互动科普

与劳伦斯. M. 克罗斯（Lawrence M.Krauss）谈论未完成的事业。

作为美国凯斯西保留地大学（Case Western Reserve University）物理系教授，劳伦斯·M·克罗斯曾有预见性地提出，一种叫做暗能量的神秘物质可能是理解宇宙起源的关键，因此在学术界享有很高的声望。他还是一位坦率直言的社会批评家，二月份，他以60位杰出科学家之一的身份在一封题为“制定政策时恢复科学良知”的公开信上签名，抱怨布什政府滥用科学。尽管如此，他给公众最大的印象恐怕还是作为一位编写过许多迎合大众口味书籍的作家。他在1995年的作品《星际迷航记物理学》（The Physics of Star Trek）成为一部畅销书，被翻译成l5种语言。他目前正在完成他的第7部通俗读物：《藏在镜子里：额外维度的神秘吸引力》（Hiding in the Mirror：The Mysterious Allure of Extra Dimensions），将其描述为“对长久文学、艺术和科学的爱情故事与存在隐藏宇宙的思想探索。”克罗斯最近与作家Claudia Dreifus谈论了他的许多科学和社会愿望。

    《科学美国人》（SA）：目前最让物理学家感到困扰的问题是什么？

    劳伦斯·克罗斯（LK）：让我着迷的问题有三个：暗能量的本质是什么？我们怎样调和黑洞蒸发和量子力学？以及最后，是否存在额外维度？它们互相关联，而且都需要对量子力学有新的认识。但是，将会有人提出非同寻常的全新思想。而且难以预测这种事情何时出现。1904年，没有人想到阿尔伯特·爱因斯坦会在1905年提出一种卓越的思想。

    我认为这些问题的解决办法很可能来自理论而不是实验。这是因为在该领域，能够指引我们到达正确理论方向的直接实验信号可能超出了当前的实验范围。我敢打赌，这些问题的答案将不同于目前所做的任何工作，包括弦理论。

    SA：物理学弦理论是否相当于《失败的上帝》。

    LK：不完全如此。但我相信它（弦理论）的时代会过去。弦理论和另一种时髦的物理理论，圈量子引力，都源自于一个基本思想：即广义相对论的一个数学问题。

该思想认为，当你试图在极其小尺度上考查物理现象时，引力的作用会越来越弱。最终，你到达无穷大。而且，几乎所有关于引力量子论的研究都在试图解释这种无穷大。弦理论和圈量子引力所做的是，通过不小于某一特定距离的尺度来绕过困难，因为如果超过该尺度，事物将以不同方式作用。这两种理论都基于一种思想，即在一个粒子点中不能延续至零，而且这也是消除数学无限大的一种方法。我认为，这两种理论的主要区别在于弦理论在知识上和数学上更丰富。

从解决物理学问题的意义上，弦理论没有做出太大的成绩，但是它产生许多有趣的数学发现。这是它让人着迷的原因。圈量子引力甚至连这一点都没做到，至少我是这样想。

SA：你是不是说弦理论没有给我们带来真正的进展？

LK：弦理论和圈量子引力都不能充分解答我们没有解决的关键物理学问题——最重要的问题是宇宙为什么存在暗能量？这是目前最大的问题。弦理论证明的成果之一是复数宇宙（plural universes）或额外维度的思想，因为弦理论基于额外维度。唯一连续的弦理论最早有26维，然后缩减到10维。但是我们生活在四维宇宙中（三维空间加上一个时间维）。解释这些额外维度为什么看不见的讨论有很多。最近，有些人提出这些额外维度实际上是可以检测到的，试图将该理论的缺点变成优点。

SA：您刚完成了一部关于平行宇宙的书。你认为它们真的存在吗？

LK：请允许我这样回答：这是一个让人兴奋的领域，而且它对研究生而言很奇妙。我以前的一位博士生为该思想最近引起人们的广泛兴趣做出了很大贡献。基本粒子物理学关于所有作用力统一的理论，本质上倾向于指出一个与这些平行宇宙模型所提出的不同方向。尽管它们看上去美丽性感，但是如果必须让我赌，我会打赌这些额外维度的观点不正确。我们等着瞧。

SA：是什么促使您写《星际物理学》的？

LK：事实上，它源自一次玩笑，大约在1993年的某个时候。我刚好完成基础读物《害怕物理学》（Fear of Physics）。我和我的编辑闲聊接下来能为他们做什么。在交谈中，她提到她女儿想成为一名星际旅行者。“《星际迷航记物理学》如何？”她笑着问。

