# 吉姆·蓋茨：超對稱、弦理論與證明愛因斯坦正確 > 理論物理學家談超對稱與弦理論的進展，以及引力波等實驗如何驗證愛因斯坦的預言。 - 原標題：Jim Gates: Supersymmetry, String Theory and Proving Einstein Right - 期數：特別節目 - 釋出日期：2019-12-25 - 嘉賓 / 主題：吉姆·蓋茨 - 網頁版：https://lex.qiaomu.ai/tw/ep/jim-gates/ - 官方頁面：https://lexfridman.com/jim-gates/ - 精讀字數：約 12714 字（閱讀約 28 分鐘） > 本文為 lex.qiaomu.ai 基於原始訪談的 AI 改寫中文精讀，非官方翻譯；引用請註明出處並連結網頁版。 1960 年代，NASA 消耗了美國經濟產出的 5% 左右，十年時間，25 萬英里，把人送上了月球。 Jim Gates 做過一筆賬。火星比月球遠一百倍，而今天 NASA 拿到的錢，只有當年的十分之一。在他眼裡，把人送上火星這件事，比阿波羅計劃至少難一千倍。 這就是他說「2030 年我們不可能把人類送上火星」的底氣。這個年份在公開討論裡天天出現，Gates 的判斷很直接：錢不夠，身體也扛不住，兩個問題都沒解決。 Gates 是布朗大學的理論物理學家，研究超對稱、超引力和超弦理論，在奧巴馬的科學與技術顧問委員會幹了七年。他和小說家 Kathy Pelletier 合寫了一本書，叫《證明愛因斯坦是對的》（Proving Einstein Right），講 1919 年那批冒著戰爭和壞天氣去測星光彎折的人。 這期訪談從星際旅行聊到弦理論，從費曼聊到奧巴馬，最後落在一個他自己都用「瘋狂」形容的發現上：物理方程裡藏著錯誤糾正碼。 ## 錢和身體，是兩堵牆 Gates 講這件事的方式很樸素，先講錢。 1960 年代美國怎麼登月？靠一個技術能力極強的政府機構，加上佔全國經濟產出 5% 的投入。10 年，25 萬英里。火星的距離是這個數的一百倍，投入卻只有當年的十分之一。把這兩個數字擺在一起，「2030 年上火星」聽起來就不像計劃，更像口號。 但他認為錢還不是最麻煩的。 > 真正的麻煩是我們的身體。哪怕只是去火星，這件事就已經很要命了，因為我們住在這個 wonderful home 上，外面有一層磁層保護著我們。（吉姆·蓋茨） 地球磁場擋住了宇宙射線。一旦離開這層保護，以現有技術往返火星大概要兩年，兩年裡人就一直泡在輻射裡。輻射意味著癌症。 所以他有一句話讓我停下來聽：技術問題全解決了，剩下的生物工程問題反而更難。要麼改造飛船，要麼改造身體，或者兩樣都改，才能使一個「還能被認作人」的東西活著穿過行星際空間。 他給的樂觀時間點是 2090 到 2120 年之間。比起 2030，這個數字難聽，但至少是個數字。 ## 他對馬斯克和貝索斯的路線不滿意 這一段是訪談裡最不留情面的部分。 Gates 說，火箭能飛上去再自己落回來，這件事在他小時候只存在於科幻電影裡，現在真的發生了，很棒。但技術本身，跟當年登月用的沒有本質區別。 > 我們現在做的技術，跟當年去月球用的技術其實沒多大差別。（吉姆·蓋茨） 他提到了另一種東西：氣動塞式噴管發動機（aerospike engine）。傳統火箭發動機像個鐘，火焰從底下噴出來。塞式噴管長得像改裝車後面的長排氣管，它能在上升過程中連續調整推力，因為外界氣壓在變，鐘形噴管做不到這一點。好處是省燃料，也就是省錢。 已有的初步測試證明它能工作。Gates 的失望就在這裡：如果目標是壓成本曲線，一個企業家本該去賭這種突破。現實裡他看到的，是漸進式改良。 成本曲線是整個討論的錨點。他反覆回到這裡：技術炫不炫不重要，重要的在能不能讓單位質量進軌道的價錢掉下來。漸進式改良掉不下來。 ## 一千多顆行星，和收斂進化 Lex 問他，宇宙裡我們孤獨嗎。 Gates 引了卡爾·薩根那句名言：如果宇宙裡只有我們這一種有意識的生命，那這片空間浪費得太厲害了。