Shut Up and Calculate

Shut Up and Calculate （闭上嘴，动笔去算）

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最近大神Nima在康奈尔大学做了一个面向公众的讲座，题目就是“Three Cheers for Shut Up and Calculate in Fundamental Physics”。 比较遗憾的是，网上并没有讲座的录像，也没有讲座的讲义。不过很庆幸的是在Peter Woit 和 Motl的博客上都有对这个讲座的评论。这两个人是死对头（Tom and Jerry那种），经常在博客上互相抨击(Motl是大神级别的弦论学家，Peter Woit是“臭名昭著”的反弦论主义者)。Motl自称虽然也没有看过Nima的讲座，但是通过他们多年的交流和交情，他可以推测讲座的内容，并写了一篇长文 “2.7 cheers for shut up and calculate”。文章很有意思，暗合我内心对物理的看法的一种转变。这里算是对那篇博文某种程度上的“转译”还有就是对自己想法，心境的一种记录。所以我只代表自己对文章的理解，任何可能的错误都来自我的偏见，感兴趣的朋友可以看Motl的原文还有如果找到Nima的讲座，欢迎@我。

先录最近微博上看过的一个段子：“费曼说，相对论流行以后，很多哲学家跳出来说“坐标系是相对的，这难道不是最自然的哲学要求吗？这个我们早就知道了！”可是如果你告诉他们光速在所有坐标系下不变，他们就会目瞪口呆。所以真正的科学家其实比“想象家”更有想象力。”(转载李淼的微博)
再录一个我自己亲身经历的段子：一次上信息课的时候，教授不知怎么就谈到弦论学家了。学生问他们是做什么的，教授说他们算东西(they compute)，然后大家就一起会心的笑起来。我知道教授的弦外音是，弦论学家的工作往往是计算很复杂的东西，但是对于他们算的东西意义可能并不完全知道。那个教授我很喜欢的，虽然不是费曼的嫡传学生，但是他是在费曼还在的加州理工毕业的。我也总觉得他有一点费曼的影子，他现在是做信息, inference 还有熵的，他还有他自己从信息角度出发的对量子力学的阐释，大概是怎么通过最大熵来推导薛定谔方程。
其实当时在课堂上，作为系里弦论组的一员心里还是有些尴尬，但是以我当时的想法的心境，又觉得他说的很有道理，无从反驳。作为从小看爱因斯坦和费曼的中二物理菜鸟，我以前一直以为物理就是那种天才的灵光乍现，还有就是天马行空的物理思维实验。当自己真正做物理的时候，发现完全不是那回事，很多的时候是在数学的泥沼里挣扎，还有对自己算出的结果意义的怀疑和不屑中。慢慢地我却喜欢上了这种“可以计算”的乐趣。但是菜鸟就是菜鸟。如同玩一个游戏，一个菜鸟和一个pro高端玩家在这个游戏里的乐趣是完全不同的，可以说他们玩的完全不是一个游戏。在体会到高端玩家的快乐的之前，我一点也不想放弃离开。抱歉说了一些牢骚和废话，下面开始正题。

一般有两种类型的物理学家，一种为提问题的人(asker or seer), 他们可以在发现物理概念之间的矛盾或是通过从另一角度对物理概念的理解来把物理推向更远或是提出新的推论和假设。另一类人为解决问题的人(solver)，他们是想在把物理问题在数学方面正规化，从而只在数学的层面上解决可以被数学回答的问题。也有人(Freeman Dyson)把这两种人分别称为鸟和青蛙。Shut Up and Calculate当然就是青蛙们的实用哲学。
理想的情况下，应该像鸟们那样做研究，在头脑风暴里，理清正确的物理概念和逻辑，像侦探一样，把所有的证据综合起来得到一个合理的解释然后帅气的说出那句：真相只有一个。然后把剩下的工作或是不重要的细节都交给不知名的小警员(例如研究生)就好了。
但实际情况是从一个理论的雏形到最终理论的形成是一个十分漫长的过程。如果现实的案件，真相往往是在大量的走访还有证据收集后渐渐产生的。在案件的开始走访还有证据的收集很多时候又是所谓的鸟枪法。为了查明嫌疑人的行踪，你可能要看所有可能的监控录像。你可能抱怨你不是在看侦探推理剧而是刑侦剧，证据收集和走访并不需要天才的侦探和出人意料的推理而是按部就班的照本宣科。类似地这也是对很多理论工作的一个抱怨，你不是在做物理，而是纯数学而已：你不过是在解一个偏微分方程，你不过是在解矩阵的本征值等等。你可能说这些青蛙们蹦的不够高，看不到整个完整的物理图像。比如弦论，从80年代开始就被称为可以解释一切的物理理论，但是至今为止弦论还是没有一个普遍接受的非微扰的构建(AdS/CFT可能是)。
但是Shut Up and Calculate背后的一个观点是仅仅通过物理图像是不够理解物理的，对于物理理论更深层次理解来自数学。人类的语言有的时候是不足够理解真正的物理的。在夜半更深望着满天繁星我扪心自问，我真的懂量子力学吗？这个时候唯一可以自我确信还有安慰的就是自己解决过的一个又一个的例子和问题，我可以计算氢原子的能级，自旋，可以计算隧穿的概率还有散射振幅。而且我知道这些计算结果都得到了实验的证实。尽管我还是不确定我懂的量子力学，但是我至少我知道如果依靠数学可以睡个好觉，不用去思考哲学上的形而上。我并不是逃避这类问题，有些人可能这些形而上的问题才是真正的理论物理，什么是时空？什么是波函数？什么是自旋？等等等。所有关于这些的讨论我都感兴趣，但是我真正对待很尊重的问题是那些提供了具体的解决方向的。换句话来说，没有答案的问题不是问题；有答案但是完全不知道如何去寻找的问题也不是问题。一些所谓的“民科”的诟病不是他们不够聪明，而是他们忽视现有的答案，反而自命不凡的提出自己的问题还有自己所谓的答案。并不是说他们突破正统的物理不对，让人气愤的是他们对那些已有的答案的忽视和偏见。
Motl最后还表达他对物理未来一种担忧。我还是直接翻译的话吧：“如果你在youtobe上搜索 量子力学，排在最前面的视频有大概60万的点击率。可是对于在拿过目前理论物理界最丰厚300万Milner物理突破大奖中最为迷人最为有活力的Nima，他的关于基本物理定律的视频的点击率可能连之前的视频的一个零头都达不到。。。。。。。那60万的观看者并不仅仅是普通物理爱好者，还包括很多博士，甚至物理博士，还有其他科学新闻记者，科学机构的工作人员。但是当对物理感兴趣充满好奇的孩子还有学生想要真正了解物理的时候，他们得到却只是垃圾。以我对于社会的观察，那些执着不忘初心知道自己在做什么的物理学家正在慢慢灭绝，被那些假教授假科学家排斥驱逐，而这些叫兽们却慢慢联合在一起统治起科学界。那些有前途称为出色物理学的孩子在成长的过程中不得不面对各种陷阱，虚假的信息，打击还有威胁，究极有多少人可以坚持到最后呢？”
Molt的这番话还真有些痛心疾首悲天悯人了。老板说，学术这条道路就像长征，人越走越少。最后成不成佛都还是要走一遭的。