那天晚上我开始考虑这种运输机，一种可以分解原子，然后立即将它们运送到其他地方重新组装的星际设备。建造一台需要花费什么呢？我列出一份所有这些优雅星际现象的清单，可以用它来吸引人们思考物理学。如果人们喜爱这种假想的事物，我想他们一定会更喜欢比这有趣一千倍的真实科学。

我直言这种星际设备不会起作用。但是同时我也向读者指出，真实宇宙中存在更加让人着迷的可能。真实科学提出的思想是任何科幻作家都不敢想象的。比如我在日常工作中研究的宇宙反重力：没有人理解为什么虚空空间也具有能量。这是世界上最奇怪的想法。

SA：为什么？

LK：如果你问一个小孩儿虚空空间包含多少能量，他会说“没有”，因为这是切合实际的回答。但是我们发现事情并非如此：如果拿走所有的东西，仍然存在能量。

更糟糕的是：如果向虚空空间加入少量能量，那么我们所知的物理学定律认为，你可以向其中加入极其大的能量。一旦打开大坝，使能量进入虚空空间，你会问它天然地拥有多少能量。我们当前对重力和量子力学的理解认为，虚空空间具有的能量应当比我们测量到的能量值大约高120个数量级。也就是1后面跟120个零！对于如此大的数量级，如何做到在不使能量值刚好为零的情况下减少其数量，完全是一个谜。物理学家认为这是物理学中最糟糕的微调问题。

当我们解决该问题时，必须解释为什么测量到的数值比我们期望的数值低120个数量级。没有人知道该如何解释。这也是为什么说它是物理学中最让人兴奋的事物。因为怪异的事物容易打动人。

SA：您是少数几位同时以公共知识分子（public intellectual）身份而知名的物理学家。在上世纪中叶，科学家的这类行为更为常见。事实上，作为国际名人的阿尔伯特·爱因斯坦，其包括核裁军和犹太复国主义在内的许多个人观点都得到新闻界的披露。为什么你认为自己在这方面要与众不同？

LK：我不能代表其他人说话。除了自己的研究之外，我的另一项职责是尽力改变科学和其他文化之间的分离状态。我们生活在一个认为当知识分子是科学文盲时一切仍然“OK”的社会。在20世纪初，除非你能够讨论当时的关键科学问题，否则不会被认为是一名知识分子。今天，你可以随手拿起一本重要的学术杂志，并且找到一篇关于一本书的短评，评论作者恬不知耻地写道：“这很有意思，我不能理解。”如果他们评论约翰·肯尼思·加尔布雷思（John Kenneth Galbraith）的著作，将不会炫耀自己对经济学的无知。

SA：科学文盲怎样得到社会接受的？

LK：我们都知道科学在许多学校里讲授得有多么糟糕。因此，许多初中甚至一些高中教师根本不具备科学背景。当女儿上二年级时我来到她学校，我非常震惊，因为老师对于讲授哪怕最简单的科学概念似乎都感到不可思议的难受。我认为这是普遍现象，而且科学的确已变得越来越深奥，外行人越来越难以掌握。

真实情况是，我绝对不是第一个这样说的，在二战之后，美国科学家成为一群孤立的精英分子。科学保密性可以让他们改变世界，也可以让他们推卸作为公民的职责。科学家成了高于社会的群体，而不是其中的一部分。

因此在很长时间内，确切地说，直到1970年代，许多美国科学家压根就不认为贴近民众是什么重要的事。那些日子很惬意，有很多的科研经费投入。唤醒铃声于1993年到来，当时国会砍掉了超导超级对撞机项目。这是一个明确信号，说明物理学家正在做错事。

我们没有说服民众，甚至所有同事都相信建造这样的东西物有所值。而且此后，事情变得明朗起来：我们要想获得经费，必须向公众解释用来做什么。我的爱好是，尽量将有趣的科学思想与人们的实际生活联系起来。

SA：您认为最大的公共问题是反对在学校中教授神创论。在过去几年当中，您花费大量的时间旅行，与神创论者就俄亥俄州高中学校提出的课程改革进行辩论。这些事情有趣吗？

LK：这是我曾做过的最无聊的事情。说服人们相信科学的吸引力很有意思，尽力避开对科学的攻击，感觉就像最不可思议的浪费时间，尽管这样做有必要。

当几位神创论者被任命为俄亥俄州学校董事会标准委员会的成员之后，我草拟了方案，他们提出新的标准，通过向高中科学课程中引入一种所谓智慧设计（intelligent design）的特别概念，引起围绕进化论的证伪辩论。

