博客李淼

上次说到智力的量化，很多同学认为这本身是一种弱智的行为。

今天说两句科学发表的量化，恐怕这更是一个争议很大的问题。

李飞同学批评国内过分强调SCI，过分强调IF，即影响因子。研究生评论文，评奖要谈，研究人员申请研究基金要谈，申请特别的基金要谈，有时甚至决定一个单位年终总结，等等。

台湾在SCI上落后了大陆一点，不过后来者居上，最近甚至将各类学术刊物分等级，在某个等级的刊物上发表一篇文章奖金若干，奖金还不低，这对研究人员无疑施加了绝大的压力。

这样做的恶果很明显。你要多出文章，同时尽量在高等级的刊物上发表文章。文章发表得多，奖金自然就多，无疑降低了每个研究人员出论文的门槛，本来不愿意写的东西也很乐意写了，本来可以写一篇文章的材料当作两篇甚至三篇文章写了。那谁说了，高等级的刊物难发文章，奖金高不是刺激人们写高质量的文章吗？也不尽然，有时你只要旷日持久地和审稿人和编委打架，也能将一篇质量不很高的文章在影响因子高的刊物上发了。多花时间来写质量不高的文章，多花时间和影响因子大的刊物的审稿人打架，那么你还有多少时间来做更加有独创性的研究？如果这样的政策持续下去，科学家将会变成批量生产的科学工人。最后可能出现不可思议的场面，证明了Poincare猜测的人可能比证明了一大堆小定理的人奖金少。

10年前，由于arXiv的出现，我的一些美国同行已经开始不将已经出现在arXiv上的文章拿出去发表了，这样做一点没有影响他们在美国拿到研究基金，更没有影响到他们出高质量的文章。恰恰相反，由于省去了发表的一环，他们节省了大量时间。那么有人会问，谁来监督他们的文章质量？这样做会不会使得一些人出一大批垃圾文章? 实践的结果是不会，我们根本没有必要担心，因为他们的工作自有同行来评价。你的研究好，别人会引用你，在你的工作基础上接着走下去。如果你申请基金，自有同行评审来评断。

我可以举出很多这样的例子，哈佛的Vafa，斯坦福的Susskind，Rutgers的Banks，等等，这些人很多文章除了在arXiv上出现，从来没有发表。只有当他们的合作者中有研究生，文章才会拿去发表，因为很多地方规定，学生要毕业，文章还是要在SCI上发表的。

当然，一些美国人的这些做法即使在美国还不普遍。有意思的是，上面我举的例子中，这些人的所在学校或物理系都是第一流的。相反，在非第一流的学校，即使是美国人也跟我们一样，也强调影响因子大的刊物如PRL。这说明了什么？是不是说明了水平越不那么高的地方越是要量化科学呢？我觉得有些道理。第一，一流大学里的教授们通常也是一流的，他们的工作只要流通出来，大家自然重视，在申请基金时大家也不会对他们多所质疑。第二，水平较低的地方同行们也许对彼此的底细并不十分了解，就是说如果不是小同行，不靠对方的文章发表在什么地方无法判断文章的好坏。将这个原因推而广之，就可以接受为什么我们那么强调SCI和影响因子了，第一我们的平均水平没有达到那么高，第二我们在各个领域里的小同行太少，于是，影响因子大行其道。

李飞同学说，SCI，本来是Science Citation Index的缩写，现在被一些人看作是Stupid Chinese Idea的缩写，我不知道来源在何处。

量化科学是个很大的话题，也是争议很大的话题。今天先开个头，今后有空子再补充。

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10月19日

只是就引用次数的事情说几句话。第一，引用率肯定比影响因子要客观，因为引用率反映的是该文章被关注的程度，而影响因子反映的是刊物被关注的程度，该刊物发表的文章有的高于这个刊物的平均引用率，有的则低于平均引用率。谷歌发明的佩奇数更加客观一点，因为它计算了引用该文章的其它文章本身的影响，我过去就这个话题写过博文：

再谈佩奇等级

以及

引用率

不同学科之间的引用率不能做横向比较，就像苹果和橘子不能比较一样。有的学科做研究的人数多些，有些则少很多。就我知道的高能物理和宇宙学来说，似乎有粒子唯象>宇宙学>超弦理论，还可以继续细分，如粒子唯象中的新物理的研究人数多于格点规范研究。还有一些离奇的事情，如有些学科中的研究人员经常厚着脸皮写信让他人引用，造成的后果是很多人写文章时干脆将相关不相关的文章一股脑地引上，这在理论宇宙学这个领域尤其严重。经常看到一篇不长的文章后面的文献占了好几页，也经常看到这样的“壮观”场面，作者在正文引了某篇原始文献后，然后写道，还有一些后续或相关的研究见文献什么什么，然后我们去后面找文献什么什么，赫然发现这条下面有几十篇文章。请问，一篇文章被这样地引用有任何意义吗？

我想，也许类似谷歌数这样的修正引用率更能说明问题。

近来，又有了所谓h指数的说法，h指数不是用来衡量单篇文章的，而是衡量一个研究者的，其定义是，某人有至多h篇文章被引用了至少h次数，h越高越好，而且，当h很大时，要提高h指数很难。例如，根据目前Spire对我发表的文章统计，我的h指数是27（如果查SCI，肯定要低些，因为有些引用我的文章没有发表），如果我想将h提高到28，那么所有那些至少被引用了27次的文章将被提高到至少被引用28次，除此以外，还应该再多出一篇这样的文章。

