保護(hù)的暗邊
大自然習(xí)慣于隱藏自己。
赫拉克利特57
每個(gè)沉迷于逃避現(xiàn)實(shí)的人——其實(shí)我們每個(gè)人多少都會(huì)有點(diǎn)——都知道系列影片《星球大戰(zhàn)》里不朽的力的暗邊(the Dark Side of the Force)。這個(gè)重要的虛幻勢(shì)力就是斯多噶哲學(xué)家所謂自然秩序里的邪惡面,一種被用來(lái)了解宇宙的第一原理和物質(zhì)。暗邊總是潛伏在那里伺機(jī)搗亂。強(qiáng)者不受它的誘惑,但像達(dá)斯·韋德(Darth Vader)這樣的弱者則抵擋不住。暗邊魔法的真正登場(chǎng)起始于達(dá)斯和暗界畢業(yè)生的聚會(huì)密謀。他們中的一人,惡魔參議員帕爾帕蒂納(Palpatine),通過(guò)招募他人加入暗邊并利用對(duì)和平和穩(wěn)定的虛擬威脅(揚(yáng)言如果立法院能賦予他至高的權(quán)利,他可以“勉為其難”),成功地成為了星系國(guó)王。因?yàn)閾?dān)心安全而尋求保護(hù),人們把這些權(quán)力交給了這位參議員,結(jié)果眼睜睜地看著他把他們變成了野蠻、富于侵略性的獨(dú)裁統(tǒng)治的工具。
不僅是政府及其討厭的秘密機(jī)構(gòu)如瑪菲亞(Mafia)喜歡拿保護(hù)來(lái)說(shuō)事兒,而且自然本身也通過(guò)那些對(duì)外在的破壞性作用不敏感的法則來(lái)提供保護(hù)。如同在人類(lèi)社會(huì)中的作用一樣,保護(hù)在物理世界里產(chǎn)生一種確實(shí)性和可信賴(lài)性,而且這種保護(hù)還具有原始意義上的優(yōu)勢(shì),使得人們能夠明確地將它們看成是自發(fā)的自組織現(xiàn)象,這類(lèi)現(xiàn)象除了組織原理本身的作用外不涉及任何智能因素。剛體有序性的普適性質(zhì)、超流體的流動(dòng)甚至空間的真空性質(zhì)都是這種保護(hù)作用的一些具體翔實(shí)的例子。材料剛性對(duì)材料中原子錯(cuò)位不敏感,與選舉結(jié)果不因個(gè)別人的政治觀(guān)點(diǎn)出位而有所變化并無(wú)二致。最后,這種保護(hù)能夠克服那種昏聵老媽媽的褊狹心理所帶來(lái)的不完備性,老人家看著隊(duì)伍打眼前經(jīng)過(guò),會(huì)說(shuō),“看哪!除了我們家強(qiáng)尼,每個(gè)人的步調(diào)都不一致!”
然而,正如人類(lèi)社會(huì)中的保護(hù)有其固有的局限性那樣,自然界的保護(hù)機(jī)制也有暗邊——它們有一種通過(guò)模糊終極原因來(lái)制約人們選擇的傾向。例如,使得可靠的結(jié)構(gòu)工程成為可能的固態(tài)彈性性質(zhì)的穩(wěn)定性就掩蓋了原子的存在,因?yàn)閺椥孕再|(zhì)是有序性的普適結(jié)果,即使這個(gè)固體是由其他材料構(gòu)成的,但只要有序性性質(zhì)相同,其彈性性質(zhì)就是一樣的。不借助諸如X射線(xiàn)散射等這樣的能夠去除保護(hù)的測(cè)量技術(shù),要證明原子的存在是根本不可能的。另一方面,如果你要造車(chē)或蓋摩天大樓,不考慮原子沒(méi)有關(guān)系,但如果你要造的是計(jì)算機(jī)或電視機(jī),那關(guān)系可就大了。因此,人們往往將技術(shù)進(jìn)步的偶然性看成是保護(hù)的暗邊的一種有爭(zhēng)議的結(jié)果,給人感覺(jué)技術(shù)似乎是“非自然的”。這個(gè)問(wèn)題的極端事例是空間本身的真空性質(zhì),它在我們目前能做的各種實(shí)驗(yàn)中都表現(xiàn)出普遍受保護(hù)的行為特征,因此可能只受那種我們尚不知道的微觀(guān)法則的支配,其內(nèi)涵則要到加速器技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展才有可能知曉。
