〔原编者按〕理论物理的终结是否在望？这是史蒂芬·霍金在他荣膺素负盛名的剑桥大学鲁卡欣（Lucasian）数学讲座的教授称号时第一次讲课中提出的问题。除了许多其他成就以外，霍金成功地综合了粒子物理、广义相对论及热力学的观点，这些观点极大地影响了宇宙起源的学说。

这里发表的演说的内容分为二部分，首先论述了构造统一的物理理论的动机的形成，接着描述了当前所做的统一弱电图像与夸克动力学的努力。作为一个没有直接参加粒子研究、但有影响的物理学家，霍金的关于粒子理论的观点是引人注目的。第二部分霍金接下去讨论引力，他的见解提供了丰富的思考材料。

这次讲演我想讨论在不久的将来，譬如说到本世纪末，理论物理的目标可以达到的可能性。这也就是说或许可以得出一个完整、一致、统一的物理相互作用的理论，它能描述全部可能的观测。当然要做这种预测得非常慎重。因为过去至少有过2次，人们认为已处于理论最终完成的前夜。一次是在本世纪初，那时人们确信，一切东西可用连续介质力学来解释，所需做的是测定其弹性、粘滞、传导等几个系数而已，然而这种希望由于原子结构和量子力学的发现而破灭了。又一次是在20年代的后半期，那时麦克斯 · 玻恩曾对访问哥廷根的一行科学家们说'现今的物理学，就我们所知，再过6个月就会了结了吧之当时正值鲁卡欣讲座的前任主持人保罗 · 狄拉克发现支配电子行为的狄拉克方程之后不久 · 人们都期待着狄拉克方程也将适用于质子。而质子当时已为人们所知，且被认为是除了电子外的唯一的基本粒子。然而中子和核力的发现又打破了那种想象。现在我们知道质子和中子都不是基本粒子，它们是由更小的粒子构成的。尽管如此，但近几年我们已取得了许多进展，有了后面我要讲的某些根据，它们支持着我这慎重的乐观主义的预测，恐怕就在在座诸位中尚有人健在时，完整的理论就会出现了吧。

什么是完整的统一理论

即使有了完整的统一理论，也只有在最简单的情况下，才能做细节上的预测。例如：对于日常生活中我们所遇到的一切，支配它们物理规律早已为我们所知。就像狄拉克所指出的那样，他的方程是物理学的大部分和化学全部的基础。但可以解出方程的体系仅仅是非常简单的体系，即由一个质子和一个电子所组成的氢原子体系。对具有更多电子的复杂原子就只能靠正确性很成问题的近似和直观上的猜测了。具有一个以上原子核的分子的情况则更是如此了。对由10²³之多个粒子组成的宏观体系，就不得不放弃精确地去解方程的企图，而采用统计的方法。支配生物学全体的方程式原则上是知道的，但现在还没有达到把对人类行动的研究还原为应用数学一个分枝的地步。

那么什么样的东西才可叫作完整的统一的物理理论呢？我们把物理现实模型化的尝试，通常由如下二部分组成：

1. 各种物理量所遵守的一组局部的规律，一般这些规律表达为微分方程的形式。

2. 旨在说明宇宙某些领域在某一时刻的状态，及此后宇宙的其余部分对它施加何种影响的几组边界条件。

大多数人可能主张：科学的作用局限于上述的第一部分，当一组完整的局部性的物理规律获得时，理论物理的目标也就达到了。他们把宇宙的初始条件问题看成是属于玄学和宗教领域的问题。这种态度和前几个世纪中阻拦科学研究的人的态度是有些相似的，这些人主张全部自然现象乃是上帝所司之业，人们不该去寻根究底。但是我认为宇宙的初始条件同局部的物理规律一样是适于科学研究的。只有当我们能说出比仅仅讲“事物因过去是这般，因此当今就成了如此。”还要深刻的东西时，我们才得到了完整的理论。