发表h指数的人说这比一个人的总引用次数要好，我无法判断这个结论。

最后，我要说一句，一个人一辈子的研究成绩绝对不能以总引用次数或h指数来衡量。西方人经常会说，某某做了什么？这做了什么，指的是某某这辈子到现在到底有什么独创的研究，他们不会太在意某某被引用了多少次。我们经常会看到，有些人一生的被引用次数高得不得了，我们却不知道他到底做了什么。什么原因呢？无非此人一生高产，且经常跟随他人做热了的研究。

说句玩笑话，如果引用次数和点击率那么可靠的话，那么今年诺贝尔文学奖应该奖给徐静蕾大美眉，而不是奖给莱辛老太太，至少也应该奖给J. K. 罗琳或者郭酵母。

在科学时代，高智商肯定是一个人值得夸耀的东西。即使在一个不科学的时代，如中国的宋代，另一种智商也是值得夸耀的东西，如会做诗或会写文章，那时人们将这类人叫做才子。才子或聪明人，都是你太有才了的表现。

我们不想在这里解析什么是智商，恐怕专业研究智商的人都没有就智商是什么达成一致。

新一期的《三联生活周刊》在讨论翡翠的同时，也讨论了国际门萨组织，这是一个会员比较多的高智商组织。我觉得这两个题目都比较无聊，因为翡翠只是东方人对玉石的一个最大的迷思 (myth)，可能在西方人眼中和雨花石的价值区别不大。而所谓高智商门萨俱乐部，纯粹是一种大脑手淫的组织，大脑手淫这话不是我发明的，是《三联》这期一篇文章说的。

能够进入门萨，智商高是不可怀疑的。我过去在美国曾经买过一本门萨的题目集，能够在短时间内做对的题目很少，当然，那本书中的题目都是高难题目。那么，进入门萨的门槛有多高？根据《三联》的文章和wikipedia，你通过考试证明你是人类中就智商来说是前2%的就可以了。换句话说，中国人口13亿，大约有2千6百万人可以进门萨。门萨的会员只有10万人，有50个国家门萨协会，中国应该是新进。区区10万人，可见很多高智商的人没有进入门萨，或者不知道这个俱乐部的存在，或者不屑进入。不屑进入门萨的，我们知道有费恩曼同学。

《三联》提到，香港人在做门萨考试的时候，有80%的人可以通过，一方面说明这些人有备而来，另一方面是否证明了中国人的确很聪明？

门萨会员的一般智商到底有多高？这要看人类的2％的智商平均是多少。 我查百度的门萨条，得到解释说门萨会员的入会门槛要智商达到148，真不知道百度的资料来源是什么。148是相当高的智商了，我不能肯定麦当娜能否达到，因为据说她的智商是140。另一方面，门萨的会员Geena Davis的智商也是140，可见百度是胡说八道。美国影星中高智商的还有：Jodie Foster，智商132；Sharon Stone，智商154。

有趣的是，没有结婚的Jodie Foster生了两个孩子，第一个孩子来自于一家精子银行的精子，很成功，精子的提供者的智商是160。由于第一个孩子很成功，Jodie的第二个孩子来自于同一个精子捐献者。

谁比谁傻多少？这是我们的时代的一句名言，说明绝大多数人不认为高智商有什么了不起。在某种意义上，智商高的确不等于将来的成就大。小时了了，大未必佳，我们见过太多的长大了很失败的神童。智商不等于智慧，充其量智商是小智慧而已，而通常的智慧是大智慧。

智慧有很多种，不同的智慧在不同的方面取得成就。有人喜欢说爱因斯坦小时候学习成绩不好，这也是误传，或者也是一种迷思 (myth)，爱因斯坦小时候的确很聪明，智商不低。我们找不到爱因斯坦的智商记录，但一家网站说爱因斯坦的智商是160，和提供Jodie精子的那位捐献者一样高 ，却低于一些其他名人，如演员James Woods ，他的智商是180。象棋大师Bobby Fischer的智商高达187。

在最近一次组会之后的例行工作餐上，我和学生聊智商问题，说研究物理和数学的智商一般不低，但高智商不等于智慧。华人陶哲轩据说智商超过220，百万人中才能出一位 （所有已知的名人中还没有这么高的），他能否成为高斯那样的大师还需要时间来证明，也许他的智商远远高于证明了Poincare猜测的Perelman。老实说，就我接触过的弦论界人士而言，Witten的智商应该是最高的，相信远高于160，但Witten是否能够达到爱因斯坦的高度恐怕大成问题，毕竟，爱氏是250年才出一位的物理学家。

研究科学在需要智商的同时更需要洞见和耐心，相信这三个因素都是形成智慧不可或缺的，因此爱因斯坦说过，也许最终决定一个人成就大小的不是聪明程度，而是他的气质 （temperament）。气质，也许就是洞见和耐心的综合。

爱因斯坦160的智商当然很高了，在我的弦论同行中大概算高的了。我相信弦论界应该有不少高于160的，但在弦论的传统中，我们很少强调气质，却太多地强调跟主流，所以弦论界的不少智商被浪费了，没有转化成智慧。