差不多一年时间，我发现自己几乎像是处于政治斗争的旋涡当中。事情结束时，我们赢了，同时也输了。说赢了，是因为我们将“智慧设计”排除在科学课程之外。说我们输了，因为按照“公平”的精神，董事会在标准中增加了一句话，“学生应当学习科学家如何持续批判性的考察进化论”。我强烈反对这种说法。我认为应当说科学家正在持续批判性的考察所有事情。

正如我担心的那样，这句话为神创论者攻击进化论正确性的争议打开了大门，而且又回过头来打扰我们。就在另一周，我被迫放下手头的所有事情，因为神创论者又再次回到俄亥俄州鼓吹他们的旧把戏。展示的示范课程之一是诽谤智慧设计。基本上，他们通过走后门再次加入这套东西。这太无聊，让你只想说：“忘记它，继续前进。”但是后来你发现，这正是第一个提议“智慧设计”策略的律师菲利普·约翰逊在号称“我们将会继续努力、努力、再努力，直到我们胜出进化论者”时所宣扬的。

SA：在与反达尔文主义者的争论中，科学家是否因为试图“公平”和“给予同等时间”而让自己受到束缚。

LK：是的。因为科学不公平，是可被检验的。在科学中，我们通过实证方法证明事情，抛弃被证明为错误的东西，反复如此，我们就是这样取得进步的。

我不反对在宗教课堂上讲授基于信仰的观点，只是反对把它们当作科学来传授。看到像比尔·盖茨（我本来很敬佩他的慈善事业）这样的人也通过向一家叫做“发现研究中心”的非常保守的智囊团提供资金，从而资助这家“智慧设计”最主要的倡导者之一时，我感到很遗憾。是的，他们最近从盖茨基金会获得一项赞助。事实上，作为从盖茨那里接受的第二笔赞助，此次赞助差不多价值100万美元，尽管没有用于支持“智慧设计”，但根据我对他们的经验，它会提升一家目标和行为均值得怀疑的群体的可信度。在俄亥俄州科学标准争论期间，该研究中心的成员不断试图提出在进化论实际没有争议的地方存在争议，并且声称争论存在公平性问题，实际并非如此。[编者注：代表比尔与梅林达·盖茨基金会的媒介关系官员Amy Low称，该基金会“决定不回答克罗斯博士的评论”。]

SA：你为什么觉得这项赞助如此讨厌，以致专门在这里把它挑出来？

LK：因为在我们生活的时代，许多科学问题最终都转变成公共关系活动，抛弃事实以支持政治言论和人为论战。这对于科学和社会是危险的，因为我们从观测和试验中学到的客观真理不能像政治那样，屈服于谈判或编造。

神创论者对我们的方法提出质疑，这样会伤害科学的真实可信度。当他们这样做时，会更加容易歪曲科学发现在有争议的政策领域的指导作用。

我们可以看到目前正在出现的干细胞、堕胎、全球变暖和星球大战系统等问题。当星球大战系统的测试表明其无法正常工作时，五角大楼的回答是：“在建造它之前，不要再进行更多的测试。”

SA：您除了科普写作和政治工作之外，在什么时间做科学研究呢？

LK：在夜深人静的时候，从这些事情中挤出时间。我在那时搞科研，或者当我有机会与学生或博士后坐在一起的时候。我迷恋搞科研，当我们搞研究时，可以很有成就感。近来我对科研有依赖感。

当我做其他事情时，可能又是好几个月，我感到非常、非常地沮丧。谈论科学很重要，而且可能是我所做的最重要的事情。但是如果我不能真正地搞科学研究，我感觉自己像一个骗子。另一方面，如果我不能做公益工作，我也感觉自己像一个骗子。

SA：为什么说像骗子？

LK：因为科研不是在真空中完成的。科学研究具有社会背景，而且科学成果对社会具有重要影响，哪怕它仅仅提供了对人类如何适应宇宙的一般理解。

因此，单纯创造新知识而没有企图去帮助传播和解释它，仍然是不够的。我认为，不能要求每一位科学家都花时间和精力去解释科学。但是，在一个科学具有非常的重要性、而且有许多力量试图歪曲科学成果的社会，同样需要像我们这样大声宣传科学的人。

柯江华/译

杨光/校