然後補了一句：薩根說這話的時候，我們還不知道系外行星有多少。最近十幾年，人類發現了一千多顆，其中相當一部分落在所謂的宜居帶裡。 在他看來，宇宙裡只有我們這一種意識生命，「實際上不可想象」。 他馬上加了一道閘：這不等於他們來過。這句話很關鍵，因為「宇宙裡有生命」和「有生命來過地球」是兩個強度完全不同的命題，很多人把它們混在一起。 至於外星生命長什麼樣，他講了一個生物學概念：收斂（convergence）。兩個完全隔絕的生物系統，如果面對相似的環境，自然會收斂到相似的解。所以如果那個地方長得像這個地方，長出來的東西可能也像。 他不接受碳基是唯一模板。碳之所以成為骨架，是因為它的電子結構決定了它的化學行為。往下看元素週期表，矽就在那兒，科幻小說裡早就寫爛了。他說，認為我們是所有生命必須照抄的模板，是一種傲慢。 ## 物理這件事本身，就是最大的意外 Lex 問，物理學裡最美、最出人意料的念頭是什麼。 Gates 的答案跟具體的理論沒關係： > 宇宙完全沒必要被構造成這個樣子，讓智力有限的我們，能用心靈之眼一路挖到它的結構裡去。我們能搞物理，這在我看來近乎奇蹟。（吉姆·蓋茨） 這裡面有個關鍵：少數幾條定律，就能把整個宇宙的運作壓縮下來。 他用了資訊科技的類比。傳大資料包的時候，電腦科學家會做壓縮，把大包壓小，傳過去，另一頭解壓。在他看來，宇宙像是幫了我們一個忙：它把人類的腦子造成這樣，使人類擁有數學這個東西，而數學恰好教人類怎麼做壓縮。 這裡他糾正了一個常見的說法。很多人問「數學是不是宇宙的語言」。Gates 的回答是：數學是人類有能力使用的、描述宇宙的語言。它可能跟宇宙本身關係不大，但在人類能力範圍內，它是那臺顯微鏡，是那架望遠鏡，是那層鏡片，人類靠它看得比用任何其他語言都精確。 ## 如果意識是資料流，那就沒有專利 Lex 順著壓縮往下問：人的心智慧不能被壓縮，然後以光速發射出去。 Gates 把這個大問題拆成幾塊。他的第一個判斷很硬： > 我不相信像我們這樣的溼件生物學，對智識意識擁有獨家專利。我懷疑宇宙裡其他結構完全有能力產生同樣的資料流。（吉姆·蓋茨） 他說的「我們是什麼」，答案很直接：自我驅動、自我學習的資料流。這是他活到現在，對人類意識這件事能給出的最準確描述。 按這個邏輯推下去，如果把這段資料流匯出到一塊金屬的、電子的硬體上，那這種意識去火星會很快，它沒有我們那些問題。真正的難點在「以光速發射」這一步。光有資料流不夠，還要保住資料流裡的資訊。 他提了一句大多數人不知道的事：網際網路本身是個奇蹟，它建立在一種叫「訊息分包」的技術上。如果能把訊息分包以某種指數級的方式放大，用來保住資料流裡的資訊，這個夢才可能成立。 然後是那段關於 Eric Schmidt 的對話。Schmidt 在會上跟他說，大概十年左右，我們會有計算機做你現在做的事。Gates 的回答是：除非它會做夢。 > 除非你能造出一臺會做夢的人工智慧，否則我強烈懷疑，你造不出一個按我的定義算得上完全有意識的東西。（吉姆·蓋茨） 他的理由來自對自己創造過程的觀察：人類的創造力，多少跟腦子裡那些不理性的部分連著，而做夢屬於那一部分。 ## 他承認自己不知道的部分 Lex 提到了泛心論（panpsychism），那種認為意識是宇宙基本屬性的看法。Gates 的回答很坦率：他不知道答案，而且大概活不到知道的那天。他遇到過這類想法，包括把地球整體看作有生命力的蓋亞假說，但他說不清該怎麼處理。 然後他說了一段不太像物理學家會說的話。他快 69 歲了，整個成年期都在想數學怎麼跟自然、跟我們相互作用。把所有經驗摞在一起，他能說的只有一句：這個宇宙有一個極其神秘的地方。這種感覺像是宇宙是我們的父母。 > 說科學家講這種話可能很奇怪，但真的有太多奇怪的巧合，你會覺得背後有點什麼。（吉姆·蓋茨） 愛因斯坦晚年也說過類似的話。這跟神秘主義無關。一個人在資料裡泡了四十年，能擠出來的誠實大概就是這個形狀：資料裡還有一些沒抓住的東西。 ## 弦理論現在還不配叫「理論」 談到弦理論，Gates 先潑了一盆冷水，而且是對著公眾潑的。 