纯粹为了好玩，我们看看其他一些高智商的物理学家和数学家。霍金的智商，很荣幸地，和爱因斯坦一样高，160。可惜他们两人在大科学家中不算高，牛顿同学的智商高达190（真不知道他们是怎么算出来的），和牛顿一样高的是天文家兼数学家拉普拉斯，数学家兼哲学家维根斯坦。哲学家George Berkeley的智商也达到了190。比他们高的有：数学家帕斯卡，195；莱布尼兹达到205；而歌德达到可怕的210。

看到这个名单我们不必泄气，因为还有很多大科学家的名字没有被提到，极有可能说明这些人的智商没有达到这个高度。

最近还看到《Popular Science》一个消息，是中文翻译，评出美国第六届十大科学才子，可惜翻译像个太监帖，只介绍了十大才子中的五位。而且，我去找英文原文，发现这是第五届评选，不是第六届。这些才子的特点不仅仅是聪明，关键是有提出重大问题的胆量，这个恐怕得算是智慧而不是智商了。这些Brilliant 10中有一位是物理学家，我们的同行Arkani-Hamed，数学家就是陶哲轩。关于Arkani-Hamed的介绍：

Nima Arkani-Hamed, 34

我个人觉得，他的同事Lubos Motl在聪明程度上一点不比他差，而Arkani-Hamed能够在30岁就能永久地留在哈佛是因为他的大胆而不仅仅是聪明。

最后，为了鼓励一下我们自己，我要提一下教授的平均智商和CEO们是一样的，是最高的，在112－132之间，高于医生、作家、电脑专家和工程师，后者是第二高的群体，在108 －129之间。所以，当我们说文科傻妞时，千万要弄清楚她是不是作家，如果是作家，比我们差不了多少。我记得一位不那么有名的作家对我说过，写作，是一件需要高度创造性的事情。而所谓的新闻作家的平均智商比较低，在97 －116之间。这些人有可能是文科傻妞

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相信有很多人和jlfy同学一样，对已经去世的名人智商如何估计出来的感兴趣，那个网站没有具体说明，但有一段解释：

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先接上篇博文的话题谈一下引力理论的验证。前面说的四大类问题是我所知的引力的“骨干”问题，肯定有我漏掉的骨干问题，可惜到现在还没有人补充。

关于引力理论的更加细节上的验证，Clifford Will有一篇很好的综述文章：

The Confrontation between General Relativity and Experiment

其中提到了等效原理（强弱都提到了）的验证，后牛顿引力的验证，引力波的探测，等等。更新更短的一篇文章是

Was Einstein Right? Testing Relativity at the Centenary

霍金同学最近写了一篇文章

Volume Weighting in the No Boundary Proposal

文章中说，有人声称他和Hartle的无界量子宇宙波函数预言没有慢滚暴涨宇宙，他给出了新的证据说事实不是如此，可惜他没有给出任何文献。我们知道，霍金的剑桥同事Gibbons和Turok前段时间写文说明慢滚暴涨的不可能，不过他们的argument和量子宇宙学没有任何关系，我和王一也推广了他们的结论。

老实说这篇文章不好看，没有文献，思路是作者自己的。大意是这样，HH的量子宇宙波函数在刚进入经典区域（波函数开始振荡）的时候看上去总是像一个de Sitter空间，所以倾向于一个空宇宙。而且，当只有标量场的时候，势能越大几率越小。当经典宇宙出现时，势能越小越好。为了产生一个不空的宇宙，就需要暴涨发生。但是，既然势能越小越好，暴涨发生时的势能就小，从而e-fold数很小。

为了避免这个结论，Hawking建议小几率只是对应于整个宇宙的几率，而我们观测到的宇宙只是整个宇宙的一部分，具体来说是宇宙中的一个Hubble体积。当暴涨发生后，整个宇宙有个Hubble体积，所以尽管整体宇宙的几率是小的，观测到一个Hubble体积应当乘以这个数目，这个数目越是大N自然越大。

问题：这个解释看起来很物理，如何将Hubble体积数这个因子在路径积分中找出来？如果可以，应该是某个零模的贡献。

我很怀疑我们是否能够直接在HH的路径积分中找到Hubble数这个因子，因为怎么看这个因子像手加进去的。一种可能的方案是我和王一的建议：

A Stochastic Measure for Eternal Inflation

那里其实是建议计算几率时基本只考虑一个Hubble体积。自然，具体的计算方案不完全是那里所建议的。

霍金的另外一个观点值得注意，他说HH波函数倾向于选择一个固定的态（如整个宇宙有一个Hubble半径），而不是很多不同宇宙的马赛克式的拼合。马赛克宇宙就是多元宇宙，这是人择原理信奉者们脑中的图像。如果霍金的计算方案是正确的，那么宇宙开始于标量场势能的某个鞍点，几率由一个反弹解给出。这个反弹解在传统的永恒暴涨图像中是量子隧传，在霍金这里则是整个宇宙的量子创生。看起来解释很类似，物理图像完全不同，在量子隧传的图像中，只是宇宙的一个区域在衰变，而在霍金的图像中，则是整个宇宙的创生。

老实说，我开始是怀疑霍金的，想挑他的错，现在觉得他很有道理。如果霍金是正确的，那么永恒暴涨是不可能的，虽然霍金的说法离证明还很远。

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世界上只有两种引力是永恒的，一种存在于所有有质量的物体之间（更一般地，所有含有能量的系统之间），一种存在于两性之间。前者是同性相吸，后者是异性相吸。后者的异性相吸也有例外，这就是著名的有男人气的孙海英嘴里的犯罪。

