以把无限大的贡献都忽略掉，并得出行之有效的预言。
但是在广义相对论中，它的数学公式使你不能忽略这些无穷大。在某些水平上，量子力学对广义相对论的贡献是无法驯服的，计算结果没有意义。这是因为广义相对论的数学本质使然，这是它的一个特征。另一个问题是概念层面的：如果空间和时间是广义相对论的变量（它们的确是），那么从概念上说，提出一个描述时间和空间的量子理论将是非常复杂的。
但现在看来，这并不是问题的关键。问题的关键还是在数学层面――你得保证引力场在微小尺度上的无限多涨落不会毁掉广义相对论，而现在它们确实在毁掉这个理论。正因为如此，我们才确信广义相对论还不足以完全解答引力问题。当你研究的尺度越来越小时，这个理论就和其他所有理论一样，需要修正。
现在有两种可能：一是用一种本身依赖于尺度的量子理论来修正广义相对论。二是用类似弦论的东西来修正广义相对论，得到一个最终理论，可以在从零以上的各个尺度上解释宇宙。我说的不是弦景观（landscape）。在大约是10^-30厘米的尺度时,引力就会体现明显的量子效应。于是我们讨论的就是，你是否能找到一个从10^-30厘米到0的尺度上描述宇宙的理论。我的朋友弗兰克·韦尔切克（FrankWilczek）说过，弦论并不是一个关于万事万物的理论(atheoryofeverything) ，它是一个关于近乎虚无的理论(atheoryofalmostnothing) 。
▲问：我们要怎么知道引力能够量子化呢？
答：弗里曼·戴森（FreemanDyson）是一位富有才华的物理学家，也是个异见分子。他已经90岁了，但近年来依然做了一些研究。我们在新加坡参加一次会议时他指出了一件事：我们并不能确定引力能够量子化。电磁波可以量子化，因为我们知道世上存在组成电磁波的量子：光子。此刻它们正朝我们飞来，照在我的脸上，也钻进记录这次访问的摄像机里，我们还能测量到它们。自然界中所有的作用力都存在对应的量子。如果引力也是一个量子理论，那么一定有一种传递引力的量子在发生相互交换，我们把它们称为“引力子”（gravitons）。它们是引力波的量子化的结果，就像光子是电磁波的量子化结果。但是弗里曼指出，我们还没法在地球上开展实验测量引力子。他可以证明为什么办不到：要做到这一点，你必须聚集巨大的质量，还没来得及实验，就会塌缩成一个黑洞。所以他说，我们根本不可能测出引力子，也不可能知道引力是不是一个量子理论。
我对这个问题的理解都在我和弗兰克联名的论文里写清楚了：我认为宇宙的行为仿佛一台引力子探测器，早期宇宙的一些物理过程会产生一种我们今天可以观测到的现象，即引力波。然而只有量子引力存在，这些事情才有可能发生。如果引力无法量子化，我们就无法观测到这些来自极早期宇宙的引力波了――BICEP（宇宙泛星系偏振背景成像实验）的研究者所宣称的发现。现在我们知道， BICEP发现的未必就是极早期宇宙的引力波。但如果极早期宇宙确实发生过所谓的“暴胀”（inflation）、也确实产生过引力波，那么我们就能断定引力是一种量子理论了。因此，量子引力的方方面面，未来的理论物理学家都必须做出解答——假如未来几代的理论物理学家都能保住工作的话。