我在前言中宣称，在我们理解时间与空间的本质、理解物理实在的内部构造方面，量子引力理论是我们这个时代最大的科学难题。因为它建立在两个广受尊敬的理论——广义相对论和量子力学之上，这两个理论都足以让我们绞尽脑汁了，所以把两个理论结合起来产生新的时空理论所需要的概念要把我们的认知推向极限乃至以外，也不足为奇。我希望，在这本书中，透过李·斯莫林与卡洛·罗韦利这两位已经为圈量子引力的创始、发展和演化奉献了30年的理论物理学家的科学故事，我至少已经让你对圈量子引力理论和圈量子宇宙学有了一些感觉。
图30 罗韦利（左）与斯莫林
而通过这篇后记，我希望尽可能清晰地整理这本书的思路，不管是从个人的角度还是从科学的角度都是如此。它基于斯莫林、罗韦利和我之间的一系列电子邮件，以及2017年12月15日的三人视频通话内容完成。
追寻量子引力理论永远是一项有风险的事业，需要极大的勇气。从个人角度看，你们觉得这项事业是否给了你们应有的回报？
投入量子引力的研究，需要我们抛弃常人眼中“理智的”科研生涯路径。不管是斯莫林还是罗韦利，他们在还是年轻的学生的时候，都曾被老师劝诫，让他们不要踏入此领域。
对于斯莫林来说，职业生涯在他在哈佛读研究生的第一年就很清晰了。年轻、有抱负的科学家被按照他们为人所知的能力，以及他们所从事领域的价值（或者说符合大众趋势的程度）排序，胜利者就能获得知名大学的教职。斯莫林对参与这场竞争毫无兴趣，他认为一旦这么做，就意味着放弃了自己研究科学的理由。“有一次，我遇到了科学哲学家保罗·费耶阿本德（PaulFeyerabend），”斯莫林解释道，“他建议我永远只做自己想做的事情。他告诉我，如果一个人有一个清晰而强烈的目标，别人劝阻你的动力就不会有你追寻目标的动力强。”
斯莫林很清楚，这种带有反叛性质的独立研究需要很大的勇气，而且可能会让他无法再回到常春藤学校。但回顾自己的事业他的运气很好，也就是说他的勇气没怎么受到真正的检验。他获得了很多机会，让他得以保持自己的独立性，这些机会远远超过了因所在的研究领域而错过机会带来的代价。而且，在过去的17年中，他在圆周理论物理研究所的职位，用他自己的话来说，是“宇宙中最好的工作”。
“从个人角度而言，这是一场非凡的旅程，我从中收获的满足感已经大大超出了我的预期。”斯莫林说。这些满足感中，很大一部分来自与他人（包括罗韦利和其他人）建立的友谊，也有很大一部分来自看到他们的想法和结果被一大群极有才华的年轻人所采用，他看到了这些年轻人的生活和事业的蓬勃发展。
罗韦利的感受基本相同。在他理论物理学家职业生涯的早些时候，他会劝告想要走与他相同道路的年轻学生，指出这条路上的种种艰难，但仍然会鼓励他们走自己想走的道路。“如今，我变得更为谨慎了，”他说，“但我还是会这样做。我们每个人只有一次生命，因此谨慎是没有意义的。我会建议学生在开展一项计算之前先做很多研究，因为我感觉这个方法对我来说很有用。同样，我也建议学生不要听从他人的建议，因为我也是这么做的。”
这真是一场非凡的旅程。“这是一场极为奇妙的旅程，一次真正的冒险，”罗韦利说，“从我第一次认识李开始至今，我经历了很多充满激情的瞬间，也经历了很多令人抑郁的瞬间。但这些经历让我极为幸福。”斯莫林回想起了乔治·布拉克（Georges Braque）形容自己与毕加索一同引领立体主义潮流时说的一段话：“那些年毕加索和我之间说的话，永远也不会有人再说一次了，哪怕有人说了，也不会有人明白。当时的我们就像两个被捆在一起的登山者。”
“如果站到我第一次遇见卡洛时的角度来看待他这个人，以及他的科学生涯，”斯莫林说，“我无法不为他取得的成就，以及他启迪我们思考的内容而惊叹。我尝试着做同样的事情，但我无法确信自己能成功。与卡洛的友谊与合作改变了我的一生。它让我的生活变得更加复杂，但也更加丰富，不管是在科学的层面还是个人的层面都是如此。”