他說弦理論做了一件他從沒在物理學裡見過的事：還沒完成，就先衝進了大眾意識。大家知道它，是因為《生活大爆炸》裡那幫人在搞它。 > 弦理論實際上並不存在。因為當我們用「理論」這個詞，意味著你有一個統攝性的正規化，能解釋你在幹什麼。弦理論沒有這樣的正規化。它現在是一大堆互相印證、找不到矛盾的數學事實。（吉姆·蓋茨） 這個區分很重要。數學上自洽，不等於描述自然。所以物理學界那場激烈的爭論，本質上是：弦理論到底是集體癔症，還是真的說了什麼關於宇宙的事。他說，我們還不知道答案。 但弦理論陣營會強調另一面：它的副產品已經出來了。 一個是強弱對偶（weak strong duality），物理學家靠它更精確地計算電子之間的作用力，把量子力學效應算進去。另一個是全息（holography）：只看一個空間邊界上的方程，就能知道空間內部的資訊，不用在內部做計算。這些工具都直接來自弦理論，然後被拿去處理已知的數學，結果發現自己變強了。Gates 認為這個訊號說明弦理論本身有點東西。 然後是科普環節。什麼是粒子？牛頓給的定義是：一個球，把它的尺寸縮到零，但質量保留。這就是牛頓發明的「質點」，整套物理學的底層構造。 什麼是弦？同樣的動作，這次拿一根義大利麵，把它的粗細縮到零。這在文字上沒法理解，但數學上真的成立，你能得到一個數學物件，它會扭、會抖，也能像整根麵條一樣整體運動。研究這類物件的數學，就是弦理論。 ## 多出來的維度，是個被講歪了的故事 Lex 問那些多出來的維度是不是弦理論裡最瘋狂的部分。Gates 說對他不是，一部分原因是他自己的研究。 他提到前面講過的那些奇怪符號（後面會詳細講）。這些符號基本不在乎有幾維，它們內部有一種數學自洽性，可以在很多不同的維度裡顯形。超對稱是弦理論的一部分，這個性質會被繼承下去。 但接著他說了一個公眾幾乎沒聽過的事實： > 有一條很少人知道的事，不在公眾討論裡：其實存在只有四維的弦。這是 80 年代末被三組物理學家獨立發現的。（吉姆·蓋茨） 當時他和朋友 Warren Siegel 在馬里蘭大學，證明了有一類數學看起來完全是四維的，但它就是弦。德國一組用了稍不同的數學，得到同樣結果。康奈爾一組用了第三種數學，也是同樣結果。 所以「弦理論必須有多餘維度」這個印象，很大程度上是公眾敘事塑造出來的。它只是被講得最多的那條路，還有別的路可走。 ## 1914 年那場沒做成的觀測 這本書有兩個動機。第一個是讓年輕人知道，那些看起來像外星巨人一樣的前輩，其實和他們一樣是人。他們會結婚，會離婚，會做糟糕的事，也會做了不起的事。 第二個是想讓人感受到科學在當事人身上是什麼滋味。Gates 自己是搞數學的，能造出新數學，但他不假裝自己是好作家。所以他找了小說家 Kathy Pelletier 合作。他說他們倆是一個「連體大腦」，她則說他們是「希金斯教授和伊萊莎·杜利特爾」。 書裡真正的主角是愛因斯坦的脆弱。 1911 年，他對星光彎折做出了一個預測，那個預測是錯的。這個錯誤的預測把天文學家們發動起來了。1914 年有一次日食，好幾支隊伍出發去觀測。結果戰爭、壞天氣、裝置運輸事故，各種意外疊在一起，誰都沒測成。 > 如果當時測成了，結果會跟 1911 年的預測不符，因為自然只有一個答案。（吉姆·蓋茨） 1915 年他修正了自己，給出了另一個數字。1919 年，愛丁頓的觀測證明這個新數字是對的。 Gates 的意思是：如果 1914 年那次日食是晴天，愛因斯坦在世人眼裡就會是一個「做出了預測但沒預測對的教授」。人類歷史就是這麼脆。我們對一個人的評價，取決於一戰打到了哪裡、那天雲有多厚、裝置有沒有在船上摔壞。 書裡還寫了一件美國讀者可能不知道的事：觀測日食是這個國家還很年輕時就參與的科學活動，甚至建國之前，就有人跑出去追日食。科學的進度，確實會被運氣推動或拖住。 ## 為什麼愛因斯坦沒拿相對論的諾獎 Lex 問了這個很多人都好奇的問題。愛因斯坦拿諾獎靠的是光電效應，跟相對論沒關係。 Gates 的解釋是關於諾獎規則的常識糾正：物理學獎從來不頒給單純提出一個想法，只頒給提出想法並且已經有觀測支援的工作。