在日常生活中我們可以找到許多與保護(hù)的暗邊類(lèi)似的事情。例如麥當(dāng)勞、星巴克、肯德基炸雞皆屬此類(lèi),因?yàn)樗鼈兊漠a(chǎn)品非常穩(wěn)定可靠,你沒(méi)嘗過(guò)也知道。但同時(shí),如果你專(zhuān)一地只光顧它們,則意味著失去了發(fā)現(xiàn)其他美食的可能性。這也就是為什么愛(ài)獨(dú)立思考的人們不喜歡這些店家的原因——即使你擁有它們的股票,或必要時(shí)還得光顧它們。就我來(lái)說(shuō),是否擁有其股票暫且不論,我是不會(huì)去吃那些專(zhuān)賣(mài)店里的凍酸奶的,即使在機(jī)場(chǎng)有時(shí)渴得要命。我也順便提醒那些生活放蕩的人,悠著點(diǎn)兒,將來(lái)在地獄,永遠(yuǎn)過(guò)的都是這種排坐在桌邊拿著只提供雞肉愷撒什錦色拉的菜單的日子。還好,這種保護(hù)在法國(guó)要少得多。說(shuō)到這里,我倒想起前蘇聯(lián)時(shí)代過(guò)來(lái)的俄羅斯人講起的一個(gè)有點(diǎn)殘忍的幽默故事來(lái),即哈倫·埃利森(Harlan Ellison)寫(xiě)的《少年與狗》,一部關(guān)于第三次世界大戰(zhàn)后的社會(huì)如何通過(guò)禁絕新生事物來(lái)保護(hù)其“生活方式”的黑色諷刺劇。埃利森筆下的英雄是一位對(duì)女人懷有敵意的性錯(cuò)亂者,他逃脫了保護(hù),回到地球上來(lái)拯救他那條饑餓的通靈狗,喂的就是他膩歪了的女朋友。我妻子很不喜歡這個(gè)故事。
物理學(xué)上與保護(hù)有關(guān)的所有記錄在案的事例都能夠用標(biāo)度不變性來(lái)刻畫(huà)。這一概念可用如下故事來(lái)說(shuō)明:一個(gè)不稱(chēng)職的導(dǎo)演想拍一部風(fēng)琴管(organ pipe)音響方面的電影,這顯然不是能掙大錢(qián)的作品,但他是一位非常前衛(wèi)的導(dǎo)演,相信這部電影將成為終極的禪宗電影藝術(shù)。拍了不多久,他認(rèn)為拍攝的質(zhì)量不夠好,于是叫停重拍。技術(shù)人員被叫過(guò)來(lái)去制作一臺(tái)尺寸加倍的風(fēng)琴管——這樣聲調(diào)自然就低了——攝影師被要求倒回去重拍,以便加大了的管子能再次充滿(mǎn)整個(gè)畫(huà)面。如此這般之后他開(kāi)始重拍了——直到他意識(shí)到他出錯(cuò)了為止。一陣忙乎之后,他把顯影了的膠片架上投影機(jī),合上電門(mén),以二倍速播放,不用說(shuō),結(jié)果一定是畫(huà)面和聲音與前次拍的完全一樣。改進(jìn)沒(méi)有帶來(lái)任何變化。道理其實(shí)很簡(jiǎn)單,風(fēng)琴管的音效是受流體定律支配的,這些定律是標(biāo)度不變的。如果管子的尺寸加大了一倍,但播放時(shí)將速度相應(yīng)地提高了一倍,這樣管子實(shí)際的發(fā)聲效果是一樣的。這個(gè)過(guò)程叫重正化,它是討論物理學(xué)里保護(hù)的概念基礎(chǔ)。
從根本上說(shuō),可重正化性是片面的。例如在風(fēng)琴管的情形,你可以不斷放大管子的尺寸且不違反重正化法則,但反過(guò)來(lái)做,將管子尺寸取得越來(lái)越小直到原子量級(jí),這時(shí)流體動(dòng)力學(xué)法則就失效了。實(shí)際上倒過(guò)來(lái)看這個(gè)實(shí)驗(yàn)更有啟發(fā)性——從一個(gè)小樣品開(kāi)始,然后逐漸加大尺寸。你會(huì)發(fā)現(xiàn),隨著尺寸改變,各種因素,如原子顆粒度、非線(xiàn)性黏滯定律、流量對(duì)壓強(qiáng)以外的各種內(nèi)在因素的依賴(lài)性等,對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的修正效果會(huì)變得越來(lái)越小,最后在大尺度樣品條件下“突現(xiàn)”為流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。