人类中心原理*

初始条件的唯一性问题和局域的物理规律的任意性问题是密切相关的。某一理论若含有许多可给予任意数值的如质量、耦合系数之类的可调参数的话，那它就不能视作完整的理论。实际上，理论上的初始条件和参数值似乎并不是任意的东西。而看来像是被小心翼翼地选择过的。譬如说，假定质子和中子的质量之差不是电子质量的2倍，那么它们就不能形成200多种稳定核素，以构成元素，成为化学及生物学的基础。同样，若质子的引力质量与现在有相当差异的话，内部形成了这些核素的星体也就不存在了。若宇宙的初期膨胀稍快一点或稍慢一点的话，则或是在星体形成前宇宙就崩溃了，或是膨胀过快光靠引力收缩引成不了星体。

有些人甚至把这种对初始条件及参数的制约提高到原理的地位，即“人类中心原理”。这原理可解释为：“事物之所以像现在这样乃是由于我们存在之故”。根据这一原理的说法，具不同参数值和不同初始条件的孤立宇宙可以有许许多多个，这些宇宙中，绝大部分不具备复杂构造发展的条件，而这些复杂构造是有理性的生命所必要的。只在极少数的宇宙中，因具备着我们所处的宇宙所具的条件和参数，有理性的生命才能发展起来，以至于发展到这些有理性的生命竟提出“宇宙为什么会是我们所看到的那样呢？”的问题。当然这个问题的答案是：若宇宙不是我们所看到的那样，那就根本没有人来提这种问题了。

统一原理的必要性

“人类中心原理”对所观测到的不同物理参数中的许多显著的数值关系作出了某些说明。但这些说明并不令人完全满足。所以人们不禁感到还有某种更深刻的说明。此外这种原理也并不在宇宙的所有领域中通用。例如：我们的太阳系固然是我们存在的先决条件。附近诸星体内部早期由原子核合成而形成了重元素，这点也是我们存在的先决条件。甚至我们的银河系之全体对于我们的存在也可以说是必要的。然而其他银河的存在我看就完全不必要。而在观测能及的范围内，整个宇宙中大约均匀地分布着4亿个银河，这些银河就更没有存在的必要了。若考虑到宇宙整体的均匀性，再要抱住人类中心原理的见解就非常困难了。因为这种见解竟相信在典型的涡状银河外缘中，一颗极平凡的恒星周围，一颗绕它作轨道运动的小行星上的微不足道的复杂分子构造决定了宇宙的构造。

要是不想求助于人类中心原理，那么就必须有某种统一的原理来说明宇宙的初始条件和某种物理参数值。可是要一下子把所有的完整理论全都想出来也太困难了（尽管如此，还是有不死心的人，我这里每星期就收到二、三份邮寄来的“统一理论”）。于是我们就去寻找部分性的理论，用这种理论来描述可以忽略某些相互作用或可用简单方法近似的现象、首先我们把宇宙中的物质分为二部分，一部分是夸克、电子、好介子等物质粒子，另一部分是引力、电磁力等相互作用。

物质粒子是由自旋为半整数的场来描述的，它们遵守泡利不相容原理。这个原理不容许2个以上的同类粒子处于同一状态。正是靠了泡利原理我们才得以保住自己的身体而不致坍缩为一点或散逸至无穷远。物质粒子又分为由夸克构成的强子和强子以外的粒子——轻子。

四种相互作用

相互作用可唯象地分为四个范畴，按强弱的顺序是：仅作用于强子的强相互作用，在荷电的强子、轻子间起作用的电磁相互作用，对所有强子和轻子都起作用的弱相互作用，对一切都起作用的万有引力相互作用，这是最弱的相互作用。相互作用由不遵守泡利原理的自旋为整数的场所描写。这意味着这些场中可以有多个处同一状态的粒子。

电磁相互作用和引力相互作用是长程力相互作用。这就是说许许多多物质粒子产生的场可以迭加起来产生出能在宏观尺度上探测的场。正因如此，这些相互作用的理论出现较早：万有引力理论早在17世纪就由牛顿建立，电磁理论也在19世纪由麦克斯韦建立了。然而这两个理论从根本上说是不相容的。因为牛顿的理论，不会因给整个体系一个均匀的速度而变化，而麦克斯韦的理论却规定了光速这个特定的速度。结果，人们知道必须修正牛顿的理论以适合麦克斯韦理论的协变性，这项工作由1915年提出的爱因斯坦的广义相对论完成了。