我学了一辈子引力，奇怪的是，临到我开始思考什么是纯引力的难题时，我发现我很无知。

今天我们忘记任何和量子，特别是量子引力有关的问题，问一下什么是重要的引力问题。

1 牛顿定律的实验验证

我们一般认为，在低速、弱引力的情况下，爱因斯坦的理论完全可以用牛顿引力来取代。那么，在这个区域，牛顿引力到底被验证到什么程度？我们先看短距离的平方反比律被验证到什么程度。这有很多动机：存在不存在第五种力？强CP破坏有关的轴子会不会引起平方反比律的破坏？大额外维会不会引起平方反比率的破坏？

目前的实验应该已经达到几十个微米。

还有一件事看起来更有想象力，暗能量对应的长度标度是100个微米，那么，有没有可能在这个长度范围内牛顿引力因为和暗能量有关的某种原因被修改呢？

2 弱场引力

通常，在大尺度上，引力是弱的。

在太阳系内，离得太阳越远，引力越弱。先锋10号和先锋11号宇宙飞船传回地球的信号表明飞船在扣除所有已知的力之后还存在一个很小的向着太阳加速的加速度，大约是。一些其它飞船也有类似的效应。这个加速度是很小的，对比地球上的引力加速度要小了10个量级。目前还没有一个公认的理论解释，实验也没有被所有人接受。

如果我们将这个加速度用光速来表示，有趣的事情发生了。令先锋号加速反常为，我们很快得到，，正是目前Hubble半径或宇宙半径的大小！换言之，先锋号加速反常和宇宙整体的膨胀加速度是一个量级。巧合还是有深刻原因？

3 爱因斯坦等效原理

爱因斯坦的引力理论建立在两个非常漂亮的原理之上，一个是等效原理，另一个是协变性原理。等效原理是物理原理，分为弱等效原理和强等效原理。弱等效原理声称，存在局部惯性坐标系，在这个坐标系中除了引力现象外，所有物理定律不变。用更加具体的语言来说，物体的运动轨迹只依赖初始位置和速度，不依赖物体的成份。在做实验的时候，我们通常检验的是惯性质量和引力质量之比与物体的成份无关。与等效原理不同的是，协变性原理本身仅仅是一种数学描述的要求。

等效原理在1906年已经被Eötvös实验检验到精度，到1987年这个精度提高到，未来还会提高。

检验等效原理的重要原因是存在其它与广义相对论竞争的理论，如Brans-Dicke理论，后者的参数已经被限制到很不自然的程度，所以如果你觉得检验纯属多余并不奇怪。等效原理意味着有史以来最漂亮的经典理论，如果这个原理被微小地修正了，我们总会觉得难以理解。但信念是信念，实际是实际，为了排除那些不美的理论，等效原理还有必要继续做下去。何况，有些人认为或许量子引力的效应会修正等效原理（一个例子是所谓的彩虹引力理论，假设时空的几何依赖于物体的能量如动能等等）。我还不知道弦论原则上会修改等效原理，虽然弦论中存在很多无质量标量场，这些场如果真的是无质量的就会在的量级上修改等效原理，所以所有无质量标量场应该由某种机制得到质量。当然，有些人如Polyakov认为可以通过其它机制避免等效原理的破坏。

4 MOND和其它

现在市场上很流行在大尺度上修正广义相对论。最为流行的就是MOND，就是Modified Newtonian dynamics。在星系和星系团的级别上，人们发现有多余的引力，传统的解释是暗物质的存在。MOND认为并不存在暗物质，而是引力在星系和星系团的尺度上被修改了。提出这些理论的人主要是以色列人，如Mordehai Milgrom在83年提出牛顿第二定律在非常小的加速度时并不正确，力应该和加速度的一个复杂的函数有关，而不仅仅成正比。有趣的是，这个非常小的加速度正是量级，和先锋号反常以及宇宙整体加速度一个量级。

提出MOND的相对论形式的人是以色列人Bekenstein，这个理论叫TeVeS。目前，很多人认为MOND已经被Bullet cluster观测所排除。自然，理论家的工作就是将理论复杂化以适应实验，所以如果有人坚持认为MOND还是一个很好的理论也不奇怪。

另一组在大尺度上修改广义相对论的就是所谓理论，认为在大尺度上，爱因斯坦方程被更加复杂的方程所取代，这些方程通常涉及高于两次微商的项，这些项的存在导致宇宙加速膨胀。从美学的角度来看，你很难相信高于2阶的项比宇宙学常数这个零阶项更自然。一切皆有可能，很多理论家这么想。

最大的问题有：1. 破坏等效原理；2. 导致太阳系的不稳定；3. 量子场论中会出现可怕的不稳定性。这些问题都有人讨论过如何避免，避免的方案自然是很不经济的。

我个人的观点和Henry Tye一样，认为这些理论是unmotivated。

引力问题暂时写到这里，下次有机会再补充。

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插播广告：

2007年诺贝尔物理学奖将颁给发现giant magnetoresistance的Albert Fert 和 Peter Grünberg（谢谢maldacena粉丝和王焘两同学）

The Nobel Prize in Physics 2007

粒子物理看来还要等待，祝粒子物理的英雄们长命百岁

这个效应的中文似乎是巨磁电阻效应。拷贝wikipedia的解释如下：

Giant Magnetoresistance (GMR) is a quantum mechanical effect observed in thin film structures composed of alternating ferromagnetic and nonmagnetic metal layers.