按諾貝爾的遺囑，相對論當時不符合條件。 那後來驗證了為什麼還不給？因為驗證要到 1920 年代才真正到來，而相對論到 1950 年代都還有激烈的反對者。愛因斯坦 1955 年去世。委員會就算想給，也得面對一群嗓門很大的批評者。 這段歷史正好能照見弦理論的處境。 ## 弦理論會重走這條路，但走得更久 Gates 的預測是：弦理論會重演 1915 到 1922 年那段路，但更長、更折磨人。 為什麼？相對論等的是一個觀測，弦理論要等的是一堆觀測匯到一起。 > 在我看來，當弦理論被接受時，那會是一批觀測匯合的結果，不會是單獨一個觀測。（吉姆·蓋茨） 他前一天剛在 MIT 做了一場報告，講他的一個想法：弦理論會在宇宙微波背景裡留下簽名。如果這類觀測站得住，再加上超對稱相關的證據，那就是第一批有分量的觀測基礎，開始做 1919 年愛丁頓那件事做過的工作。 但這可能要幾十年。 Lex 問會不會有諾獎。Gates 說不會，因為這件事的時間跨度會超過正常人的壽命。不過還有別的獎，比如尤里·米爾納設的突破獎，獎金是諾獎的三倍，每年頒一次。真要給，那個獎會先到。 ## 費曼和酒吧凳子 Gates 在加州理工的時候跟費曼有過接觸。Lex 想聽故事，他說自己有不少，但不打算講，因為「不是所有都政治正確」。 他能說的是：讀《別鬧了，費曼先生》那幾本書時，他驚訝於書裡寫的和真人有多像。不敬，好玩，極聰明，也極有人味。 影響他最深的是那句被歸到費曼名下的話：如果你是個物理學家，坐在酒吧裡，沒法跟旁邊凳子上的人解釋你在幹什麼，那你就是沒搞懂自己在幹什麼。 > 當你真正理解了像弦理論這麼複雜的東西，當它發展到最終形態時，它應該是你能講給旁邊凳子上那個人聽的。（吉姆·蓋茨） 他說這句話直接塑造了他做科學的方式，也塑造了他對公眾講話的方式。愛因斯坦說過類似的話：答案簡單的時候，那是上帝在說話；他還說自己的工作不過是把常識蒸餾了一遍，儘量簡單，但不能更簡單。 ## 七年，看著奧巴馬當場消化複雜問題 2009 年，Gates 接到 Harold Varmus 的電話。Varmus 是諾獎得主，生物學家。這個電話來得很曲折：先是幾封郵件說想談談，然後幾周沒動靜，反覆幾輪。最後 Gates 剛下飛機要去佛羅里達大學做報告，手機響了。 他問 Varmus，你老說要談又不打來是為什麼。寒暄之後，Varmus 問：如果有一個機會讓你進入美國總統科技顧問委員會，你會怎麼回答？ Gates 說，他當時覺得這個問法挺有意思，明顯是為了某個目的設計的。但對方沒在開玩笑。 > 那是我人生裡少有的幾次膝蓋發軟，得扶著牆才沒倒下去。（吉姆·蓋茨） 為什麼答應？他把這件事追到了他父親身上。父親在美軍服役 27 年，1942 年出發去打法西斯，在補給部隊裡給巴頓的坦克供補給，一路推到西歐，跟從斯大林格勒推過來的蘇軍會師。Gates 成年後認真讀過二戰史，知道蘇聯那邊的人不太知道美軍的故事，反過來也一樣，他有很多俄羅斯朋友，這事他們聊過很多次。 服務這個概念，就是從父親那裡來的。所以他說，作為這個國家的受益者，這種機會擺到面前，他說不出「不」。他也承認當時嚇壞了，但要是拒絕，晚上睡不著。 七年裡他做成了一些事。他喜歡用一個比喻：如果你看過那部叫《Schoolhouse Rock》的動畫，裡面有一集講一個法案怎麼變成法律。他說他某種程度上活過那個故事，他參與的一些東西已經寫進了美國法律。不是每個人都有這種機會。 談到奧巴馬本人，Gates 的評價高得有點不像話，而且他自己也知道： > 他是我遇到過的最不尋常的總統。儘管他上的是哈佛。想到奧巴馬，他對我來說是個很深的謎，就像宇宙是個謎一樣。我不太理解那樣一組人格特質怎麼能長在一個人身上。（吉姆·蓋茨） 他強調這些都是七年裡看到的真實資料。最清楚的一點是：奧巴馬不怕坐在一屋子極聰明的人中間，他非常自在地問世界上最頂尖的專家「這個問題我該怎麼辦」。他不會把問題直接丟出去，也不會照單全收，但他會聽。 更讓 Gates 驚訝的是學習速度。複雜問題當場被消化，然後回來問出真正好的問題。整個委員會都被震住了。