引力的广义相对论理论和麦克斯韦电磁理论属于经典理论，这些理论涉及的量是可连续变化的，并且至少在原则上可以任意精度测定的。然而要想用这些理论来构造原子模型时，问题就来了。人们发现原子是由带正电的很小的原子核和包围着它带负电的电子云构成的。于是一种很自然的假设就是：像地球在太阳周围作轨道运动那样，电子在原子核周围作轨道运动。但是照当时的经典理论预言，作轨道运动的电子会发射电磁波。如果那样的话，则因电磁波带走了能量，电子将作螺旋线运动而堕入原子核，于是原子也就毁坏了。

这个问题由于量子论的发现而克服了。毫无疑问这是本世纪理论物理中最大成果。量子论的基本假设是海森堡的测不准原理。这原理告诉我们，像粒子的位置和动量那样的一对共轭量是不能同时以任意精度测定的。这意味着，原子中处于最低能态的电子不会静止在原子核中。否则电子的位置和速度就变得两者可同时确定的了。所以电子必须弥散地以某种几率分布在原子核周围。在这种状态，电子因不再有可跃迁的更低能态，所以它不会以电磁波的形式放出能量来。

重正化理论的发展

在20年代和30年代，量子力学被用于原子、分子那样的只具有有限自由度的体系而取得了很大的成功。但当想把量子力学用于电磁场时，困难就产生了。粗略说来电磁场在每一时空点有2个自由度，故总共有无穷个自由度。这些自由度可以看作为具有独立位置和动量的振子。这些振子没有一个可处于静止状态。这是因为一旦静止了，则将同时具有确定的位置和动量。所以各个振子必须有某些极微小的所谓零点涨落的非零能量。而无穷多个自由度所具有的零点涨落能量就是使电子表观质量和电荷变为无穷大的原因。

为了克服这个困难，40年代后半期发展了一种叫做“重正化”的方法。这个方法就是为了保留有限量而把某些无穷大的量相当任意地消去。电动力学中必须消去的无穷大量有2个，一个是电子质量，另—个是电子电荷。重正化方法虽然缺乏非常确切的概念上或者是数学上的基础，但实践上却运用得非常顺利。其最大的成功是预言了兰姆位移，即氢原子光谱中某几条光谱线的移动。但从试图构成完整理论的观点来看，重正化并不是令人满意的方法。因为它对于消去了无穷大后剩下的有限量的数值作不出什么预测。于是到了要说明为什么电子会具有现在所具有的质量和电荷时，就又得回到“人类中心原理”上去了。

在50年代和60年代，一般确信有关核子的弱相互作用和强相互作用是不可重正化的，就是说为了要把这些力有限化将要无限次消去无穷大。这样就会有理论所不能确定的无限多个有限量，因为要全部测定无穷个参数是不可能的，所以这种理论也就没有任何的预测能力了。但在1971年胡夫特（THooft）证明了照60年代萨拉姆和温伯格所提出的弱电统一模型可实现有限次地消去无穷大，即可实现重正化。在温伯格——萨拉姆理论中光子是传递电磁相互作用的自旋为1的粒子，除光子外称为W⁺，W^-，Z⁰的自旋为1的粒子也参与传递相互作用。并且该理论预言在能量很高时，4种粒子的行为趋于一致。但能量低时，光子静质量为0，而W⁺，W^-，Z⁰却具有非常大的静质量。为了说明这个事实，该理论援用了“对称性自发破缺”现象。这理论对低能状态的预言和观测吻合得非常好，所以瑞典科学院在去年（1979年）给萨拉姆、温伯格以及建立了类似的统一理论的格拉肖颁发了诺贝尔奖。但格拉肖本人却说，诺贝尔奖金委员会是在搞赌博。这是因为现在还没有那种高能量的加速器可在实际上验证光子传递的电磁相互作用和W⁺，W^-，Z⁰传递的弱相互作用相统一的理论。能量足够高的加速器再过几年总会有吧，大部分的物理学家确信这种加速器将会证实温伯格——萨拉姆理论。

