和枫谈爱因斯坦

七月：
我的背景和你的极其相似！我也是学固体和量子物理的。中学时代我曾为选择文科和理科非常苦恼，是读了一本叫做《爱因斯坦：生、死、不朽》的书才逐渐坚定学习物理从事科研的决心。你提及的两本书，我读过第一本，第二本没有，有时间买来看看。

对你说到的爱因斯坦和宇宙常数做一点补充：宇宙常数项是广义相对论固有的一项，对应于空间的intrinsic energy。1916年爱因斯坦发表广义相对论时，忽略了这一项（在数学和物理上都是有充分理由的）。后来由于从此方程导出空间可变的宇宙，爱因斯坦回到广义相对论，把这一项设为正数，由此产生repulsive force来抵消引力场使得宇宙空间的大小可以恒定。他犯了两个错误，一是不得不手工调整这个常数，二是这样得来的平衡是非稳态平衡。但他加入宇宙常数这一项本身并没有任何错误，现在的暗能量验证了这一点。

我以为爱因斯坦在科学上的伟大在于，他告诉我们，人的纯粹的理性思维借助于严谨的数学推演，可以是比实验更为有效的认识客观世界的手段。他的狭义相对论，并非源于试图解释经典物理学不能解释的实验现象，而是基于对经典物理学内部，牛顿力学和麦克斯韦电磁理论的不协调的思考。狭义相对论优雅地解决了这一矛盾，同时引出第二个矛盾：牛顿引力定律和狭义相对论的矛盾。他的广义相对论美妙地解决了这一矛盾，但又引出第三个：广义相对论和量子理论的矛盾。这一次他刻苦工作了30年也没解决，直到在death bed上还在思考。现在的string theory就是在解决这一矛盾，由此将人类对世界的认知带进全新的境界。

我是学物理的。multiverse theory 是一个非常美而和谐的理论，解决了量子力学长期以来在解释和理解上的困难，虽然许多细节还有待进一步研究。multiverse theory 没有直接试验证据，但有间接的支持。（如果你对此感兴趣，非常好的一本科普书是 Brian Greene 写的 The Hidden Reality）。

科学的基础，乃是自然之道，其中最重要、最根本的是对称性。举个例子：你掷一个6面的骰子，因为每个面大致相同，从而每一面出现的概率大约相等。当你掷这个骰子6000时，发现从1到6均出现约1000次。这根本无需有个神去创立这个规律；也就是说，神的存在是这个规律无用而多余的假设。相反，如果你掷出6000次1或者6000次6来，那的确需要要有个神来操纵；但我想如果你在赌场，你肯定会大喊：“这真是见鬼了”——因为有人在骰子里捣鬼。

作为物理学基础的对称性，在本质上和这个骰子的例子一样，只是数学形式更为复杂一些，隐藏得更深一点。这些对称性和其他一些物理学的基本原则，都经受了各种条件下苛刻的验证。一旦这些基本原则或对称性在某种条件下被实验被否定，那我们就知道原来理论的局限性，新的理论会涵盖越来越广泛的条件，更为general; 而原有的理论在之前确认的条件下，并不会失效。

比如牛顿力学，虽然其基本对称性(伽利略对称)在微观世界或是快速（接近光速）条件下已被否认，但在宏观低速世界，却是相对论力学和量子力学的极好的近似（好到几乎没有任何可观测效应的区别）。迄今为止，在所有我们可以探测的条件下，没有发现任何一个实验现象，违反量子力学或相对论力学的基本原则和对称性。

但相对论力学和量子力学的基本原则和对称性并不相容，而他们的适用范围几乎没有重合的部分，除非在宇宙黑洞的极端条件下。string theory 力图解决这一难题，其建立在更为general的物理学对称性上，使得我们可以理解极端条件（奇点）下的物理学；而其推论之一multiverse theory，对于宇宙的起源和演化做出了解释。

string theory不会推翻量子力学或相对论力学在我们已知已测条件下的正确性，也不会影响我们使用这些自然规律去研究物质世界的属性，除非在我们知道的极端的条件之下。