作者：乐尚嘉
最近看一本书《物理学的困惑》（作者：L 斯莫林）看得很慢，很吃力。
五十多年前文革辍学，但在上山下乡前鄙人就开始自学大学一二年级的数学和理论物理学基础课程。当时虽然身处还是应该读书、记忆力特好的年龄，可是，自学总是不牢靠的。因为自己以为懂了，习题就少做了。在正常读书的年代里认为自己是个认真的好学生，其实一样是个偷懒的学生。
毕竟基础不牢。五十年来理论物理学有许多新的理论出现，兴趣所致，也曾留意过。现在还是全忘了。
自牛顿以来到1980年，理论物理学频频有新发现新理论出现。回过头去看，最近四十年来出现的各种新理论，基本上都不能让人信服的站住脚。这在本书内写得很清楚，1980年代以来基本停滞。这大概也是我把本来都没有完全搞懂的那些新理论至今全忘了的一个原因吧。
如果没有文革，没有我班团支部对我思想落后的政治定性，如果我能自己选择自己的学习和工作，我多半会去考理论物理学，从事理论物理学研究。不过，因为理论物理学本身的时代限制，多半一生仍然一事无成。但会活得枯燥而有趣。就像现在这把年纪，还在边看边学理论物理学，觉得吃力而有趣。这定会让旁人看得可笑。
两种理论能否统一？
现代物理学二十世纪初发现了两大理论，相对论和量子论。一百年来一直呼唤着第三个理论来统一所有的物理学。
作者提出了这个统一理论的五大问题。
1、将广义相对论与量子理论结合为一个真正完备的自然理论。
量子理论的困扰是实在与形式的关系问题。量子理论的光波两重性，测不准定理，并没有告诉我们，没有我们的世界是什么样子。因为"实在论"哲学告诉我们，实在的世界必然独立于我们而存在，不能取决于我们的测量什么或不测量什么。
2、解决量子力学的基础问题：要么弄清理论所代表的意义，要么创立一个新的有意义的理论。
解决这个问题有几条不同路线：
- 为理论找一种语言，它能解开上面提到的所有疑难，并将系统与观测者的世界划分作为理论的一个基本特征。
- 以实在论的观点重新解释理论——重新解读方程，从而使测量和观测在描述基本实在中不再起作用。
- 创立新理论，提出比量子力学更深刻的对自然的认识。
但是，创立理论的人不一定是实在论者，他们不相信人类能构造一幅真正独立于我们的行为和观察的世界图景。相反，他们赞成不同的科学观：科学只不过是我们用以描述我们的行为和观察的寻常语言的延伸。
我相信实在论，可我对上述也不敢否定。
在电磁场与弱场的统一之外，还有引力与强核力（将夸克结合在一起形成质子和中子的力），这四种力能统一起来吗？
3、确定不同的粒子和力能否统在一个理论并将其解释为一个单独的基本作用。
4、自然是如何选择量子物理标准模型中的自由常数值的？
在过去几十年里，天文学家做过一个很简单的实验，以两种不同的方式测量星系的物质分布并比较其结果。首先，他们通过观测恒星的轨道速度决定星系的质量；其次，他们通过直接计数他们能看到的星系的所有恒星、气体和尘埃来确定其质量。两个结果都应该说明星系的总质量和物质的分布。根据我们对引力的充分认识，加上所有形式的物质都发光，两种方法应该是一致的。结果却不一致。几乎所有情形下，两种测量都不一致，不止差一点儿，而是差了10倍。
多数天文学家和物理学家都相信对那两种测量差别的正确解释是，丢失的物质是我们看不到的暗物质。可有另一种解释（少数人），可能是牛顿定律和广义相对论错了。——太震撼了吧？
当我们对更大尺度（相应为数十万亿光年）进行观测时，即使加入暗物质，广义相对论方程也不能满足。137亿光年前的大爆炸所驱动的宇宙膨胀似乎正在加速，而根据我们看见的物质加暗物质，它应该是减速的。