罗韦利接受了斯莫林对他的褒扬。“显然，光靠我们两人的单打独斗，我们不可能取得如今通过合作取得的成就。不过，我的物理学事业在很大程度上依赖于李。我们合作的方式远远超过了友谊，它对我来说不仅是力量之源，也是善意之源，帮助我面对这个世界。虽然我们时而观点不合，但他一直都是一位可靠的伙伴，他永远站在我这一边。对我来说，这就是我们的故事中最佳的一部分。”
那在科学上的回报呢？
罗韦利的梦想是探索量子引力的主题，并获得一些关于普朗克尺度的物理学的线索，他相信自己的梦想已经实现了。“我觉得我们已经取得了一些真正的进步，”罗韦利说，“可能是一个很大的进步，也可能只是一个很小的进步，我不知道。我对现状已经很满意了，但我还想了解更多的事情。我希望能活得够长，能看到我们理论中的一些暗示被实验证实，毕竟到了那样一个阶段，事情总会水落石出的。不管结果如何，我都觉得这些工作没有白费。”
斯莫林同意他的说法。“我对（圈）量子引力的结构也很满意，”他说，“圈量子引力最非凡的一点是，如果你从哲学角度去思考——这正是卡洛和我倾向于做的事情，思考先于几何诞生的网络（几何从中演生出来）就是一种实现相对性、背景无关性和局域性的自然的妥协方案。”
“哪怕我仅仅是把它写下来，对这样一个结构的研究本身也很有说服力了。它是完全通过广义相对论的量子化而导出的，这一点就让它很可信。因此，对于具体的细节，比如这个算符或那个算符用对了没有，其实我并不是很关心。对我来说最重要的是，圈量子引力理论的整个结构是极为合理的：它以一种客观的方式被推导出来，这正是你在思考这样一种理论的时候预期会出现的东西。我同意卡洛所说的——我们还不知道结果会如何，它有可能很接近真实，也有可能离真实十万八千里。”
在《通向量子引力的三条途径》中，斯莫林的预测广为人知：我们到2010年，最晚2015年就能得出量子引力理论的基本框架。而罗韦利承认，如今圈量子引力理论在两个基本的方面仍然是不完整的：我们缺乏直接的实证支持，而且该理论本身有无数悬而未决的问题。“第一个方面是至关重要的，”罗韦利说，“第二个方面在我看来被夸大了。基本上可以说，现有的所有理论都存在无数悬而未决的问题。圈量子引力理论至少在某些方面是一种可能成立的量子时空理论。我们不知道它正确与否，但我们至少已经有拥有一个量子引力理论了。从这个意义上说，我相信李的预测没错。”
斯莫林感谢了罗韦利的宽容，但他自己不这么认为。他说：“我必须承认，我写出那个预言的时候，心里想的是到那个时候会有一些实验证据来证实量子几何的离散性，比如伽马射线暴或者其他天体物理学观测。圈量子引力的主要预言，比如面积与体积谱，确实是有可能成立的，如果它们真的成立，那自然很令人满意。但我们不知道它们是不是真的成立，这同样令人沮丧。”
对于下一代理论物理学家，斯莫林说：“我让他们把我们这一代物理学家看作一群失败者：我们在20世纪七八十年代接过了物理学研究的接力棒，却没能确定无疑地把它推进一步。不管我们的这些不完备的构造对他们来说有用与否，我都希望他们能逃离现有的结构，超越我们，去完成爱因斯坦开启的这场革命。”
圈量子引力理论最引人注目的方面就是它预言空间本身是量子化的，没有其他哪个量子引力理论得出了这样的预言。你认为这是你们最令人满意的成就吗？