Gates 說自己更熟悉的領域是人工智慧，他也見過奧巴馬把 AI 的資訊整合完之後，丟擲那種很像費曼式的洞見。 用他的話說，研究生要花四年才建立起來的東西，奧巴馬幾分鐘就走完了。 ## 量子計算已經在工程階段 Lex 問近幾十年能看到解決的問題是什麼。Gates 說是量子計算，而且它已經從理論掉進了工程。 他以美國物理學會副會長的身份去過微軟在聖塔芭芭拉的量子研究站，聽他們講正在做什麼，聽了各種講座。他的判斷是：聽起來他們確實知道自己在幹什麼，而且離重大突破不遠。 ## 關於死亡，他很早就知道結局 Lex 提到「shuffle off this mortal coil」這個說法，出自《哈姆雷特》的獨白，Gates 說他到現在也沒完全搞懂那段獨白到底在講什麼，但這句話本身很美。 他母親在他 11 歲時去世。所以他說，他很早就知道了所有人這個故事的結局，也因此從沒花太多時間想死亡這件事。它會在該來的時候來。在他看來，每個人的任務是把被給予的時間用足用好，讓自己對這世界有點用處，別隻想著自己。 至於人生有什麼「為什麼」，他說不知道，也從沒操心過。他能給的只是一個區域性答案：他表面上的「為什麼」，是因為他該去做物理。 這裡有個細節很動人。他 4 歲那年同時生出兩個夢想：當宇航員，和做理論物理。他說如果兩個都走得通，那會是他人生裡最難的選擇。結果是宇宙幫他做了決定，就像 1914 年那場壞天氣幫了愛因斯坦一樣。他說宇宙不止幫了他這一次，還在挑父親這件事上幫了他。 ## 積分、頭疼，和一場夢 Lex 問創造力從哪來。Gates 說他觀察到自己有幾種模式。 第一種很常規，他叫「中國水刑式」：一滴，一滴，一滴，資訊不斷累積，忽然凝固，影象變得清晰。大部分技術工作者解決問題都是這樣。 第二種更有力，他自己經歷過。 MIT 大一，他住在校園另一頭的 Baker House，在上編號 1801 的微積分課。微積分分兩半，微分和積分。微分是牛頓為描述運動發明的，積分大概早了一千七百年由阿基米德搞出來，不過他當時不知道這些。 微分那部分，靠一滴一滴能磨出來。積分那部分，公式他能背下來，問題不在公式。 > 問題在我腦子裡，這些公式為什麼成立。（吉姆·蓋茨） 他說自己受教育是帶著情緒的，情感是投入的。所以當課程進到需要多次換元才能解積分的時候，他卡住了，卡出了情緒危機。他要的是「為什麼這麼算能對」，背下事實不算。 某天晚上在宿舍做題，做不下去，頭疼得厲害，就睡了。做了一個很奇怪的夢。醒來之後，三四次換元對他變得相對容易。 > 這對我來說是極其震撼的經歷，因為我此前從不知道，一個人的潛意識居然可以被調動起來做數學。（吉姆·蓋茨） 他說這不是唯一一次。所以碰到真正刁鑽的問題，他認為需要的是第二種創造力，那種從夢裡來的東西。 Lex 是俄羅斯人，他說自己文化裡浪漫化痛苦，於是問：痛苦是不是這個等式的一部分？ Gates 說他是這麼相信的。痛苦是個坩堝，觸發了這件事。心智在掙扎著要衝出去，那是唯一能真正解決問題的路，哪怕你並沒有在意識層面解題，也有東西在動。他聽別人講過類似的經歷。 然後他打了個比方，我當場笑出來：這有點像熱核武器的工作方式。熱核武器其實是兩顆彈，一顆原子彈先做壓縮，然後聚變彈才點著。那種情緒壓力，就是第一級。 ## 戰爭的賬算不過來了 順著父親從軍的經歷，Lex 問他怎麼看戰爭，人類會不會永遠打下去。 Gates 的回答是從後果算的，道德不在他的算式裡。他說我們可能負擔不起永遠打仗，他掂量的東西跟錢無關。今天的生物恐怖主義，一個非國家行為體就能拿到過去只有國家才對整片人口施加的破壞力。 他覺得戰爭的成本機制會變得像冷戰。人類帶著那些足以終結我們這種生命形式的武器活過了五六十年，為什麼沒打？靠的是相互確保毀滅。成本高到一定程度，人早晚會明白這東西根本不能用。 > 我記得可能是薛定諤說過，這些東西其實不是武器，是政治工具。（吉姆·蓋茨） 把這個經驗攤開來看，他想象未來在材料科學等一大片技術領域，都會出現同類的「太可怕所以不能用」的技術。那反而可能治好我們。 