仍然有两种可能的解释。也许广义相对论真的错了。它只在太阳系和我们银河系内部的邻近系统得到证明，如果扩大到整个宇宙的尺度？还有一种就还是E=mc2次方,宇宙中存在大量暗能量。宇宙中只有4%的普通物质，26%的暗物质，70%是暗能量。暗能量经受张力-负压力，引起宇宙加速膨胀。
5、解释暗物质和暗能量。或者，假如它们不存在，那么该如何在大尺度上修正引力理论，为什么修正？更一般的说，为什么宇宙学标准模型的常数（包括暗能量）具有那样的数值？
"物理的尽头是数学"不完整
二十世纪七十年代前，理论与实验是手拉手前进，新思想在几年或顶多十年内就能得到验证。但自二十世纪七十年代末以来，对基本粒子物理学的认识还没有一个真正的突破。
构成我们生存世界的有两大类事物：构成物质的粒子（夸克、电子等等）和相互作用的力（或场）。粒子是波，波也是粒子，但这并没有统一粒子和力。
很多理论都建立在美妙的数学基础上，但从来没有成功，也从来没有人相信（在现代纯理性的人身上、尤其唯数学至上论者中，有人相信）。牛顿物理学曾经激发了数学的主要部分的发展，但如果牛顿理论与实验相矛盾，则什么也救不了它。错误的理论也曾激发过许多数学进步。托勒密的本轮理论就刺激了三角和数论的发展。更一般的说，即使一个物理理论激发了数学的进步，也不能以此证明它就是正确的物理理论。
"物理的尽头是数学"，以上起码证明了这句话的不完整。换句话说，一个能够以数学形式表达出来的物理理论不一定是正确的；一个物理理论如果不能被数学形式表达出来，那一定是不正确的，起码是不完善的。
2006年6月，华盛顿大学阿德尔伯格领导的一个小组精确地测量分离几毫米的两个物体间的引力。在6%毫米的尺度下他们尚未发现牛顿定律错误的证据。
相反的例子是，当前的的仪器已经可以探测等于甚至超过截断能量的宇宙粒子。其中一个实验叫AGASA（明野巨型空气簇射阵列），报告了至少十多起看起来有点极端的事件，能量大于3×10的20次方eV——大约相当于棒球手击球的能量，确是一个质子带的。
这些事件也许预示着狭义相对论在极端能量下失败了？
是否相对论也是可以批判的？结论是肯定的。但那种批判决不是1967——70年间中国初中生红卫兵（几十年后说背后有高层人物陈伯达指使）以倒退式的批判，以牛顿定律为武器来批判相对论。这样的批判必须是以新的实验、新的工具以及新的探索性的理论出现。
弦理论和圈引力理论
当今理论物理学两派。
量子引力世界的风格继承了所谓相对论的传统。其核心价值是尊重个人思想和研究纲领，怀疑流行时尚，依赖数学的纯净论证，深信关键的问题密切联系着关乎空间、时间和量子本性的基本问题。
弦理论家群体的风格是基本粒子物理学文化的延续。这种风格总是充满着冲动、好斗和竞争的意气，理论家们喜欢争先响应新的进展，而不相信哲学问题。当智力的焦点从基础新理论的解释转向理论的应用时，这种风格也取代了爱因斯坦和量子理论创立者们的那种思辨和哲学式的风格。
有两种科学家，能洞察假设并提出新问题的预言家和把握常规科学的工艺师。
可以看出来，作者、也是理论物理学家的斯莫林是倾向前者，并且自身也是前者。
两种理论到现在为止，都没有成功，都没有能够完美回答作者的五个问题。然而，以我最粗浅的理解，似乎弦理论更有希望一些。错误的理论，不一定完全错误，或许它正是走在通往正确的过程中的。
当然，作为读者的我，因为数理基础实在太差，对两种理论还没搞清楚，甚至不敢肯定以上我自以为对本书的理解，是否真的是作者要说的话呢？
至于本书说到的许多西方理论物理学圈子中的科学伦理和社会问题（帮派和权威以及资金支撑等等），那在中国人眼里简直不是问题，不谈也罢。
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