1995年5月，斯莫林与罗韦利在《核物理学B》期刊上发表了一篇题为“量子引力中面积与体积的离散性”的论文（我们在第10章开头讨论过），这是圈量子引力圈子里被引用次数最多的论文之一，这一结果也清晰地展现了普朗克尺度的空间结构。“得到这个结果的过程混杂着迷惑、绝望和喜悦，”罗韦利说，“这个想法其实是李提出来的，不是我，李也做了初始的计算。当时我们在维罗纳，两人都因为谈恋爱分了心，但我们在我公寓里匆忙演算方程的那些时候，以及发现我们提出的设想真的起作用了的时候感受到的震惊和纯粹的喜悦，至今仍历历在目。我觉得这是我们的成就中最坚不可摧的一部分，如果说有哪一件事会一直伴随着我，那就是它了。”
斯莫林表示同意，但他强调这篇论文只是发现并建立圈量子引力理论的一系列论文的高潮，此前还有他与特德·雅各布森合作的量子几何学论文，以及他与罗韦利合作的两篇标志着圈量子引力理论创立的论文。斯莫林对自己1995年发表的“连接性”论文（见第11章）也很引以为豪，他认为这是自己独立为圈量子引力理论做出的最大贡献：“尽管不是所有人都认可它，这篇论文也为圈量子引力关于视界和熵的所有工作奠定了基础。”(www.xing528.com)
看起来，圈量子引力与圈量子宇宙学获得实证支持的唯一希望在于未来的天文学和宇宙学观测。但目前为止，关于所有的量子引力理论，学界有没有某种共识，认为其中某一种途径优于其他途径？
从某种程度来看，天体物理学观测已经暗示某些在普朗克尺度会违反狭义相对论的量子引力理论，以及在LHC探测的物理学尺度需要依赖超对称的理论可能是不正确的。“虽然过往的海量文献中支持两边的都有，”罗韦利说，“但我会说，量子引力如今确定无疑已经到了直面现实的地步。”
在大众眼中，科学似乎是一个完全关乎“真相”的领域，对于一个问题，总有一个回答，要么是对的，要么是错的。科学确实在不断进步，但这样的进步揭示的是，我们对于“什么是真的”的理解是会依情况而变的。“一项科学发现是很可信的，”罗韦利说，“但在同时，科学知识永远不是确定性的，永远都会面临修正。这是核心要点。科学正是通过不断证伪我们曾经认为确定无疑的事实，才积累起它如今的可信度和可靠性的。”在科学中，我们认为一件事是对的，只是因为我们还没有发现能推翻它的证据而已，而一旦它被推翻，我们就代之以新的真相——暂时的真相。
在对新科学的展望方面，斯莫林则认为，如今量子力学表面上的坚不可摧，其实被大大高估了。“随着我们在量子领域探索得越来越深入，如果有一些异常现象浮出水面，提示我们修正量子力学或让它变得更完备，我也不会感到多么惊讶。”
但在科学上，很少有哪个实验或者观测是决定性的。研究一下科学史，你就会发现这样一种倾向：哪怕自己相信的理论面临着铁证如山的反对证据，物理学家通常也还是倾向于坚持他们珍爱的理论。不过，通常发生的事情是：越来越多支持或反对某个理论的间接证据逐渐积累，最终让人们接受或者摒弃了它。取得任何共识看起来都是不太可能的，即使是短期共识也不太可能。
不过，斯莫林的心态很放松。“在没有实验证据的确认，或者确定性的证明的情况下，我觉得我们无须达成共识，”他表示，“这样的共识是不成熟的。我理想中的世界，是支持原创性和独立研究的，并鼓励从不同方向去尝试解决未解问题的世界。”
从最近的经验来看，基础理论物理学的主要理论架构至少要经过一代甚至两代物理学家的努力才能得出一些结论。在这样一个可能永远都得不到答案的时代研究物理学，你们有什么样的感受？
斯莫林回想起他研究生时期在法国参加的一次暑期学校，当时理查德·费曼做了几场演讲，斯莫林跟费曼有过几次对话。在其中一次对话中，费曼表达了对于自己不能活得足够久以看到他最感兴趣的问题的答案的愤怒之情。“我一直否认这一点，”斯莫林说，“但它确实很令人烦恼。我认为实验科学家应该赶紧好好工作，用他们的想象力来设计出更好的实验。”