The effect manifests itself as a significant decrease in resistance from the zero-field state, when the magnetization of adjacent ferromagnetic layers are antiparallel due to a weak anti-ferromagnetic coupling between layers, to a lower level of resistance when the magnetization of the adjacent layers align due to an applied external field. The spin of the electrons of the nonmagnetic metal align parallel or antiparallel with an applied magnetic field in equal numbers, and therefore suffer less magnetic scattering when the magnetizations of the ferromagnetic layers are parallel.

Discovery

GMR was independently discovered in 1988 in Fe/Cr/Fe trilayers by a research team led by Peter Grünberg of the Jülich Research Centre, who owns the patent, and in Fe/Cr multilayers by the group of Albert Fert of the University of Paris-Sud, who first saw the large effect in multilayers that led to its naming, coined the name, and first correctly explained the underlying physics. The discovery of GMR is considered as the birth of spintronics. Peter Grünberg and Albert Fert have received a number of prestigious prizes and awards for their discovery and contributions to the field of spintronics. The most recent are the Japan Prize 2007 and the Wolf Prize 2007.

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科学网有几个活跃的博客，一位是王鸿飞同学，一位是翟保平同学。这两位同学的难能可贵之处是经常说一点不合北京这个政治气息很浓的城市的话，换句话说，没有被酱缸酱得中国式政治正确：不说话最正确，即使说话，也是不咸不淡。郑板桥同学三百年前就说过，难得糊涂。不是真糊涂，是装糊涂，所以郑同学其实也是正常的奸猾而已，北京多的就是这种人。王同学和翟同学不但不糊涂，连装糊涂也不会，所以博客很火。不过，这些同学将来难免要吃不装糊涂的亏。

中国人科学到底牛不牛，牛到什么程度？我们自己知道关起门来自己是可以做老大的，所以平时大家都和气生财，彼此不揭对方的短。王鸿飞同学不信这个，所以他就写了

十有八九的博士和博导不合格

和

99%的科学发现是1%的科学家做出的

翟同学跟着说

99％是客观存在

科学网当然有反对意见，我们不是很感兴趣，就不提了。

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成府路，从中关村东路起到五道口止，是我晚上散步的第一选择，有商店，有小饭店，有书店，更为重要的是，有人气，而且是年轻的人气。

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世界是平的，不是弗里德曼所说的世界全球化，而是世界在最深刻的层次上是平的。

我们所了解的物理世界，当然在空间上是三维的。数学上，我们需要三个相互垂直的坐标来给一个物体定位，比如一架飞在空中的飞机，我们需要给出它所在位置的经度和纬度，同时还要给出它的高度。描述房间里的一件物品也需要类似的办法，因为房间不是平得像一张纸。以此类推，从地上到天上，一切物体都可以用三个完全独立的实数来定下它的独一无二的位置。我们中国人的古语六合其实是最古老的三维笛卡尔坐标，前后表示一个维度的两个方向的延伸，左右表示另一个维度的两个方向的延伸，上下则表示第三个维度的两个方向上的延伸。我们体验的，物理定律描述的世界都是一个无限大的立体。

通常的照片以及发源于西方的油画可以通过透视原理使得平面看起来像一个立体，这是视觉错觉，平面上的任何一点的定位还是两维的，就是只需要两个实数。全息照相术看起来真的将一个三度的物体储存在平面上了，这是通过类似激光的光束将物体通过光的干涉记录在平面上，然后再通过光的照射将记录释放出来，这样我们的眼睛需要两次聚焦，同时看前景和背景，觉得看到的像的确是立体的，这也是一种错觉。

过去十几年对引力的研究，使得人们得出一个结论，世界的确可以说是平的，也就是说归根结底世界真的可以用两度空间来描述，很类似全息照相。世界应该可以用两度空间来描述被总结成一个原理，叫做全息原理。但是，全息照相说到底是一种利用视觉原理的技术，而全息原理却更加实在，一切物体和物理过程都可以储存在两维空间中。和全息照相相似的是，如果我们去看两维世界，发现和三维世界完全不同。在全息照相这边，我们需要通过相干光的照射才能看到三维物体，而全息原理中需要另一种翻译才能将两维世界转换成三维。

全息原理是如何被发现的？1972年，以色列人贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）在普林斯顿大学物理系做研究生时，对黑洞发生兴趣。那时人们已经认识到一个物体当质量大到一定程度的时候，都会塌缩成黑洞，一种绝对不发光的天体。黑洞不但黑，而且和一般物体比起来，太单调，除了质量这些简单的特点外，我们不能区分不同的黑洞。无论是一个恒星塌缩成的黑洞，还是一个满载人类文明的巨大飞船塌缩成的黑洞，只要质量一样大，最后的黑洞都是一样的。这使得贝肯斯坦感到很不爽，因为热力学第二定律似乎被破坏了。热力学第二定律说，在任何一个孤立体系的演化过程中，体系的熵会变得越来越大。熵就是描述一个体系需要的变量的个数，而描述黑洞只需要很少的几个量，熵自然很小。

一个正常系统的熵通常与这个系统所占的体积成正比，而黑洞不论有多大，熵基本上是零。贝肯斯坦当然不相信热力学第二定律失效，所以他大胆地假定黑洞的熵不小，经过反复类比，他得出结论，一个黑洞不但有很大的熵，而且它的熵不与它所占的体积成正比，却与表面的面积成正比。这里我们需要说一下，所谓黑洞的表面，指的不是黑洞真的像地球和太阳那样有一个看得见的面，而是一个具有一定物理特点的面：任何物体进入这个面之后不可能在黑洞的引力之下再逃出来，即使光也逃离不了。由于我们不再能够看到任何进入这个面的物体，这个面叫视界。