這是好的一面,壞的一面是還存在其他可能性。如果單位體積內(nèi)的平均原子數(shù)本來(lái)就較高,那么晶狀固體的普適性在重正化階段就已經(jīng)突現(xiàn)了,而不是要等到流體階段才出現(xiàn)。人們或許會(huì)說(shuō),小樣品包含了所有可能相的要素——就像嬰兒包含了所有不同成人的全部要素一樣——因此系統(tǒng)以這種或那種相出現(xiàn)只有在某些性質(zhì)被除去的條件下才能使另一些性質(zhì)得到充分展現(xiàn)。
某些物理性質(zhì),譬如流體中的剪切力,在重正化后消失,這在物理上有個(gè)術(shù)語(yǔ),叫無(wú)關(guān)性。因此在流體情形下,流體動(dòng)力學(xué)的修正——人們可以想到的絕大多數(shù)測(cè)得的原子的集體性質(zhì)——是無(wú)關(guān)的,就像固體里對(duì)彈性性質(zhì)的修正一樣。麻煩的是,無(wú)關(guān)性概念也是最難解的術(shù)語(yǔ)之一。每個(gè)人遇到時(shí)都會(huì)對(duì)它的多義性犯糊涂,包括職業(yè)科學(xué)家。我可以一次次地褒獎(jiǎng)那些發(fā)明了別人搞不明白的事情的科學(xué)家,但在看似最容易做的賦予一個(gè)常用詞以新的意義方面則得悠著點(diǎn)兒。你侃侃而談,不經(jīng)意間就用了這個(gè)詞,但別人聽(tīng)到后會(huì)立刻陷入糊涂之中。解惑的關(guān)鍵就在于認(rèn)識(shí)到“不相關(guān)”這個(gè)詞有兩重意義。一重是“沒(méi)有聯(lián)系”,用于描述物理學(xué)之外的諸多事情上。另一重則是“從突現(xiàn)性原理上說(shuō)已經(jīng)小到不可測(cè)量的”,它只用于描述某些物理學(xué)對(duì)象。
當(dāng)系統(tǒng)處于相變平衡點(diǎn)時(shí),普通保護(hù)原理的突現(xiàn)性有了一種有趣的變化,使系統(tǒng)很難確定如何重組。這時(shí)可能出現(xiàn)如下情形:除了那種隨樣本大小的增大無(wú)止境地增長(zhǎng)的特征量(譬如磁材料的磁場(chǎng)強(qiáng)度)之外,所有事情之間都是無(wú)關(guān)的。這個(gè)相關(guān)量最終決定了系統(tǒng)處于哪個(gè)相。例如在磁場(chǎng)情形,如果溫度超出某個(gè)確定值,場(chǎng)強(qiáng)的變化將呈負(fù)相關(guān),導(dǎo)致在該溫度之上磁場(chǎng)消失。磁場(chǎng)要么有要么無(wú)。但還有些量則既不增長(zhǎng)也不消失,這些所謂的臨界變量刻畫(huà)了一類(lèi)自然界中極少(實(shí)際上從不)出現(xiàn)的特殊的不成功的相變。這種情形就像兩個(gè)勢(shì)均力敵的隊(duì)伍之間的一場(chǎng)拔河比賽。比賽一開(kāi)始,兩隊(duì)互不相讓——一會(huì)兒這邊強(qiáng)點(diǎn)兒,一會(huì)兒優(yōu)勢(shì)又轉(zhuǎn)移到另一邊——這時(shí)除了拔河本身所顯示的特征,生命的其他方面均已不相關(guān)。最后,總有一隊(duì)會(huì)越來(lái)越快地把繩拉向已方一邊,對(duì)方則失去控制,敗下陣來(lái)。比賽肯定有勝者,但這個(gè)勝利時(shí)刻何時(shí)到來(lái)則是不確定的。原則上講,如果兩隊(duì)實(shí)力極為均衡,比賽時(shí)間可以無(wú)限長(zhǎng)。而實(shí)際上,這種均衡使他們對(duì)諸如暴雨或旁觀(guān)者的加油聲等外部影響因素高度敏感,往往正是這些因素而不是一隊(duì)對(duì)另一隊(duì)的天然優(yōu)勢(shì)決定了最終結(jié)果。這種效應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)在勢(shì)均力敵的選舉上,這也就是為什么這類(lèi)選舉結(jié)果不說(shuō)明什么問(wèn)題的原因。
