后现代化的理论物理学

后现代的帽子无论戴在什么上面，似乎都会使其显得前卫新潮，以及一丝高深莫测，从而不免有自欺欺人之嫌。但是本文仍然企图搜集一些证据，或者迹象，以表明今天的理论物理学研究的确已经有别于现代性框架下传统科学的典型形象。值得提前说明的是，在下文中将被提及的若干问题，都需要进一步的发展与论述方可予以澄清。这在本文如此短小的篇幅内显然是无法完成的，因此以下的内容毋宁说是一个提纲。

我们恐怕必须从名词解释开始，以弄清楚什么是“后现代的理论物理”。然而为了说明这一点，我们就必须首先知道，什么是“现代的理论物理”。

在物理文献中，“现代物理”（modern physics）一词常被用来指称出现于二十世纪以后的那些有别于经典物理的新物理，它们以相对论与量子力学为代表。物理学家使用这样的词汇，以强调科学革命之后的新范式与经典物理的巨大差异。然而，当我们谈及“现代性”与“后现代性”时，似乎应当把整个经典物理学也置入“现代”物理理论的框架才更为合适。事实上，近代科学的诞生与成熟（在物理领域以伽利略和牛顿理论的出现为标志）正是西方世界自启蒙运动之后步入现代化的潮流的一个重要方面。经典物理的研究方法及其对人类自然观的改造，都显示出明显的现代性特征。因此在本文中，我们将用“现代物理”指称以牛顿力学为代表的一批诞生于经典的研究方法与自然观之下的物理理论。除了牛顿力学，其典型代表还有经典的电磁学理论。

此刻，有必要勾画出现代物理的基本特征。从而通过考察当代物理对这些特征的偏差与超越，以阐明标题中“后现代化”的内涵。

我们注意到，经典物理的研究方法最早由伽利略总结下来，并至今仍为国内物理学的初级教材所津津乐道。在这种方法的框架下，物理学的研究无非是这样几个步骤：1、通过实验总结规律；2、总结规律，上升为理论；3、用理论做出可供检验的预言；4、再通过实验检验理论。尽管物理学发展的真实历史要比这个过程复杂得多，但是大致上，牛顿理论之后的许多物理理论正是循着这条道路发展起来的。最典型的例子就是经典电磁理论。我们甚至发现，尽管早期的量子力学极大地颠覆了物理学家的传统观念，但是它的发展仍然与上述的几个步骤相合。

另一方面，现代物理学的理论在人类现代自然观的形成中起到极其关键的作用。这个过程即所谓自然的“袪魅”。当牛顿将月球与群星的运行这些高高在上的“完美运动”与诸如苹果落地这些呈现在大地之上的日常规律用统一的规律描写时，有关天空的各种神秘的力量都消散了：一切只不过是惯性与万有引力使然。亚里士多德的“天然位置”被从科学的领地清除出去，同时被清除的还有与之相关的价值问题。突然间，世界逃出了上帝或诸神的照看，变成了一堆齿轮发条的复杂组合。在这样的世界中，拉普拉斯对回溯历史与预知未来的幻想就不再显得像是痴人说梦。

然而牛顿力学的影响远不止此。作为近代物理学的第一套完整理论，它以简单明晰的理论结构所取得的巨大成功给人以强烈的震撼，它的耀眼光辉给人们造成一种幻觉。在这种幻觉中，世界真的就是一架牛顿定律的机器。反过来说也对：牛顿力学的规律真的就是万物运行的规律。我们看到，这种深信不疑使康德将牛顿力学安放于先天的知识中。
发生在20世纪初的科学革命的重要意义就在于，它使人们发现，那种视牛顿力学为真理的观念只是一个时代的幻觉。在这场“解除幻觉”的变革中，相对论自然居于核心地位。但是在今天看来，它的作用十分有限。事实上，虽然相对论使人们意识到牛顿力学并非真理，但它本身却加强了物理学家们寻求统一的终极理论的信念。然而，从后现代的观点看，这是不重要的。有趣的是，今天的物理学家已然认识到了这一点。在这场认识的转变中，重整化群理论与“层展”（emergence）的思想起到了关键作用。

最初，重整化只是量子场论专家发明的一套计算手续。他们在对场论中的某些过程做计算时，发现得到的结果是无穷大。然而，如果使用一种系统的“扔掉”无穷大的方法，则可以得到有限的结果，这种方法就是重整化。令人困惑的是，在计算中随意扔掉一个无穷大看上去没有任何道理，但另一方面，物理学家用这套无厘头的方法却能得到正确的结果，甚至与实验结果在很多位有效数字上都符合。正是这些难以理解的困难使得量子力学大师狄拉克一生都在怀疑重整化，如同爱因斯坦一生都在怀疑量子力学一样。

然而我们今天已经十分清楚，重整化之所以在当时显得那样古怪，是因为人们对场论的理解还很有限。得益于威尔逊(K. G. Wilson)等人于70年代发展起来的重整化群理论，我们已经能够很好地把握场论中那些出现无穷大的计算。更重要的是，通过这样一套理论，物理学家对于理论物理的态度已经开始发生本质的变化。

重整化群理论回答了这样一个问题：一种描述自然的理论，在我们观察世界的不同尺度上会发生怎样的变化。它给我们的教益是：我们固然可以不断地从物理的角度追问自然的“本质”，也即不停地寻找更基本的理论。但是，那些更基本的理论对我们业已了解的物质层次影响极小，以至于若我们只关心常规世界的知识，则那些极端条件下的所谓“更基本”的物理理论都是不重要的。这就是说，物质世界的不同层次之间是脱耦的（decoupled）。

在此基础上，当代的物理学家逐渐形成了一种“层展”（emergence）的自然观。其大意是：每个物质层次都有其特有的运行规律，这些规律不能简单地还原为另一些更基本物质层次的运动规律。显然，层展论是对还原论的反制：你可以认为，一个人是一堆原子的集合，你也可以认为，精神活动是一群电化学反应的集合，但这种观点意义不大。也许它们是正确的，但不是真理。

可见，层展的理论为各种高级物质层次上理论研究让出了空间。这多出的空间为一些在传统观点看来显得荒谬的研究赋予了意义。比如，我们无法以至今未发现“元气”所对应的物质粒子而否认对“元气”进行研究的价值。因为，按照层展论，也许“元气”本身就并不对应于任何基本物质粒子。

不仅这些传统科学之外的学科得到了解放，理论物理学本身的研究也获得了空前的自由度。这一方面有重整化群以及层展论的影响，另一方面，也是理论物理自身发展的结果。值得指出，物理学理论的演化并不是旧理论不断被新理论替代或推广的过程，不是江山易代的循环。事实上，物理学家会小心地避开前人的各种错误。我们不再像前人认为牛顿力学是终极真理那样相信爱因斯坦的相对论。事实上，物理学家已经提出了五花八门的理论以修正相对论的各种不足。人们之所以能够如此操作的另一个动机在于，我们不再十分相信，自然真得就是我们的理论所描述的那样。物理理论只是模型，它的意义只在于有效性。物理学家关心的是，他们的理论是否能和实验结果吻合，而并不关心这些理论是否是真理。

在这样的条件下，各种物理理论的风格可以千差万别，沾染着各个物理学家的个性与偏好。理论物理变得更像是一种游戏，一种由一些模糊的规则所约束的游戏。这种游戏的目标，不再是“解谜”，而更像是某种“构造”。

（完）

如果你不清楚什么是后现代，那么这张图会是一个不错的解释：