撰文
翻译何伟雄
审校&编辑金庄维
特邀审校张建东
在这个坐落校园内偏僻的树林边的地方“隐居”着一群卓越的理论化学学家什么是量子物理学，而爱德华•威滕（）则是其中最为杰出的一个。威滕是惟一获得物理界最高奖项——菲尔兹奖的化学学家，他也因发觉M理论而著称——M理论被觉得是统一数学学的“万有理论（of）”的第一候选。作为一个天才中的天才，威滕脸上带着超凡端庄的知性——他总是沉溺在无比具象的思索中。
图片来源：Jean
威滕的研究工作极大地促进了理论化学近几六年的发展，其中最为人熟知的应当就是神秘的M理论。自爱因斯坦以来，杰出的数学学家们仍然都在找寻一种愈发基本的量子理论，来统一引力与其他基本力，并代替爱因斯坦关于“引力的本质是时空弯曲“（也就是广义相对论）的近似图像。M理论就是现有理论中最佳的候选者，但目前我们对此仍知之很少。威滕在1995年提出了M理论，通过“对偶”将所有五种弦理论统一在了同一个物理结构中。而后，他和其他研究者又发觉，弦理论与量子场论在物理上同样互为排比（弦理论觉得物质的基本组成元素是细小的弦，而量子场论则是粒子化学“标准模型”的语言，描述在物质场中的运动的基本粒子）。威滕在以弦理论学家的身分蜚声的同时，还作出了许多量子场论的新发觉，但是研究它们之间的关联。据悉，他在数学上的洞察力也使他屡次在物理上作出重大发觉。因此，他被誉为物理化学界的“教皇“。相关领域的研究者们就会仔细通读他的工作，并希望他能对自己的工作形成兴趣。虽然有着不容指责的学术影响力，66岁的威滕并不常常发表他对当代理论发觉的看法。
在明年春天对斯坦福访问中，我在高等研究院的中央草皮上见到了威滕，并提出了访谈的恳求。他语速极快，嗓音沙哑，回复说不能保证回答我的全部问题，但会努力试试。
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10月的一个礼拜四，我如约来到了威滕的办公室。别人不在，办公室的门半开着，上面的椅子上布满了论文——不是堆在一起，而是散乱地摊在椅子上，朝着各个方向的都有，有几页早已快要掉到地板上了。（威滕后来解释说，他写完/读完论文后就随手堆在这儿。）他的书柜上搁着家人的相片，办公室墙壁还挂着女儿们的艺术创作，其中一幅是庆贺祖父亲节的。几分钟后，威滕来了，我们花了一个半小时聊了化学学和物理中排比的意义，M理论的前景，以及他的所读所想。
排比之网
Q：近来化学学家们开始关注排比，而您研究它早已几六年了，您为何对这个问题感兴趣呢?
A：我们不断地在排比中获得新发觉。排比性之所以有趣，是由于它们常常可以回答这些棘手的困局。例如说，你可能早已花了很多年来思索某个量子理论，你也明白当量子效应很小的时侯会有哪些现象，并且量子效应很大时会如何样？你不可能从教科书了解到这种。假如你想对此进行深入研究，就肯定会碰到麻烦。但排比常常可以回答这种问题，它们给出问题的另外一种抒发形式，而在新的叙述中，困难往往迎刃而解。
Q：关于排比中的新发觉，您能举几个反例吗?
A：我们找到了好多不同种类的排比，有规范场论之间的排比，有弱耦合弦论与强耦合弦论之间的排比，还有知名的AdS/CFT排比，这是规范理论与引力之间的排比。AdS/CFT排比早在20年前就被发觉了，但是令人惊讶的是，它如今仍然给我们带来好多启发。这很大程度上是由于大概10年前，一些新的看法使它重新迸发了活力——人们对量子场论中的熵有了新的认识，“它始于量子比特”。
AdS/CFT排比将反德西特时空（anti-de）中的引力理论等价于一个描述该区域边界的量子场论。AdS时空——通常称为“bulk”，由于它在更高维——中的一切信息被编码在更低维边界上的粒子间量子互相作用中，如同全息图一样。为此，AdS/CFT为化学学家提供了对引力量子本质的“全息”理解。
Q：这就是说，时空和其中的一切犹如全息图一样，从储存在量子纠缠态中的信息中涌现下来。
A：是的。物理中有些排比也能被解释为数学上两个量子场论之间排比的结果。它们之间相互联系的形式十分多样，所以任何一个快速得出的简单论断都是不完整的。你必须想像一张由不同联系构成的网路，其中相同的数学问题有着不同的叙述，而且阐明了不同的性质。最简单的情况中只有两种重要的叙述，但对于回答这一问题早已足够了。假如你要让我列举一个复杂的事例，那可就太多了。
Q：考虑到这样复杂的联系网以及描述所有排比的困难程度，您是否认为这反映了我们缺少对整体结构的理解，还是说只有在这张网路十分复杂时，我们就能看见它的结构?