温伯格——萨拉姆理论的成功，引导了人们去探求同样可以重正化的强相互作用的理论。人们早就认为质子、π介子等强子不会是真正的“基本粒子”，它们只不过是叫作夸克的粒子的束缚态。夸克具有奇妙的性质，它在强子内部可以自由地运动，但我们绝不可能把一个夸克单独地取出来。夸克一定是以三个一组（像质子或中子）或者以夸克和反夸克对（像π介子）的形式出现。为了说明这个现象，夸克被赋予了称作为“颜色”的属性，必须强调一下，这个“颜色”和我们通常的颜色概念无任何关系，夸克太小了，可见光下是看不到的。所以“颜色”只是一种方便的称呼而已。夸克中有红、绿、蓝三种。但像强子那种孤立的束缚态，应当是没有“颜色”的，即或是像质子那样，是红、绿、蓝三色的组合，或是像π介子那样，是红和反红，绿和反绿，蓝和反蓝的组合。

夸克之间的强相互作用一般设想是由叫做胶子的自旋为1的粒子来传递的，它和传递弱相互作用的粒子类似。胶子也有颜色，它和夸克一起遵从称为量子色动力学（略称为QCD）的可重正化理论，该重正化理论的结论之一是该理论中出现的有效耦合常数依赖于测量时的能量，在能量很高时，它就减小为零，这现象即大家所知道的“渐近自由”因此强子内部的夸克因高能碰撞而表现得几乎像自由粒子，其相互作用可用微拢理论来很好地处理。

微拢理论的预言，在定量上和观测达到一定程度的一致，但还完全不能说理论已被实验验证了，低能时有效耦合系数变得非常大，微拢理论就不能用了。人们期望用这种“红外奴役”来说明为什么夸克总是禁闭在无色的束缚状态中，但迄今为止还没有人能很有把握地来证明这点。

作为重要的第一步的统一理论

对强相互作用建立了一个可重正化的理论，对弱相互作用和电磁相互作用则又建立了另一个可重正化的理论，所以寻求把这两者结合起来的理论是很自然的趋势。这种理论叫作“大统一理论”（略称为GUT），这个名称相当夸张，并且容易给人以错误的印象。因为在这理论中有耦合常数、质量等许多未定的重正化参数，就这点来说，这种理论既不“大”也不十分统一和完整。尽管如此，各种大统一理论也许是走向完整的统一理论的重要一步。“大统一理论”基本想法是：强相互作用的有效耦合常数在低能时很大，能量一高，因为渐近自由而逐渐减少了。

另一方面，温伯格——萨拉姆理论中无“渐近自由”，其有效耦合常数低能时小，随着能量升高而逐渐增大。以这些耦合常数在低能时的变化率外推的话，二种耦合常数在能量为10¹⁵GeV时变得相等。大统一理论认为比这个能量高时，强相互作用就和弱电相互作用统一了，比这个能量低时，就要产生对称性的自发破缺。

10¹⁵GeV的能量远远超过了实验室的实验范围，而现有的加速器能量按质心系算大约只有10 GeV，今后能建造的加速器大概也至多达到100 GeV的量级。这用来研究按温伯格——萨拉姆理论弱电达到统一的能量范围是足够了，但无论如何也达不到设想中弱电相互作用和强相互作用“统一”所需的那种能量。但在各种大统一理论中，有关低能的并且好像能够在实验中验证的预言也是有的。例如，按照那些理论，质子不是完全稳定的，估计其衰变寿命是10³¹年。现在，实验上寿命的可测下限为10³⁰年，但是我想要提高这下限还是可能的。