“检验理论的并不是实验科学家，虽然实验科学家的工作属于其中的一部分。激发实验科学家灵感的通常是理论之间的分歧和不一致，这会促使他们设计实验来检验以前没有显示出的现象。我希望在量子引力领域也是如此。我认为必须有人从挫折中走出一条路来，这也许是在我们意识到某种如今可以测量的东西能够检验已有的理论的方面。”他说。
罗韦利的看法与斯莫林有所不同。“你看，哥白尼去世的时候，没有什么证据表明地球围绕着太阳运动。玻尔兹曼去世的时候，也没有什么证据认为原子和分子是热与熵的来源。很多伟大的小说家去世时，他们的小说甚至都没有发表。这都没有关系。就算没有实验验证，我们理论物理学家仍然有很多工作可以做。”
“当然，我也很好奇，我也有求知欲，但我并不悲观。你可能经常会觉得理论物理学领域没有什么事情在发生，但回头看看你就会意识到，确实有一些事情在发生。如今我们对于超对称的态度，跟短短5年前相比就已经发生了变化。我们现在已经证实了引力波的存在，不久以后还会有事件视界望远镜。[1][2]如果我们能从中得到现今都没想到过的实证信息，我一点儿也不会感到惊讶。”他说。
理论物理学圈仍然呈现出两极分化的态势，你们认为未来有将弦论和圈论调和起来的可能性吗？
令人惊讶的是，尽管斯莫林在2006年的“弦论战争”中扮演了显而易见的角色，他却认为，自己的职业生涯中唯一需要真正的勇气的时候是在20世纪90年代末，当时他选择研究如何把弦论和圈量子引力理论统一起来。这在某种程度上导致他被孤立，并且受到了来自他曾经属于的那个群体的批评：
这些人是我非常尊敬且喜爱的，但我无法让他们相信我的观点：从一开始，弦论与圈量子引力理论就像一对连体婴儿，它们表达了同样的物理学思想，即量子场与延展物体之间的对偶性。
我希望通过这本书让读者意识到，圈量子引力理论和弦论在某些方面有紧密的关联。况且，虽然目前看来斯莫林将它们统一起来的努力失败了，但在某种程度上，调和两者的可能性正在增加。斯莫林仍然抱有希望，但他相信弦论研究者的关注点已经移开了。如今，很少有弦论学家仍在关注弦本身，他们更感兴趣的是AdS/CFT对偶，最近又在关注与量子纠缠演生出时空有关的一系列有趣的想法。“对我来说，最令人激动的是，圈量子引力理论提供了一系列完美的工具，可以描述全息物理学和量子纠缠，”斯莫林说，“实际上，罗杰·彭罗斯提出自旋网络的最初动力，就是要用量子纠缠在相关性的背景下表达马赫原理——这清清楚楚地写在他关于自旋网络的原始手写笔记上。彭罗斯一开始的自旋几何定理，就预示着空间自纠缠中诞生的想法。用圈量子引力的语言表达这些想法，有很大的空间。”
对此，已有一些有希望的迹象。在最近（2017年）在华沙举行的圈量子引力会议上，普林斯顿大学的优秀弦论物理学家赫尔曼·韦尔兰德［Herman Verlinde，他还有一个双胞胎兄弟叫埃里克（Erik），也是理论物理学家］谈论了弦和圈之间可能存在的联系，对这一课题的研究如今仍十分活跃。
“我原本对这一问题存有很多疑虑，”罗韦利说，“但现在我正在改变观点。”
【注释】
[1]事件视界望远镜（EHT）的目标是利用8台射电望远镜组成的全球网络，用一种称为甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Interferometry）的方法，创造一个有地球那么大的虚拟望远镜。EHT被用来研究银河系中心的超大质量黑洞（射手座A*）和椭圆星系M87中心的黑洞，观测的角分辨率与黑洞的事件视界相当。2017年12月13日，携带着数据的硬盘已经从南极望远镜被运到麻省理工学院的海斯塔克天文台，数据分析于2018年初开始。
[2]2019年4月10日，事件视界望远镜合作组宣布在M87星系的中心成功捕获人类首张黑洞图像。——译者注
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