Lex 問他對存在性威脅怎麼看，作為科學家他覺不覺得人類能躲過自我毀滅。 Gates 說他不知道。他作為科學家一輩子在收集和歸攏關於這個物種的資料，從資料裡看不出我們一定能避免一場自己造成的災難性結局。 但作為一個人，他的答案是：我不會賭我們輸。 ## 四分之一個餅是空的 訪談後半段進入他真正的工作。 先是他對粒子的劃分。宇宙裡的小東西分兩桶。一桶叫物質，電子、夸克都在裡面，夸克有 18 種（6 味乘 3 色），還有 6 種像電子的東西叫輕子。另一桶叫力的載體，最熟的是光子，還有強力的 8 個膠子，弱力的三個載體 W 加、W 減和 Z 玻色子。引力那邊理論上有個引力子，人類還沒驗證過。 這四大力，人類用實驗測過它們的精確度，至少到十億分之一的量級，理論是對的。 然後他給了超對稱最漂亮的一個比喻。畫一個圓，切成四塊。一塊放物質，一塊放力的載體，剩下兩塊空著。 > 你看著這個圓，會問：這看起來對稱嗎？ > 不對稱。人對對稱有一種深深刻進本能的直覺，這本身就是宇宙之謎的一部分。那怎麼讓它對稱？最簡單的答案是：把那兩個空著的象限也填上東西。 > 這就是超對稱。 > 填進去的東西是什麼？Gates 講了一個推導過程，很能說明物理學家是怎麼「造」粒子的。 > 先看光子。在滿是灰塵的房間裡，兩支手電筒的光束對著打，會直接穿過對方，誰也不理誰。這是玻色子的行為。現在，把這套數學拿在手裡，像作曲家給主題做變奏一樣，改掉其中一個數學項。假設有一種力的載體，碰上同類會像電子一樣彈開呢？ > 那它就既屬於「力的載體」這桶，又帶著「彈開」這個物質才有的性質，兩頭都不合適。於是你被迫把它放進空著的象限。 > 這些補位的東西，命名規則是給原名加個 s。光子（photon）旁邊有個光微子（photino）。電子（electron）旁邊有個超電子（selectron）。夸克（quark）旁邊有個超夸克（squark）。 > 1975 年，Gates 在 MIT 讀研時看到這套東西，覺得太漂亮了。他驚訝於當時 MIT 沒別人覺得這個想法有意思。於是他成了 MIT 第一個真正研究超對稱的人，1977 年寫出物理系第一篇關於這個題目的博士論文。 > 他說自己是被那種平衡吸引過去的。被對稱性吸引。 > ## 對稱性最動人的地方，是它被打破的時候 > Lex 問他，數學和物理互動中，最美的東西是什麼。 > Gates 的答案是「對稱」這個觀念本身。我們天生的對稱感，居然和極其漂亮的數學對上了，這在他看來是最美的事。 > 然後他補了一句很關鍵的話： > 很奇怪但很真實：如果對稱是完美的，我們就不會存在。所以儘管我們有這些關於宇宙平衡的強大觀念，只有在平衡被打破的時候，才會長出人類、行星和恆星這樣的東西。（吉姆·蓋茨） 對稱是現實的腳手架，但不能是現實的全部。這句話值得多想一會兒。完美對稱的宇宙意味著一片均勻的湯，沒有結構，沒有漲落，沒有「這裡」和「那裡」的區別，當然也沒有人。 結構存在於破缺裡。物理學家討論對稱，真正在討論的是對稱被打破之後剩下的那點殘跡，那些殘跡決定了粒子的質量、力的強度、物質能不能聚成團。完美狀態反而是空的。 ## 超對稱比弦理論離驗證更近 Gates 給了一個排序：超對稱比弦理論離得近一些，但也沒被驗證。 他借愛因斯坦講驗證是怎麼發生的。1915 年那套方程，對引力的描述跟牛頓不一樣，於是它做出了三個不同於牛頓的預測。 第一個嚴格說不算預測，算「後測」：水星近日點的進動。牛頓的框架解釋不了觀測到的水星軌道，愛因斯坦的方程一算就對上了。這是已知現象被新理論解釋，新理論在這裡沒有預言任何未知的東西。 第二個才是真正的預測。Gates 在訪談裡給了一個很好的畫面：你面前有一杯水，杯子裝滿了，我把杯子在你我兩張臉之間慢慢來回移動。你會覺得我的臉在動，其實我沒動。原因是光穿過水和玻璃時被折射了。 愛因斯坦算出引力對光有同樣的效果。牛頓也知道光會彎，但愛因斯坦的預測是：彎折量是牛頓的兩倍。 這裡有個細節值得停一下。Lex 注意到 Gates 反覆用「他發現」這個詞，沒說過「他算出來」。Gates 承認，嚴格講那是一次計算，再加上物理學家那種帶點魔性的直覺，算出了一個可以被實驗檢驗的數。 