贝肯斯坦的发现震动了当时的物理界，包括霍金。霍金不相信黑洞有熵，他甚至写文章反对贝肯斯坦。不过他的后来的研究发现，黑洞并不黑，在视界附近由于量子涨落的原因，黑洞会辐射一切东西。他的这个发现反过来支持了贝肯斯坦的结论，因为视界在远方看起来的确是一个复杂的系统，很像一个处于热平衡态的两维系统。

又经过了接近20年的研究，荷兰人’t Hooft和美国人Susskind最终确信，黑洞的表面蕴含了黑洞的一切信息，包括黑洞塌缩之前的信息。这样，一艘巨大的满载智慧文明的飞船在塌缩成黑洞之后它承载的巨大信息并没有消失，所有这些信息都被储存在视界上。不过非常遗憾的是，我们至今还不知道如何翻译视界上的信息。

将黑洞的质量增加，黑洞会变得越来越大，视界也会变得越来越大，视界的每个部分看起来真的越来越平。当视界变成无限大时，视界就是平的了，Susskind据此推测，不但黑洞的信息可以用视界来储存，整个世界都可以用一个平面来储存信息，这就是全息原理。可是，不论黑洞还是整个世界，我们都不知道储存的语言，以及如何翻译这个语言。这个问题是目前量子引力的一个大难题。

1997年，马德西纳（J. Maldacena）在研究弦论中的膜时，发现了实现全息原理的一个系统，或者一系列系统，这些系统和我们所知的黑洞完全不同，和我们所知的世界也完全不同。在他的系统中，时间和空间组成所谓的反德西特空间，是一种完全陌生的时空。但是他找到了全息图和全息图所用的语言，他以及后来的研究者们也找到了翻译这个语言的一些办法。与反德西特时空不同，全息图上没有引力，只有我们熟悉的规范相互作用，虽然我们知道如何从这个规范相互作用翻译出一些真正时空中的东西，一套完整的同时简单的翻译办法还没有发现。找出这个简明对照字典也是目前的一大难题。

最后，我们要明白我们的世界既不是黑洞，也不是静止的，更不是反德西特时空，而是一个从大爆炸发展出来的不断在演化膨胀的世界，这个世界的全息图在哪里？全息图上所用的语言是什么？如何去翻译？是更加有趣的一个问题。以上提到的几个问题将成为科学一万个难题中的几个问题。

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征得李老师同意，在这里发布一下服务器搬迁信息。

为了提供更稳定的服务，最近把limiao.net搬迁到了七十二松提供的服务器上，感谢七十二松的kingler同学提供空间，在这里顺便给他们做个广告：72pines.com 提供免费的wordpress空间，可以绑定域名，建议需要的同学去试试；另外他们和CBN联合面向国内用户的 72pines.net 提供主机服务，20G流量1G空间300元也很不错；还有就是七十二松最近组织了WordCamp Beijing 2007活动，在中文博客圈有一定影响力；最后，他们提供空间冯衍负责维护的赛族，因为提供了LaTeX的输入，也是科学blogger的选择之一。

服务器现在美国，但位于校园网外，所以原来的limiao.net学术代理只好关闭。其他的服务如@limiao.net电子信箱等不变。请同学们继续支持李老师的博客，并帮助测试新服务器，如果发现问题请回复，我会及时处理。

其实标题应该是《博客搬家》，改成《搬》是为了符合李老师最近的一个字标题风格

陈辉

经过征求T. Banks和Henry Tye的意见，我罗列了11个宇宙学骨干问题。这些问题在将来可能有所变动，同时，希望大家建议更多的骨干问题。骨干问题多多益善，不见得局限于10个或者20个。

1 暗物质的成分

这个问题与其说是理论问题，不如说更是实验问题。理论上，我们有众多选择，其中最流行的包括axions, sterile neutrinos, neutralinos。已有的实验包括DAMA/NaI, PVLAS, and EGRET, the Cryogenic Dark Matter Search in the Soudan mine， XENON experiment at Gran Sasso, the ArDM experiment.

2 微波背景辐射谱的非高斯性的理论和实验

传统的暴涨模型预言非高斯性，即密度涨落关联的非线性，是非常小的，至少在目前的观测中不应该被看到。有意思的是，研究暴涨理论的人一直不太关心非高斯性，直到最近情况才开始改变，甚至Maldacena对非高斯性的理论研究都有很大贡献。Henry Tye等人指出，在一个膜暴涨模型中，非高斯性可以很大。非高斯性的测量应该是PLANCK的重要任务之一。

3 微波背景辐射中的张量模的实验和理论

一般认为，密度扰动中张量模的存在是暴涨理论有别于其他理论的重要特征，所以张量模的探测将是验证暴涨模型的关键一步。不过，有人指出从膜暴涨的图像中可以构造出一类模型其中张量模几乎可以忽略。

4 暴涨宇宙中的新物理信号

这个问题太重要了，因为理论家一直想超越暴涨模型，那么，弦论中是否存在不能用通常场论解释的效应？一些量子引力效应，如时空不对易性是否在微波背景辐射中留有遗迹？圈量子引力是否有确定的遗迹？