均衡的保護(hù)通常是自然出現(xiàn)的,但這種情形比人們所預(yù)料的要少得多,因?yàn)榇蠖鄶?shù)相,譬如水的汽相,具有潛熱,它們能使各種相彼此共存。在濕熱的天氣里,湖面或池面上就呈現(xiàn)出水的這種各相平衡狀態(tài)。這種天氣令人感到非常難受,因?yàn)檫@種平衡阻止了人體通過(guò)揮發(fā)散熱來(lái)降溫。但如果對(duì)水加壓,那么使液體變成氣體所需的熱就會(huì)被減少,直至最后完全消失,這時(shí)液相和氣相之間的差別也就完全消失了,我們得到的是稱(chēng)之為臨界乳光的真正的平衡作用,此時(shí)流體變成乳白色且不透明。這有點(diǎn)像霧,但比霧更有趣,因?yàn)樗鼰o(wú)標(biāo)度。真實(shí)的霧的液滴大小取決于環(huán)境因素,如空氣中的塵埃和海鹽微粒,也可以變得極其大——極端情形下可以有湖面大小。而在加壓情形下,流體的這種不正常狀態(tài)趨于最大化,霧狀行為會(huì)以各種尺度同時(shí)存在。盡管這種效應(yīng)看起來(lái)十分有趣,但實(shí)用上它卻僅限于蒸汽動(dòng)力設(shè)計(jì),人們利用工作流體的這種特殊性質(zhì)來(lái)使燃料的利用率達(dá)到最高。
自然界中平衡的普遍性及其與相變聯(lián)系著的相關(guān)性引起兩種我稱(chēng)之為暗推斷(the Dark Corollary)的物理效應(yīng)。這里我故意作了夸張,因?yàn)檫@些效應(yīng)具有隱蔽性和破壞性,給人十足的邪惡感,至少?gòu)纳婕皡^(qū)分真?zhèn)蔚慕嵌壬险f(shuō)是如此。
我把第一種暗推斷稱(chēng)為欺騙性火雞效應(yīng)。這個(gè)說(shuō)法來(lái)自馬克·吐溫的小品文,其中描述了火雞媽媽如何裝作受傷的樣子騙得捉它的小孩遠(yuǎn)離雞窩的故事。小孩一次次地?fù)淇?,最后被引到了幾英里之外他才意識(shí)到他根本靠近不了它,而是被騙了。物理上的欺騙性火雞效應(yīng)與此類(lèi)似。在穩(wěn)定的保護(hù)阻止我們下決心搞清楚微觀(guān)法則的同時(shí),不穩(wěn)定的保護(hù)正騙得我們相信我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它們,而實(shí)際上我們壓根兒就沒(méi)做到。這反過(guò)來(lái)造成這樣一種經(jīng)驗(yàn),這種效應(yīng)確實(shí)存在而不是傳說(shuō),因?yàn)橄鄳?yīng)的實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)就令人糊涂。倒是用比喻能讓人看得更清楚些。讓我們回到拔河的例子上來(lái),假定我們打算通過(guò)在越來(lái)越短的時(shí)間尺度上觀(guān)察確定拔河比賽獲勝的“最初原因”。再假定比賽雙方勢(shì)均力敵,這樣決定勝負(fù)的時(shí)間尺度將極其長(zhǎng),使得實(shí)驗(yàn)上很容易達(dá)到無(wú)關(guān)勝負(fù)的境地,然后我們做實(shí)驗(yàn)觀(guān)察。我們發(fā)現(xiàn),在很寬的時(shí)間范圍內(nèi),拔河的普遍特征很明顯——兩隊(duì)保持均衡,這種均衡與參賽者個(gè)性特征、繩的性質(zhì)、地面的光滑程度等皆無(wú)關(guān)系——不僅如此,這種行為被合理地看成是決策的基礎(chǔ),從中可得出“基本”法則。這種行為的普適性還使得它可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)來(lái)描述,也就是說(shuō),通過(guò)推演我們能得到一個(gè)對(duì)最終結(jié)果的簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)描述。