現代基礎物理就是這麼運作的。希格斯玻色子為什麼被找？因為六十年代末七十年代初有人寫了方程，方程預言了它，然後人類出去找，找到了。 ## 方程裡冒出黑白小球 接下來是他和 Michael Fox 在 2005 年搞出來的東西，他給它們起名叫 Adinkra（阿丁克拉符號）。這個名字取自迦納的一種傳統符號系統，那些符號本身就帶著格言和概念。 他們當時在啃一類解不動的方程。Gates 說解不出來的問題，拿頭撞牆不是好辦法，你得換參照系，換視角。 然後他們發現，某類方程裡的全部資料，可以被畫成圖。 圖長什麼樣？就是小球，黑球和白球。白球對應玻色子那一桶，黑球對應費米子那一桶。球之間用線連起來。 > 這些線本身是很深的數學物件，我沒法給你一個物理模型說清線是什麼。如果你是數學家，我給個技術說法：這是表示的軌道，是對稱生成元作用的結果。（吉姆·蓋茨） 他補了一句：數學家會懂，其他腦子正常的人不會，所以咱們別往那兒去。 最簡單的 Adinkra 圖是兩個球，一黑一白，一根線連著。它描述的正是前面那個「配平四分之一餅」的要求：沒有黑球白球成對出現，就配不平。 Gates 說，對搞數學的人來說，這些概念是「物件」。這個詞在英文裡同時意味著客體和客觀，但他說這裡面沒有任何客觀的東西。這些東西你既看不見也摸不著，可它們在你的內在生活裡佔據的位置太實在了，實在到像能摸到一樣。 ## 物理方程裡藏著錯誤糾正碼 Gates 自己也用「瘋狂」形容這一段。 先講錯誤糾正碼是什麼。數字資訊是 0 和 1 的串，叫位元。設想我要把這些位元發給你，但可能是個雨天，或者你家窗戶起霧了，我給你看個 0，你看成了 1；給你看個 1，你看成了 0。資料傳過去的時候壞掉了。 1940 年代，一位叫 Richard Hamming 的電腦科學家解決了這個問題。他的辦法很巧妙：在你真正想發的那串 0 和 1 之外，按一種特定模式再塞一些 0 和 1 進去。接收方如果知道這個模式該是什麼樣，就能反推出哪一位被改了。 這就是錯誤糾正碼。 回到 Adinkra。Gates 和那群數學家越挖越深，發現這些奇怪的小圖裡，埋著 0 和 1。而且不是隨便埋的： > 這些 0 和 1 不是隨機分佈的。它們是以錯誤糾正碼的模式排布的。（吉姆·蓋茨） 他們第一次得到這個結果想發表，花了三年才說服其他物理學家他們沒瘋。最後文章發出去了，作者是他、一群數學家，還有另外幾位物理學家。 Gates 說，這是他個人研究裡遇到過的最瘋狂的事：在一個帶額外超對稱的體系裡寫方程，想讓資訊可靠地傳遞，除非方程裡存在錯誤糾正碼，否則這件事就不成立。 > 就好像宇宙在說：除非你帶上錯誤糾正碼，否則不許你重傳資訊。（吉姆·蓋茨） 然後他自己往前走了一步，這一步讓整期訪談的重量都壓了上來。 在自然界，我們唯一知道存在錯誤糾正碼的地方是遺傳學。而在遺傳學裡，我們認為錯誤糾正碼之所以在基因組裡，是進化造成的。 > 那麼，這是否意味著，有一種進化，作用在宇宙物理定律的數學結構上？（吉姆·蓋茨） 他也承認這個想法非常古怪。但注意他的位置：他沒有說這是答案，他說的是這個問題被資料逼出來了。 這就是前面他講的那個「宇宙像父母」的感覺的具體來源。跟情緒無關。方程裡出現了一個你沒法解釋為什麼會在那兒的結構，而且這個結構恰好是人類在自己最成功的一項技術裡用過的同一套方案。 Adinkra 這條研究線在他心裡的定位很清楚：它離現實有兩步遠。他想搞清楚方程的屬性，是為了有朝一日能談論電子。他自己把這件事講成一個繞了兩道彎、想回到現實的過程。 ## 能不能把人發射出去，卡在保真這一步 前面那段關於意識是資料流的討論，Gates 還補了一個技術層面。 他說如果意識真是一段特殊的資料流，那麼把它匯出到金屬或電子硬體上，這種意識去火星會很快，它沒有我們那些麻煩。但「以光速發射」是另一回事。 那已經超出「有一段資料流」的範圍，進入了「保住資料流裡資訊」的範圍。除非你能造出一個超級加強版的網際網路，否則免談。