5 永恒暴涨是可能的吗？

最近的人择原理，string landscape，都需要永恒暴涨的存在，一派人士认为永恒暴涨是不可避免的，如Linde和Susskind，另一派认为永恒暴涨的结论不可靠，用以研究永恒暴涨的场论不可信，可能有量子引力效应，这派人包括T. Banks，区区在下以及黄庆国。还有一部分人认为我们忽略了一些物理效应如resonant tunneling，所以永恒暴涨在没有实现之前已经停止了，包括Henry Tye和Gary Shiu。

永恒暴涨的存在与否将决定宇宙起源的一些基本图像。

6 伽马暴作为标准烛光是可信的吗？

毫无疑问，伽马暴如果是标准烛光，或者在一定的校正后是标准烛光，对决定暗能量的性质太重要了。

7 宇宙弦的演化

这个问题看起来似乎很“古老”，我读研究生的时候就有人研究了。可是，我和Henry Tye讨论过几次，目前即使专家们对宇宙弦在宇宙近期的演化的结果还有很大分歧，例如，虽然大家一致同意宇宙弦的演化趋向所谓的scaling region，但这个scaling law前面的系数不同的人的结果可以差很多量级！

其实，一开始宇宙弦的生成率并不特别重要，因为宇宙弦的演化趋于一个固定的形式。当然，我们还是要知道宇宙弦产生时的一些细节，例如所谓长弦（和当时的Hubble长度可比）不能太少。宇宙弦的可观测效应也是很重要的问题，这个问题应该独立成另一个。

8 宇宙学起源的引力波研究

引力波的间接证据早已存在，到现在为止还没有直接证据。LIGO是目前最先进的引力波探测器，设计目标是探测中子星、黑洞等天体碰撞产生的引力波。物理上更吸引人的是探测宇宙弦和domain wall振动和碰撞产生的引力波，或者早期宇宙学相变所产生的引力波，甚至更早的宇宙学引力波遗迹，LIGO也许有机会探测到。可惜的是，直到现在，美国还没有确定支持建造更大更加先进的引力波探测器，LISA。

9 重子不对称的起源

众所周知，宇宙中物质多于反物质。为什么？大家都能接受的解释是Sakharov的几个条件：基本理论必须有重子数不守恒过程，必须有CP破坏，在早期宇宙中必须有过非平衡过程。除此之外，如何具体实现这些条件，公说公有理，婆说婆有理，儿媳说儿媳有理……

上面都是比较物理，比较实际的宇宙学问题，接下来我们问两个非常理论，非常“玄”的问题。

10 时间和空间的起源

这个问题几乎是物理学的终极问题。我们在过去问过太阳系的起源，问过人类的起源，也问过宇宙的起源。我们对宇宙的起源这个问题有了一大半的回答：我们知道发生过大爆炸，我们知道在热大爆炸的过程中发生的很多事情，除了重子不对称如何产生、暗物质如何产生。我们甚至知道在热大爆炸之前发生过暴涨。

可是，宇宙奇点如何避免？时空是如何失效的？更进一步，时空是如何产生的？我们知道时空是宏观近似，那么取代时空的那个更加基本的概念是什么？

尽管这个问题看起来那么玄学，可是我

好想

好想

知道答案

11 时空为什么是四维的？

即使没有弦论，没有M理论，我们也想知道空间为什么不是两维的，不是四维的，不多不少正好是三维的？对于这个问题，霍金说，两维中生物不能像人这样进食和排泄，否则就得分成两半－看起来很有道理，很人择原理，可是生物为什么不能像植物那样吸收和排泄？也可能有人说，如果空间是四维的，不存在星系，不存在太阳系，因为引力系统不稳定，这也是人择原理，不是物理解释。

还有，时间为什么是一维的？有人会问，你疯了吗？如果时间是两维的，我们是不是都要疯了，与时间有关的历史，与时间有关的记忆，等等，都要改变。

有了弦论和M理论，我们更要问为什么宏观时空是四维的。

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今天开了1万个科学难题编委会会议。

我已经上传了10个骨干问题，当时我的理解是，我的专业主要是弦论，而宇宙学未必完全属于物理学科，所以提的问题偏弦论，也覆盖了一些宇宙学。下面我大胆地列出我提的10个问题，今后我还会补上10个左右纯宇宙学问题。所有这些问题我都建议两个左右的专家来写介绍，这些介绍将在8百字到2千字之间，包含5篇专业文献。

今天在这些问题后面加一些解释，说明我为什么提这些问题。

1 黑洞熵问题

我本来的提法是量子黑洞问题，后来葛墨林老师建议这个问题太大，所以就缩小为黑洞熵问题。无庸置疑，这是量子引力的中心问题。任何逻辑上自洽的量子引力理论首先要解决这个问题。

弦论只是解决了特殊的黑洞熵问题，圈引力没有完全解决这个问题。对最为普通的Schwarzschild黑洞，可以说我们一无所知。

2 暗能量是常数吗？

有人干脆提“宇宙学常数”，这属于一个概念提法，大家认为要尽量避免，这么提一来不是问题，二来含义模糊。我提这个问题的目的也是为了使得问题成为具体问题，不能太大，也不能太小，而且可能在不远的将来得到解决。

3 一个宇宙学的全息理论

这个问题来源于弦论对全息原理的认识，但不局限于弦论，相信很多研究量子引力的人认同全息原理。我提的这个问题不能理解为任何宇宙学背景的全息理论，而只是某个宇宙学背景的全息理论，因为据我所知，目前我们还没有一个含有大爆炸类空奇点的宇宙学背景的全息理论。当然这个问题可以推广为一般宇宙学背景的全息理论，甚至不确定宇宙学背景的全息理论，但我自己不喜欢所谓background independence的提法。