于是我們認(rèn)為我們已經(jīng)知道了拔河競(jìng)賽獲勝的簡(jiǎn)單的終極原因,而實(shí)際上我們所發(fā)現(xiàn)的不過(guò)是用來(lái)掩蓋終極原因的過(guò)程中被保護(hù)了的行為!我們的這種唯象理論正確、優(yōu)美,數(shù)學(xué)上也很?chē)?yán)格,可總體說(shuō)來(lái)卻無(wú)意義。我們一直在被騙!但這個(gè)騙子不是哪個(gè)惡徒或同事(或火雞),而是大自然本身。
我把第二種暗推斷稱(chēng)為相關(guān)性壁壘(Barrier of Rele-vance)。假定基于某種奇跡,人們能夠找到一件事情真實(shí)的基本數(shù)學(xué)描述,也不論這種描述具體如何,總之我們的目的是通過(guò)解方程來(lái)預(yù)言方程所隱含的被保護(hù)了的行為。過(guò)程中很重要的一點(diǎn)就是不得不做近似。在穩(wěn)定保護(hù)的情形下,這些近似所含的小誤差從技術(shù)層面上看也許是無(wú)關(guān)的,就是說(shuō)當(dāng)樣本取得越來(lái)越大時(shí)它們可得到修正。但在不穩(wěn)定保護(hù)的情形下,相關(guān)的誤差則會(huì)無(wú)限增長(zhǎng),這時(shí)物理行為不是抹平這些誤差,而是放大它們,使得預(yù)測(cè)隨著樣本增大變得越來(lái)越不可靠。從概念上說(shuō),這種效應(yīng)等同于混沌理論里的“對(duì)初始條件有敏感的依賴(lài)關(guān)系”,所不同的只是這里指的是標(biāo)度上的演化而非時(shí)間上的演化。如同混沌理論中的情形,解方程過(guò)程中非常小的誤差都可能造成最終結(jié)果的巨大差異——這種差異可以大到使結(jié)果定性上就是錯(cuò)的。這種普遍存在的性質(zhì)使預(yù)言能力蕩然無(wú)存。即使你的基本方程是正確的,它們也不能用來(lái)預(yù)測(cè)你實(shí)際所關(guān)心的系統(tǒng)行為,因?yàn)槟銦o(wú)法足夠精確地來(lái)解這些方程以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)。這反過(guò)來(lái)又使我們無(wú)法證明其虛假性。如果你不能可靠地預(yù)言某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果,你也就不能用這些實(shí)驗(yàn)來(lái)確定理論的真?zhèn)?。系統(tǒng)自發(fā)地產(chǎn)生一種阻礙了解其本質(zhì)的基本障礙,一種認(rèn)識(shí)論上的壁壘。然而在給定的相之內(nèi),微觀(guān)性質(zhì)還是可預(yù)言的。這就像約會(huì),那種基于本能的沖動(dòng)既簡(jiǎn)單也很好理解,最終結(jié)局也不外乎幾種大家都能猜得到的可能性之一,但這兩人之間到底是什么結(jié)果則很復(fù)雜,難以預(yù)料。
教科書(shū)上找得到的暗推斷起作用的例子是關(guān)聯(lián)電子效應(yīng)。實(shí)際上這個(gè)名詞本身屬于還原論者的用詞不當(dāng),因?yàn)樵诹孔恿W(xué)里“關(guān)聯(lián)(correlation)”指的正是“糾纏(entangle ment)”,那種電子自始至終所表現(xiàn)出的狀態(tài)——而不只是某一時(shí)刻才那樣。說(shuō)電子是關(guān)聯(lián)著的好比說(shuō)水體是濕的。關(guān)聯(lián)電子效應(yīng)實(shí)際上是固體的一整套行為,它們不能用通常那種簡(jiǎn)單的金屬、絕緣體、鐵磁性等傳統(tǒng)概念來(lái)概括,而是介于這些概念之間的某種性質(zhì)。