Why String Theory?

 

 

看完了Joseph Conlon的《Why String Theory?》，作者13歲就在雷丁大學數學系兼職就讀本科，之後又在劍橋大學分別取得本科和碩、博士學位，現為牛津大學理論物理系的弦論教授。

對我而言，這是本門檻較高的科普書，但這不意味著需要有非常扎實的物理背景才適合閱讀。弦論作為非常前沿的物理理論，難免涉及到許多較為深奧難懂且不普遍於大眾的概念和知識點。這些概念除非是個人興趣使然的課外學習，否則即使是物理本科生也很可能沒聽過（當然物理本科之間的水平落差非常大）。知道這些概念並不是為了要了解更為苛刻的弦論，事實上這本書的主軸並不是在科普何為弦論，而是在解釋為什麼弦論能有今天的地位。這本書叫《Why String Theory?》,而不是《What is String Theory?》。

作者一開始先是根據尺度分級，介紹了相對應的科學領域。從最大尺度的星系團到最小的普朗克尺度無所不包，讓讀者對於各尺度的科學和物理有一些基本的概念。之後作者也介紹了物理學在上個世紀所取得的重要成果，這裡有大眾所熟知的相對論、量子力學，和大眾可能不那麼了解的對稱性、宇宙的演化等概念。之後作者用了一個章節解釋了為什麼在上個世紀人們取得了如此豐碩的成果後，我們還需要一個新的理論，這裡介紹了如原有理論的局限等例子。

在漫長的鋪陳後，作者用了兩個章節分別介紹了弦論的「前世」和「今生」，之後又調皮地用了只有一個句子的獨立章節來強調弦論在實驗上的直接證據。接下來的內容（至少對於作者而言）就是這本書的主軸跟核心。這裡描述了弦論並非僅僅只是量子引力的候選理論（或是更遙遠但更為大眾所知的萬有理論）而已。弦論不止在其他的物理分支，如粒子物理和宇宙學有重大的貢獻，在量子場論（雖然量子場論最廣為人知的是作為粒子物理的核心理論，但量子場論在其他領域，如凝聚態物理，也扮演著非常關鍵的角色），甚至純粹的數學領域也有碩大的成果，其中甚至形容其開闢了新領域也不為過。

介紹完不同科研領域中的弦論後，作者也介紹了同為理論物理的不同研究風格。「理論」在物理領域是相對籠統的概念，就好比弦論也是如此。一個被稱為弦論家的科研人員，其研究領域完全可以與量子引力扯不上關係，對方甚至可以是數學家而非物理學家。「理論物理學家」亦是如此，其差異之大大概是諾獎邊緣行走和八竿子都摸不著諾獎的關係吧（當然諾獎並不是評價一個人工作價值的唯一標準）。

作者最後也對那些於弦論批評的聲音做出回應，和提了一些現有的其他量子引力候選理論遠遠沒有弦論成功的原因。

如前文所說，這本書並不是在介紹「什麼是弦論」，更多的是通過介紹弦論的成功順便也讓讀者了解了如今基礎物理的前沿現況，配合上前面幾個章節所介紹的上世紀的物理成果，讀者可以很輕易就此掌握牛頓和麥克斯韋後的物理圖像，也能對物理學家們研究物理的各種方法有些粗略的認識。

這本書我讀得很慢，並不是因為這本書有多晦澀難懂。作為名詞黨的我，對於書中提到的許多觀念早有了非常淺薄的了解，即使遇到新概念維基百科了解一下就好了。這本書雖然偶爾也會順帶介紹到「什麼是弦論」，但看不懂那些章節也不影響閱讀體驗，如果真想了解弦論在說的是什麼，作者也列了一份從科普到教科書各級別的書單讓讀者參考，單靠這本書簡單的描述是不可能掌握弦論的。之所以閱讀得那麼緩慢，是因為這本書提供了我相對完整的介紹，無論是對於基礎物理的各領域還是關於理論物理的各種研究方法等，任何一個細節都不想錯過。