他特意提醒：大多數人不知道網際網路本身就是個奇蹟，它建立在訊息分包這個技術上。他給出的條件是，把訊息分包以某種指數方式放大，讓資訊在傳輸裡不失真。 他還講了一件跟他個人經歷有關的事。他父親在美軍 27 年，他在軍事基地長大，所以他潛意識裡遊蕩的很多東西跟那段經歷連著。這大概也解釋了他為什麼老拿武器系統打比方，講創造力的時候用熱核武器，講戰爭的時候用相互確保毀滅。 ## 物理學家嘴裡「美」這個字的意思 整期訪談裡 Gates 反覆用「美」形容數學結構。超對稱那四分之一個餅，美。Adinkra 的黑白小球，美。對稱這個觀念本身，最美。 但他給的這些例子，美的來源都不是視覺上的。超對稱美在它把兩個空象限填滿，讓一張歪掉的圖變正。Adinkra 美在方程裡一堆沒法處理的項，忽然能被畫成圖。對稱美在我們天生那點對稱感，跟最硬的數學對上了。 換句話說，他說的美，是「原本卡住的地方忽然通了」那種感覺。物理學家用這個詞的時候，指的接近一種壓縮成功後的省力感。資料從一大坨變成一行，腦子會給你一個獎勵訊號，那個訊號的名字就叫美。 他自己也承認這一點。前面講宇宙幫我們做壓縮，講的就是這件事。數學是人類能用的壓縮工具，而壓縮成功時的感受，被我們叫作美。 ## 為什麼這期訪談值得聽完 Gates 在節目最後引了愛因斯坦的一句話，送給所有不聽話的人：對權威不加思考的尊敬，是真理最大的敵人。 整期訪談他都在示範這句話的用法。 他對馬斯克和貝索斯的火箭路線公開表示失望，理由是技術上沒有本質變化，成本曲線壓不下來。他對著公眾說弦理論現在還不配叫「理論」，因為沒有一個統攝性的正規化。他講愛因斯坦 1911 年預測錯了，講得比講他 1915 年對了更起勁，因為那更能說明人是怎麼工作的。 同時他對自己不知道的東西劃界劃得很清楚。泛心論，不知道。意識的本質是不是基本的，不知道，而且大概活不到知道的那天。人類能不能躲過自我毀滅，作為科學家他給不出樂觀答案。 一個 69 歲的理論物理學家，手裡握著一堆能算到十億分之一精度的方程，最後告訴你：讓他震驚的地方在於宇宙居然被構造成了能被理解的樣子，解出什麼反而次要。 這句話聽上去像謙虛，其實不是。它說的是：宇宙本沒有義務被理解，但它可以，而我們恰好有那個器官。 至於那個錯誤糾正碼，它現在還掛在那兒，誰也說不清為什麼。一個數學家在 2005 年畫出的黑白小球裡，埋著人類 1940 年代為了對抗通訊噪聲發明的編碼方案。往深處想一步就會碰到那個問題：是誰在什麼時候給宇宙的定律做過降噪設計。Gates 沒有答案，他只是把問題擺出來了。 能把一個問題擺到這個位置，本身就是四十年功夫。 - **看到任何「某年上火星」的說法，先算預算佔比。**阿波羅計劃花了美國經濟產出的 5%，十年送了 25 萬英里。火星遠一百倍，投入只有十分之一。這個比值算不出來，時間表就是宣傳文案。 - **把「內部自洽」和「描述自然」分開看。**弦理論在數學上互相印證、找不到矛盾，這件事本身構不成它正確的證據。聽到一個理論強調自己沒有內部矛盾，接著問下一句：它跟哪個觀測對上了。 - **拿費曼那條酒吧凳子的標準檢驗自己。**如果你沒法把手上這件事講給旁邊坐著的人聽，你對它的理解大概有洞。這個標準既能用來自查，也能用來篩掉那些只會堆術語的表達。 - **撞到頭疼就帶著問題去睡。**Gates 大一時卡在多重換元積分上，一場夢之後突然會做了。他的判斷是痛苦是坩堝，但真正的重組發生在意識之外。具體做法：在一個問題上磨到頭疼，別硬磕，停手，讓問題過夜，第二天先試手感有沒有變。 - **警惕「這個領域只能這樣」的斷言。**碳基不是生命的唯一模板，多維也不是弦理論的唯一出路。四維的弦在八十年代末被三組人用三套不同數學獨立證出來過，但公眾敘事裡幾乎不提。聽到唯一路徑的說法，先去查第三條路是不是已經被證明存在，只是沒人願意講。 - **在破缺裡找資訊。**完美對稱的宇宙裡沒有結構，也沒有人。某個系統出現「破缺」「例外」「對不齊」的時候，先別急著修平它，那通常是資訊密度最高的地方。物理學家花了整個二十世紀，就是靠研究對稱怎麼被打破，才把粒子物理算準到十億分之一。