它們不僅主要表現(xiàn)在金屬氧化物(V2O3)上,而且也反映在某些金屬間化合物(CeCu2Si2)、合金(UBe13)以及許多有機(jī)物(電荷轉(zhuǎn)移類(lèi)鹽)上。除了分類(lèi)上的困難,這些材料還具有一系列令人捉摸不透的特性,如對(duì)原子缺陷的高敏感性、依賴(lài)于樣品備制方法的有序相以及不可復(fù)現(xiàn)的光譜特性等,這些特性意味著近乎存在一種或多種特征很不明顯的相變。然而“關(guān)聯(lián)”一詞則意味著另一些事情:用于描述糾纏著的物質(zhì)的通常的近似技術(shù)由于某種原因?qū)@些材料不起作用,這是個(gè)問(wèn)題。換言之,這種行為很怪異,因?yàn)槲覀儫o(wú)法計(jì)算它——或者倒過(guò)來(lái)說(shuō),它之所以難以計(jì)算就是因?yàn)樗之悺?/p>
你或許會(huì)以為,這種基本問(wèn)題通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該很容易解決,但其實(shí)并不是這么回事。經(jīng)年累月,不同的研究小組從相同的實(shí)驗(yàn)測(cè)量中得出了各種不同的答案,甚至經(jīng)常是不同于他們幾個(gè)月前的結(jié)果,人們總是指責(zé)別人的工作不合格來(lái)力挺自己工作的完整性。理論家們則在這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中挑來(lái)揀去,找出他們感興趣的進(jìn)行“分析”,并宣稱(chēng)這些結(jié)果如何如何重要,因?yàn)樗鼈兣c理論分析相一致。當(dāng)然,基本方程都已熟知,而且在爭(zhēng)議較少的地方也容易取得近似解,但我們卻無(wú)法得到這些方程足夠精確的解以預(yù)言實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的結(jié)果。這額外地造成理論爭(zhēng)論雙方的互不妥協(xié),因?yàn)槿藗兛偰軌蛑肛?zé)別人的計(jì)算有錯(cuò)。正因此,自打最初的關(guān)聯(lián)電子效應(yīng)研究開(kāi)展以來(lái)50年過(guò)去了,在澄清該效應(yīng)是什么的問(wèn)題上仍毫無(wú)進(jìn)展。
作為事后聰明,這樣的謾罵行為已成為要求非常聰明的人去做辦不到的事的一種癥狀,它是相關(guān)性壁壘在起作用的最有效的證據(jù)。通過(guò)可靠的計(jì)算來(lái)穿越這層壁壘是根本不可能的,哪怕是用最大的計(jì)算機(jī),因此才有理論上的多樣性和互不相容性。通過(guò)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)付材料上的細(xì)微差別也是根本不可能的,因此才有一次次的實(shí)驗(yàn)失敗。要證明理論出錯(cuò)也是根本不可能的——這時(shí)近似策略被引入相關(guān)的計(jì)算機(jī)程序——因此才使得關(guān)于它們的爭(zhēng)論帶上了政治色彩。理論可以說(shuō)全都是欺騙性火雞——其概念號(hào)稱(chēng)總有某天會(huì)管用但就是捉摸不透。
困于暗推斷的科學(xué)家經(jīng)常直覺(jué)地意識(shí)到某事不對(duì)勁兒但卻無(wú)法準(zhǔn)確指出到底錯(cuò)在什么地方,因此常鬧笑話(huà)。下面這個(gè)故事來(lái)自高溫超導(dǎo)研究人員:一個(gè)小國(guó)經(jīng)歷了一場(chǎng)軍事政變,新政府著手清洗所有舊內(nèi)閣成員。有兩個(gè)人被押到新獨(dú)裁者面前接受審判。他允許每個(gè)人提出最后的要求。第一個(gè)人說(shuō):“我在進(jìn)政府之前是一個(gè)物理學(xué)教授,我最后的請(qǐng)求是請(qǐng)容許我對(duì)全國(guó)所有的物理學(xué)家做一次關(guān)于我所研究的高溫超導(dǎo)理論的演講?!钡诙€(gè)人則說(shuō):“我也是物理學(xué)家,請(qǐng)?jiān)谒葜v前殺了我?!?/p>