另一个可观测的预言是有关重子和光子的比例数的预言。物理学的规律对粒子和反粒子看来是一样的。更确切地说，粒子换成反粒子，右旋换成左旋，全体粒子的速度反向，物理规律是不会改变的。这就是周知的CPT定理，这也是在任何合理的理论中必定成立的一个基本假定的推论。但地球甚至太阳系全体都是由质子和中子形成的，其中并没有反质子和反中子。实际上粒子和反粒子的这种不均衡乃是我们存在的又一个先决条件。为什么呢？因为太阳系若是由同数量的粒子和反粒子混合构成的话，正反粒子互相湮灭，那就只剩下辐射了。

由于那种由湮灭而产生的辐射一直观测不到，所以可以得出结论：我们的银河系全部都由粒子构成并不存在反粒子。对于其他的星系虽没有直接的证据，但似乎那些星系也是仅由粒子构成的，整个宇宙中，每10⁸个光子对应于一个粒子，即

尽管所有的相互作用对C（电荷共轭）P（空间反演）T（时间反转）的联合变换好像是守恒的，但已知有些相互作用单在T变换下不守恒。因为早期宇宙由于膨胀而给出了非常清楚的时间进行方向，所以这种相互作用产生的粒子当然可以比反粒子多，但具体数字由所采用的模型不同而相异，故即使和观测相符，也不能使大统一理论得到确证。

引力的量子理论

迄今为止，对于核子相关的强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用这三个物理相互作用的统一，物理学家倾注了全部的努力。而第四个也就是最后一个相互作用——万有引力却一直被忽视。忽视的正当理由之一据说是因为引力非常弱，所以只有在远远超过加速器所能提供的能量范围，引力的量子效应才显著起来。另一个理由据说是引力看来是不可重正化的即认为为了获得有限解，必须无限次消去无穷大，所以其结果是剩下无限多个待定的有限量。

但要获得完整统一的理论，又非得把引力包括进去。再说经典广义相对论预言存在引力场变得无限大的时空奇点。这种奇点过去大概是在宇宙膨胀初期（大爆炸）产生的，将来大概会在星体或许是宇宙本身发生引力坍缩时产生，奇点的预言或许启示了经典理论将变得不再适用。可是我总觉得当引力场变得十分强，以至量子效应变得重要之前，经典理论不适用的理由是不存在的。因此假如要不依靠人类中心原理来描述初期的宇宙，而想对其初始条件作些说明的话，引力的量子理论就是不可少的了。

我们也同样需要拿这个理论来回答下面的问题。是否像广义相对论所预言的那样，时间是有开始的，或许还有结束的呢？宇宙大爆炸或大塌陷中产生的奇点是否因量子效应而以某种形态隐蔽起来了呢？

在时间和空间的构造本身服从测不准原理的情况下，这是难以给予明确定义的问题。以我个人的感觉，我认为奇点还是存在的。尽管从某种数学意义上说，是可以穿过奇点把时间连接到奇点的另一侧的，但是和意识或进行测定的能力有关联的主观上的时间的概念就此完结了。

四种相互作用的统一

创立一个引力的量子理论，并把引力和其他三个范畴的相互作用统一起来的前景存在吗？我觉得最大的希望还是在广义相对论的一个推广——所谓超引力论上。在这个理论中引力子是传递引力相互作用的粒子，其自旋为2，它通过超对称变换而和别的自旋数较低的场发生联系，这理论的最可取优点是：它可以不采用传统的二分法——“物质”表现为自旋为半整数的粒子，相互作用由自旋为整数的粒子体现，另外它还有使量子论中产生的无穷大的大部分可以自行相互抵消的优点。究竟能否使无穷大全部自行相互抵消而得出一个不必另外消去无穷大的有限理论呢？这点还尚未可知，或许能够吧。这是因为已经证明，包含引力的理论，要么是有限的，要么是不可重正化的，而不会有第三种可能。如果要无穷次消去无穷大的话，相应地便产生了无限多个未定的有限量。这样，如果在超引力论中无穷大都能自行抵消，那么就不仅可以完全统一物质粒子和相互作用，同时，待定的重正化参数也没有了，从这个意义上来说，完整的理论当然就获得了。