A：我不确定。按照传统的做法，我们先是建立精典场，然后对其进行量子化，得到量子场。但如今我们晓得，在好多情况下这些做法并不适用。而同样的量子理论可能源自不同的精典理论。内森•塞伯格（，理论化学学家，威滕的朋友）很可能告诉你，他相信会有一个更好的量子场论可以让一切显得愈发清晰，只不过我们如今还不晓得。说实话我也不确定，我觉得这是一个梦想，而目前看来，它还有些遥不可及。
还有一点你可能会感兴趣，那就是量子场论除了对化学学十分重要，它对数学也很重要。并且对数学家来说却很难用严格的物理理论来研究化学学家所定义的量子场论。这是十分奇怪的，世界竟是构建在一个这么复杂的物理结构之上。
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Q：您对于物理与化学之间的关系如何看？
A：我不想给出一个笼统的答案，还是说一说我们目前的状况吧。量子场论和弦论的数学中包含了好多物理的奥秘，但我们还不晓得怎么系统地将它们提取下来。化学学家总是才能提出一些让物理家大吃一惊的看法，由于它们很难用已知的物理语言来描述，所以你必须从数学的角度出发来理解量子场论。
我不觉得存在一种新的普适方式。我晓得什么量子场论的标准方式存在缺乏，所以我们起码可以期盼能找到新的方式来描述这些理论。但我很难想像那会是哪些样的方式。
Q：您一点也想像不下来？
A：是的。传统上，人们觉得互相作用量子场论只能存在于我们所生活的四维时空中，这是个有趣的巧合。但在上个世纪90年代，弦排比的一个分支发觉，量子场论在五维和六维中都能存在。可惜我们对于它们的性质所知甚微。
Q：我据说过神秘的（2,0）理论，一种用于描述六维时空中粒子的量子场论，它与描述七维AdS空间中的弦和引力的M理论互相对偶。（2,0）理论在排比网路中很重要么？
A：是的，这是十分前沿的理论。在不考虑引力的传统量子场论中，没有比它更好的理论来描述六维以上的情况。从六维的（2,0）理论出发，你可以得到大量四维、甚至更低维中的重要排比及其性质。但是，虽然我们对量子场论的了解一般来自精典场论的量子化，并且我们还没找到（2,0）理论的精典对应。（2,0）理论的一些性质（例如对称性的组合）十分奇怪。所以你可能想晓得为何排比存在，并且对我来说为何存在这样一个拥有这些特殊性质的6维理论是一个愈发基本的问题。
Q：排比让我们可以用完全不同的方法去描述同一个系统，但这也让我们很难理解对“究竟哪些是真实的？”这个问题。您怎样看?
A：我可以告诉你的是，通常来说，当存在排比时，在一种叙述中很容易的问题会在另一种叙述中显得很难。举个事例，用牛顿热学来描述你我的日常运动是相当简单的。而且假如我们生活的世界有个迥然不同的排比“兄弟”，其实化学学家考虑的一些事情在哪个世界会愈发清晰，而且我们的日常生活都会显得无法描述。
M理论的发展
Q：有一种比较豁达的观点觉得，存在一个全能型的量子引力理论，您怎样看？
A：很遗憾，我想纵然这些观点是正确的，我也不敢保证它会对我们有所帮助。由于虽然我们现有的理论并不完整，它早已解释了相当多的现象。所以即使有了一个愈发完整的描述，也很难说它实际上能带来多少仰仗。
Q：您是指M理论吗？
A：M理论只是其中的一个候选对象。
Q：您在22年前就提出了M理论，它现今的发展状况怎么？
A：我个人觉得，早在22年前我们就十分确信M理论存在了，但人们现今对它更有信心，由于AdS/CFT起码在AdS时空几何中给出了M理论的明晰定义。不过，我觉得我们对理论的理解依然是不够的。与22年前相比，理论发展主要集中在AdS/CFT和与之相关的内容上。但我相信，这只是其中的一个方面，一定还存在其他的重要方向。
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Q：您能举个反例吗？
A：例如说，对时空本身量子性质的体空间（bulk）描述。常年以来，我们对此进展甚少。我想这可能是由于答案和我们熟悉的认知不同。其实，这只是我的猜想。
Q：那您猜想它会有什么不同之处?