另一個(gè)關(guān)于暗推斷惡作劇的有趣例子是著名的硅表面重構(gòu)現(xiàn)象,在我還是學(xué)生時(shí)它曾使許多物理學(xué)家碰壁。20世紀(jì)50年代,人們發(fā)現(xiàn)真空下新劈裂的硅晶體表面上的原子會(huì)自發(fā)移動(dòng)生成有序結(jié)構(gòu)。但具體的結(jié)構(gòu)形態(tài)則取決于劈裂方式、退火歷史等因素,最終也是最穩(wěn)定的模式總具有一個(gè)7倍于原初表面原子間距的重復(fù)單元,并被擠壓成一個(gè)不規(guī)則四邊形。沒(méi)人知道硅為什么會(huì)如此,甚至原子重排的到底是什么也不清楚,因?yàn)樘峁┻@一圖像的電子衍射效應(yīng)并不能以足夠精確的分辨率來(lái)確定重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)的巨大挑戰(zhàn)是如何用計(jì)算機(jī)來(lái)解量子力學(xué)方程,以揭示出原子是如何移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一效應(yīng)的。在這個(gè)問(wèn)題上到底消耗了多少人力資源誰(shuí)也說(shuō)不清楚,它就像一個(gè)黑洞,簡(jiǎn)直太難啃了。計(jì)算上能給出的所有令人感興趣的模式都試過(guò)了,沒(méi)有一個(gè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,顯然這是暗推斷在起作用。這個(gè)結(jié)構(gòu)問(wèn)題最終是由東京技術(shù)研究所的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家高柳邦夫(Kunio Takayanagi)解決的,他利用新的高能電子衍射技術(shù)——在這之后,各種修正性理論如雨后春筍般冒出來(lái)解釋為什么從一開(kāi)始這個(gè)問(wèn)題就那么顯然。但這種喧囂根本就不對(duì)。直到今天依然沒(méi)人知道為什么穩(wěn)定不變的重復(fù)長(zhǎng)度是7,為什么它會(huì)變形成不規(guī)則四邊形,為什么它如此穩(wěn)定——雖然大自然每次要把成千上萬(wàn)個(gè)原子間隔排列得如此有序并不困難。
盡管暗推斷在材料科學(xué)領(lǐng)域的表現(xiàn)有目共睹,因?yàn)橛斜姸嗟膶?shí)驗(yàn)結(jié)果擺在那里,但它們最重要的表現(xiàn)還是在宇宙學(xué)方面。自20世紀(jì)50年代開(kāi)始,人們就知道真空是可重正化的——就是說(shuō)基本粒子可通過(guò)真空來(lái)傳播,粒子間力所服從的標(biāo)度不變量方程與你在研究普通物質(zhì)相變時(shí)遇到的方程是一樣的。我們還知道,這些結(jié)果必須以某種基本方式與空間本身聯(lián)系起來(lái),因?yàn)樗鼈儾划a(chǎn)生引力,因此才有真空本身可重正化的概念。宇宙的可重正化性質(zhì)是否是由近相變機(jī)制產(chǎn)生的這一點(diǎn)不是這樣或那樣的方法就能解決的,因?yàn)樗傆幸环N效應(yīng)能夠阻止你用長(zhǎng)程情形下測(cè)得的結(jié)果來(lái)推測(cè)短程下的性質(zhì),這與普通物質(zhì)的情形一樣。正因此,許多教科書(shū)將可重正化性質(zhì)敬奉為一種與最小假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)做法相一致的空間性質(zhì)。然而,如果可重正化性質(zhì)不是突現(xiàn)的,那它就需要解釋?zhuān)驗(yàn)樗@得那樣神秘,而偏偏物理學(xué)有一個(gè)非常靈光的經(jīng)驗(yàn),那就是凡顯得神秘的事情就一定會(huì)有原因。