虽然我们现在还没有适当的引力的量子理论，当然更不用说把引力和其他相互作用统一起来的理论，但对那种理论所具有的某些特征倒是有所知的，其中之一是它应涉及到引力对时空的因果机制影响的问题，即引力决定了哪一些事物现象可以发生因果关系。广义相对论中有黑洞这样一个例子：黑洞的引力场强到光和信号全部被吸回而不能逃到外部世界的领域中去。黑洞附近强大的引力场引起粒子、粒子对的产生。这些粒子一部分堕入黑洞，一部分逃逸至无穷大。逃出去的看上去像是从黑洞里释放出的粒子。

远离黑洞的观测者只能测定逃出来的粒子，把这些粒子和堕入黑洞的粒子联系起来是办不到的，因为他不能观测到堕入黑洞的粒子。即逃出来的粒子的无规性和不可预测性远远超过了由普通的测不准原理所关联的无规性和不可预测性。通常情况下，测不准原理告诉我们，若单是粒子的位置或速度，或者是位置和速度的某种组合，是可以明确地预测的。因此粗略地说有“一半”确切的预测能力。可是在黑洞辐射粒子的场合，因不能观测到粒子在黑洞内部是如何进行的，所以辐射来的粒子的位置速度都不能明确预测，所能得到的至多是粒子的以某种模式辐射的几率。

因此，我认为即使得出了统一理论，它也不过只能做些统计性的预言。此外我们所看到的宇宙是唯一的宇宙的见解也要放弃，而要采取一个可能的宇宙的系统以某种几率分布着的图像，这样或许可以说明为什么宇宙是从几乎完全处于热平衡状态的大爆炸开始的，因为热平衡所对应的微观组态数最大，也即对应着最大几率。模仿伏尔泰的哲学家庞格勒斯的话来说，就是“我们是住在所有可能的世界中最靠得住的一个当中”。

完整统一理论的展望

在不久的将来获得完整的统一理论的预见有几分把握呢？每当观测深入到更小的微观世界，达到更高能量范围，我们就发现了自然界新的构造层次。本世纪初发现了能量约为3×10^-2eV的粒子的布朗运动，知道了物质是由原子构成的，它并不连续分布。不久之后，又发现设想中不可分割的原子乃是由原子核和在原子核周围作旋转运动的电子构成的，它具有几个eV量级的能量，继而又发现原子核是由以10⁶eV量级的结合能结合在一起的质子和中子，即所谓基本粒子构成的。这个漫长故事的最新一段是：现在大家已知道，质子和中子乃是由具有10⁹eV的结合能结合一起的夸克所构成的。理论物理竟发展到这种地步，今天为了结果尚不能预测的实验，就得投下巨大的设备机械和莫大的费用。

以往的经验好像启示着我们：随着能量升高、无穷结构的层次将会逐一显现出来，这种无限重箱中有箱的观点是中国在四人帮统治时的官方教条。但引力像会给出一个极限，当然那个极限出现在10^-33cm那样一个非常小的尺寸和10²⁸eV那样一个非常高的能量量级，用比这个长度更短的尺度来看时空时，可以认为时空的行为像光滑的连续体，由于引力场的量子起伏而成为泡沫状的结构。