A：这很难说。我怀疑它会愈加具象。我倾向于觉得，不仅一些已知的特例，并不存在对时空的精确量子描述（例如，我们晓得AdS空间中的确存在这样的描述）。不过我也无法作出更多的预见。
万物始于量子比特？
威滕：不久前，我读了耶鲁学院化学学家约翰•惠勒（John）在上个世纪写的一篇旧文章（,,:theforlinks惠勒在这篇完成于1989年的文章中提出了“万物始于比特”什么是量子物理学，也就是数学宇宙起源于信息）。他是一个富于远见的人，但那篇文章在文字上很含混。假如我在30年前读这篇文章，我很可能会由于它太模糊、无法考量而拒绝接受其中的观点，虽然他说的是对的。
Q：您读这篇文章的目的是哪些呢？
A：我想晓得当人们说“万物缘于量子比特”时，她们到底想抒发哪些。惠勒曾说过“万物始于比特”，并且在他写这篇文章时，大约还没有“量子比特”这个词。不过我读这篇文章时认为，惠勒讨论的似乎是“量子比特”，而不是比特。所以“万物始于量子比特”实际上只是现今的说法，究其根本还是惠勒当时的思想。
我不会断定惠勒的看法是对是错。当我刚开始读研究生的时侯，大学举行了一系列讲堂，向新生介绍理论研究的前沿进展，其中一个讲演人就是惠勒。他当时在黑板上把宇宙画成一只凝视着自己的耳朵，但那时我并不理解他在说哪些。事后我明白过来，他在解释，当观者自身是量子系统的一部分时，我们该怎么讨论量子热学。我想我们至今都没有参悟其中的奥义。
Q：观测本身会不可逆转地改变量子系统，导致过去与未来之间的区别。所以观者问题可能与时间问题存在某种关联。通过AdS/CFT排比，我们了解到新的空间维度可以像全息图一样从边界上的量子信息中涌现下来。您是否觉得时间也是涌现的——它始于某个没有时间的量子热学叙述？
A：我倾向于觉得，时空及其中的一切在某种意义上都是涌现的。惠勒在他的文章中早已预测了这一点。他觉得在数学和物理中，连续的概念都是不确切的。他觉得使用任何连续的概念——连续的时间、连续的空间，连续的实数——来对时空进行微观描述都是有问题的。关于时间和空间，我赞成他的观点。关于实数，我难以判定，这也是我想晓得的。我曾与一个逻辑学家讨论来企图理解其中的含意，不过这并没有哪些帮助。
Q：您觉得惠勒是个英雄吗？
A：我不会称他为英雄。我只是好奇，他所说的“万物始于比特”究竟是哪些含意。他的看法很有远见，超前于时代。我感觉我如今会更有耐心来阅读这样的文章，尽管并不明晰，但能给我带来灵感、启发。这篇文章大概有100条参考文献，看上去都很有趣。并且全部读完恐怕要花上好几个礼拜。我想我会挑一部份来读。
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Q：为何您如今会更有耐心来读这样的文章？
A：年青的时侯，我仍然觉得，我做的下一件事可能就是生命中最重要的事情。并且如今，我的看法也发生了一些转变。花一点时间去读他人的文章也是有益处的。
Q：与惠勒的风格不同，您是通过估算来获得很强的洞察力。
A：我只能做些小小的跨越，而惠勒的看法则是个飞越：他在文章开头就说了，他不晓得验证这种看法须要10年，100年，还是1000年。
Q：他企图解释化学是怎样从信息中形成的。
A：是的。他的说法愈发宏大：他想解释存在的意义。
Q：惠勒对此有哪些猜想吗？
A：没有，他只是在讨论，为了得到一个更基本的数学描述，我们应当做哪些，不应当做哪些。
Q：那您对存在的意义有哪些想法吗？
A：没有（笑）。
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