其實(shí)人們?cè)缇椭勒婵张c相變很接近。很多實(shí)驗(yàn)都表明,真空是按相變等級(jí)序列突變的,其中不同的自然力彼此分開(kāi),互不相擾。在當(dāng)代宇宙學(xué)研究中起關(guān)鍵作用的是那種跟電磁作用與弱作用之間的區(qū)分有關(guān)的力,因?yàn)樗尫诺哪芰繐?jù)稱(chēng)是暴脹的能源,所謂暴脹是指大爆炸后的一種假說(shuō)性的急劇膨脹。如果真空的可重正化性質(zhì)是由近相變機(jī)制引起的,那么終極理論的研究將不外乎兩種結(jié)果:要不就是即使你發(fā)現(xiàn)了這種理論它也預(yù)言不了任何東西;要不就是它不可能被證偽。
暗推斷也會(huì)給經(jīng)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重要而又令人煩惱的后果。這是個(gè)很難公開(kāi)討論的問(wèn)題,因?yàn)橐粻可娴狡垓_或虛假活動(dòng),你就得拿出法律上站得住腳的證據(jù),故而在此我只作象征性的描述。如果與真人真事有任何相似之處,那純屬巧合。假定我寫(xiě)了一個(gè)譬如說(shuō)可以預(yù)測(cè)某事的程序。我告訴了你基本方程——或者說(shuō),表面上看管用的代碼——但卻不告訴你解方程的方法,然后對(duì)你說(shuō),給出這些方程的正確解需要足夠的聰明,你掂量掂量,如果不是那種好腦瓜,就趁早別碰它。你對(duì)這番羞辱很生氣,回去按自己的思路寫(xiě)了一個(gè)解題程序。但忙乎了幾個(gè)月,你非但沒(méi)得到我的結(jié)果,而且還陷入這樣一種境地:得到的一大堆各不相同的結(jié)果全都取決于所設(shè)定的近似條件。你終于明白,你寫(xiě)的程序沒(méi)問(wèn)題,是我在施騙招,因?yàn)榉匠淌遣环€(wěn)定的。于是你開(kāi)始懷疑我的程序給出的預(yù)言也是事后擬合的,整個(gè)一個(gè)騙局。我給出的方程既不足以描述我的程序要做的工作,也不是腦袋聰明就能解開(kāi)的。實(shí)際上沒(méi)人能解這些方程!但要證明這一點(diǎn)則又是不可能的,理由同樣是它們既不可解,又不能通過(guò)檢查找出其錯(cuò),因?yàn)樗碛袑?zhuān)利保護(hù),因此你勢(shì)必失敗。你能做的至多是寫(xiě)一篇文章或申請(qǐng)個(gè)專(zhuān)利說(shuō)你也有擁有某項(xiàng)“技術(shù)”,它不同于我的且具有不同的實(shí)用功效。
你可以從積極的方面說(shuō)不穩(wěn)定物理系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是重要的,因?yàn)樗鼈兡苁刮覀冊(cè)跓o(wú)需暴露事情本身的情形下看清楚事情的本質(zhì)。這在蒙騙對(duì)手時(shí)很有用,讓對(duì)方付出代價(jià)而你贏取市場(chǎng)份額,但你千萬(wàn)別拿來(lái)騙自己,那可比梅爾·布魯克斯影片《太空炮彈》(Spaceballs)中主角約格特(Yogurt)叫嚷的“多多掙錢(qián)”還要壞。不幸的是,這種做法也要了許多科學(xué)家的命,他們認(rèn)為自己正在追逐一斗金,58但實(shí)際上卻是在追逐虛無(wú)縹緲的彩虹。
人們可以認(rèn)為我這么表述不夠通俗,對(duì)此我并不介意。畢竟達(dá)到目標(biāo)而遭憎恨要比懦弱而討人喜歡好得多,何況我已經(jīng)向非相關(guān)性這一祭壇上獻(xiàn)祭了很多,因此知道自己在說(shuō)什么。但在那些仍覺(jué)得不滿(mǎn)意的人看來(lái),我是在兜售一個(gè)按自己形象沒(méi)計(jì)的暗界貴族小娃娃,他們會(huì)買(mǎi)來(lái)然后按他們自己的喜好來(lái)玩。你上緊弦,娃娃就會(huì)起舞,“愿施瓦茨與你同在”59。多么令人向往!
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