现在的实验范围约为10¹⁰eV，它和10²⁸eV的引力截断极限之间有极大的未开拓的领域。我想，像“大统一理论”那样推断在这巨大的能量间隔中只存在1层或2层的构造实在是太天真了。但上述乐观论点也有根据。即至少现在看来在某些超引力理论中，引力和其它物理相互作用能够统一起来，这样的理论似乎也只有数得清的几个，其中执牛耳者有所谓N=8扩展超引力理论。这理论中包含有引力子一个，称为引力微子的自旋3/2的粒子8个，自旋为1的粒子23个，自旋为1/2粒子66个，自旋为0的粒子70个。这尽管是一个大数目，但还不足以说明在强相互作用和弱相互作用中我们已观测到的全部粒子。例如N=8扩展超引力理论中有自旋为1的粒子28个，这些粒子对于说明传递强相互作用的胶子和传递弱相互作用的4个粒子中的2个是充分的，但对后2个则不能说明。因此必须相信胶子或夸克之类推想出来的粒子的多数或其大部分实际上并不是现在一般所设想的那样是基本粒子，而是“N=8”粒子的束缚态。在可预见的将来，根本不可能建成可以探求这种复杂构造的强大加速器，事实上根据目前的经济动向来预测，说不定是永远也建不成的。虽然如此，这种束缚态来自明确确定了的N=8扩展超引力理论，这使我们能作出许多可在现在和不久的将来能达到的能量级内验证的预言，可以说情况和对待统一弱电相互作用的温伯格——萨拉姆理论的情况相仿。该理论对低能的预言和观测符合得非常好，所以尽管现在还达不到可实现统一的能量，但该理论现在已逐渐被普遍接受了。

描述宇宙的理论应当有某些非常显著特点。为什么其他的理论只存在于其开创者的心中，而这个N=8扩展超引力理论却获得了生命力呢？因为它可以说是别具一格的。这理论或许是唯一的满足下面条件的理论：

1. 是4维的理论。2. 包括了引力。3. 是有限的，不必无穷次消去无穷大。

前已指出过，要想得到没有参数的完整理论，上面第三条性质是不可少的。但不求助于“人类中心原理”来说明性质1和性质2是困难的，我想，能满足第一和第三条性质，但不包括引力的前后统一的理论好像已有了。但其所描写的宇宙在聚集物质的吸引力问题上是不完整的，它不能创造出复杂构造发展所必需的大集合体吧。通常认为“时空”为什么必须是4维的这个问题不属于物理学的研究范围 · 可是，“人类中心原理”对之却有很好的说明，三维时空即2维空间及一维时间，不管怎样，对复杂的生物来说显然是不充分的。另一方面，若有比三维更高维度的空间，则太阳周围的行星和原子核周围的电子的轨道都将不稳定，并将走螺旋线被吸进去。时间的维度大于2的可能性虽然存在，但我无论如何也想象不出那样的宇宙来。

理论物理学家之末日

至今我一直暗自假定有终极理论存在。但那种理论果真会有吗？一般认为至少有三种可能性。

1. 有完整的统一理论。

2. 无终极的理论，但有一连串逐渐深入的理论，随着理论的一个环节一个环节的深入，则对所给任意特定量级的观测都能预言。

3. 没有理论，从达到某一限度起，以后的观测既不能描述也不能预言，它完全是任意的。

第三种见解当时是为了反对十七、十八世纪的科学家而提出的，它的要旨是：“科学家不可能作出剥夺上帝自由、改变上帝意志的定律。”但科学家们竟得出了那种定律。在当代，当我们把第三种可能性纳入我们的方案中时，实际上就是排除了这种可能性。因为量子力学从根本上讲就是一种我们是不可知的、不能作预言的理论。

第2种可能性就是随着能量增高将逐渐出现无穷层次结构的图像。如前面所说的，预计能量将在叫作普朗克能的10²⁸eV处截断，所以这种图像根本不会存在。剩下的只是第一种可能性。

而当今，N=8扩展超引力就是我们看得到的唯一候选者。当然，也有可能在今后几年当中，在进行了许多决定性计算后，证明这理论是不正确的。如果这个理论经受得起这些考验：而最终被确立的话，则或许还要经过多年才能发展出使预测可能化的计算方法，对局域的物理规律以及宇宙的初始条件作出说明。我想这些在今后的20余年里，对理论物理学家来说是个大问题。但最后得稍许提醒一下，他们也许没有更多的时间了。当前计算机在研究中只是一个有用的助手，它得靠人的意志来指导。但按它最近飞速发展的速度来外推一下的话，我想计算机在理论物理学中全盘取代我们是完全可能的。因此即使理论物理学不终结的话，理论物理学家的末日也已看得到了。

[CERN Courier，1981年1、2、3月号]

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* 国内有人称为人择原理——编者注。