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理論家的榮耀和尷尬

在科學中,特別是物理學中,理論家和實驗家向來是互不相讓同時又誰也離不開誰。當然,科學中還有很多領域理論家和實驗家並沒有分開,例如生物學的絕大部分。用戴維·格羅斯的話說,這些領域還沒有充分發展。

物理是現代科學發展最充分的,所以物理學中早在19世紀後期就出現了專門研究理論的理論家。到了今天,兼理論家和實驗家於一身的人絕無僅有。所以,理論物理中的理論家們除了大學本科還進過實驗室外,往往一輩子再也沒有機會進實驗室了,參觀欣賞的除外。

我自己是一個理論家,而且是一進大學校門就立志當一個理論物理學家的,這輩子正經的職業一直是理論物理。理論物理學家是一群什麼人?這些人通常對自己研究的領域懷有極大的熱忱、一支筆一沓紙坐下來就可以不停地計算的人,這些人中,有很多不會利用電腦做數值計算。當然,在年輕的一代人中,會數值計算以及製造彩色示意圖的人越來越多,而在我這一輩以及上一輩的理論物理學家中,能夠將PPT做出彩的人都很少。

但是,這些人是最驕傲的一群。看過《生活大爆炸》的人都知道,主角謝爾登(Sheldon)就是一個理論物理學家,他不僅研究理論物理,還研究這個領域最玄妙最不實際的超弦理論和宇宙學。正好,我的研究領域也是超弦理論和宇宙學。不過,我和謝爾登最大的區別有兩點,第一我不是書獃子,第二我不迷戀超弦理論(不過我像他那樣做博士後的時候還是迷戀的)。所以,有人偶爾在介紹我的時候說我研究超弦宇宙學,我會糾正他,我研究超弦理論和宇宙學,是將後者當成完全獨立於弦論的學科來研究的。

格羅斯在他最近的公眾報告《理論在科學中扮演的角色》中說,實驗家往往會嫉妒理論家,因為理論家們不干髒活,卻得到了最大的榮譽。這是因為,不論你實驗家實驗做了多少,最後你需要一個理論或理論體系來解釋它們,預言它們。牛頓做了很多實驗,例如著名的三稜鏡實驗,但為他獲得後輩的最多尊敬的還是他的力學體系和萬有引力理論。麥克斯韋也做過實驗,但他的電磁理論使他不朽。我們可以一直羅列下去,愛因斯坦的相對論,玻爾和海森伯等人的量子論和量子力學。同樣,達爾文為他的進化論做了很多觀察和採集,但大家最先想到的是他的理論。所以,在某種意義上,我們說最大的榮譽歸於理論家是正確的。

理論家從年輕做學生時就有一種驕傲,同樣這種驕傲在《生活大爆炸》中的謝爾登身上體現得淋漓盡致。他一直認為自己的研究領域最值得研究,最高端。他姐姐跟人說他是個火箭科學家,他很惱火,對他姐姐說,你不如說我是金門大橋上收過路費的。

不過,就像著名博客「同人於野」在他的博文《科研的格調》中說,任何一位科學家都是驕傲的,他們以自己研究的領域和自己所選擇的課題為驕傲,他們一般不將同行更不將外行放在眼裡。這一點,在我最近參加的印度國際理論科學中心成立大會上表現得很好。印度著名化學家、曾任第三世界科學院院長的C.N.R.Rao在致辭中說,他雖然不是理論家,但有理論家為他工作,語帶調侃。稍後格羅斯在致辭中說,我們告訴實驗家他們看到的現象是什麼,為什麼會那樣,沒有我們他們不知道自己在做什麼。

但是,並不是任何理論家都能獲得建立一個理論的榮譽,遠遠不是。絕大多數理論家的一生是辛酸的,他們付出了很多努力,為了研究放棄了很多常人的幸福,但到頭來也許沒有成就任何事業。不要為他們的論文表所迷惑,這個單子裡也許沒有一篇十年後還值得認真閱讀的文章。其實,在理論家大量繁殖的今天,大多數理論家日常所做的事情是為更大的理論家檢驗他們的理論的細節,甚至,為檢驗細節的理論家們檢驗更加細微的細節。這些工作,日後在物理學教科書中甚至都掙不到腳注的地位。

在美國,人們對理論有一種天生的輕視。他們愛說,It』s just a theory(那只是一個理論)。

更加令人遺憾的是,由於新現象的稀少,理論家們日常做的研究絕大多數是假設,是眾多理論中的一個。後來的實驗會淘汰絕大多數理論,這些理論只能被遺忘。所以我愛說,我們中大多數人在製造垃圾。所以,一個理論家的品位和格調與他能否成功有極大的干係。不論你如何聰明,不論你如何努力,如果你沒有好的判斷能力,沒有較高的目標(例如只會跟在別人後面做研究),那麼在耗費一生之後,你可能什麼都不是。

舉一個面前的例子。暗能量是目前最大的理論和實驗難題之一,市面上存在不下百種各色各樣的理論和模型,但最後只能是一個理論或模型勝出(甚至那個正確的模型還沒有被提出來)。作為一個研究暗能量理論的人,我深知其中的甘辛。不過,我自然希望我的模型最後會勝出。所以,幾乎每年我都會為自己的模型想出新的點子。

一個實驗家雖然不會獲得最好的理論家那麼大的榮譽,但只要他付出足夠多,他一定有所收穫。不論你的實驗如何小,只要是新的,就是為科學發展真正做出了貢獻。從這一點來看,做一個實驗家是最保險的,雖然他們可能沒有理論家們來得那麼趾高氣揚。