4 QCD的一个弦论表述

从这个问题开始我局限于弦论了。近来对夸克－胶子浆的研究说明弦论对于强相互作用的研究还是很有帮助的，所以我们当然要追问这个“古老”的问题：QCD是弦论吗？如果是，是个什么样的弦论？

5 弦景观的结构

弦论作为量子引力理论和统一理论有无预言能力最近成为争吵的焦点，所以弦景观的研究变得越来越重要。弦景观到底存在不存在？如果存在，结构是什么样的？我们能够预言吗？

6 AdS/CFT中弦的量子化

AdS/CFT目前还是唯一有严格定义的全息理论，弦的量子化一直没有解决。

7 弦论中标准粒子模型的实现

不多不少，我们要正确的规范群，大小正好的耦合常数，轻子和夸克……

8 弦论中暴涨宇宙学模型

虽然有所谓的brane inflation，图像是建立在弦景观的基础上的，所以不够扎实。我们需要一个完全扎实而且可以解释已知实验的弦暴涨模型。

9 弦论中宇宙弦产生的定量研究

不用多说，宇宙弦的观测也许比LHC对弦论更为有效。那么，我们的预言是什么？在一个Hubble尺度内我们到底能够有多少弦，有什么样的弦？

10 弦宇宙学的初始条件问题

这个问题已经从哲学问题变成物理问题了，这个问题和弦景观，人择原理，量子宇宙学，等等，都有关系。

好了，我就写到这里，大家批判吧。

一座没有桥的桥，浪漫的叫蓝桥，亲切的叫斯坦福桥。

一个没有了霸气的指挥，黑色的风衣，在没有风的伦敦，衣摆低垂。

三场比赛，两平一负，绝世剑客，失手的悲怆。

已经注定如此，只有他一人知道，此时此刻。

别，是如此突然，对于我们。

别，是如此深思熟虑，对于他。

“黯然销魂者，唯别而已”，我们对他说。

“离别通常是为了相聚”，他说，用拉丁的口音对我们说：“没有离别，哪有相聚？”

是的，我们记起来了，在古龙的记事本上，一个古侠曾经说过：“没有相聚，哪有离别？”

过去的三年，一个步入中年的剑客，圆了一个青年翻译的梦。

一段冷蓝色的梦，也成就了我们的相聚。

三年前，我们也曾有过离别。和意大利人的洒泪而别，是今天更加凄美离别的前奏。

从那场离别开始，江湖上掀起腥风血雨。

江湖，是局限于英伦的江湖。江湖人物，有早已功成名就的弗大先生，有弗大先生的对手，阴沉胜于率性的温老教授。

当时的温教授，已经快有47场不败，这是令人胆寒的战绩。弗大先生的功名果然不虚，就在对手陶然而乐的时候，挑教授于马下。

那个怀揣不传之秘的中年人，眼中并没有教授，他知道，他的最可怕的对手是弗大先生。

在弗大的冬季魔咒声中，蓝军一骑绝尘。从此，每个江湖浪人在踏进蓝桥的时候，心中惴惴。

中年剑客在蓝桥从没有失手。在辉煌的战绩中，剑客的双鬓不自觉地白了。

传说多种多样。有说剑客的白发是因为场上的慎密指挥和场下对蓝军的心理呵护，又有说剑客为罗曼不信任和他周围小人的翻云覆雨而晨夕不安，更有说是伦敦的雾气染白了剑客的双鬓。

不论是绝地反击，还是客场坚守，从诺坎普到蓝桥，从蓝桥到诺坎普，6场欧冠，冷艳蓝和蓝红军团共同为我们，也为未来的球迷奉献了6场经典。

经典已经逝去，欧冠也只是一梦。梦未醒，而狂人剑客与俄资大鳄已渐行渐远。与足球无关，与政治有关。拉丁的热血与来自北方的冷血从来没有交融，何况夹带其中有那么多足球政客，将阿布包围。

剑客垂下花白的头颅，悄然而去。留给蓝军的现役球员和未来球员，是不可逾越的记录：185战124胜40平21负，三年六冠。

唯一遗憾的是，在欧洲赛场，蓝桥一阻于红军，再阻于红军。从来就没有完美之美，缺憾之美，是人间的美，美得令人怀念。

剑客说：现在我向往的是另一个江湖。剑客说：我还会再回英超。剑客说：我给切尔西，我给英超留下了不灭的印记。再见，弗大！再见，教授！再见，拉法，另一位流着拉丁血的剑客。

你走之后的谶语，肯定不是“我们拥有最顶尖的球员，在此请原谅我的自大，我们还拥有最顶尖的主教练”，而是“如果你没有鸡蛋，就做不了煎蛋，这也通常要取决于鸡蛋的质量。”

你不是独特的一个，你是起于平民打破成法的一个，你是成立于伊比利亚、辉煌于英伦、即将步入更大辉煌的一个。

你走之后，切尔西依然是蓝色，你走之后，切尔西也许不再达到那个慑人的记录，却可能在将来登上欧洲之巅。如果有那么一天，身体中流着你留下冠军之血的蓝军首先会想到你，球迷首先会想到你。

在遥远的天之涯，一个论坛，一个球迷，一个女球迷，一个平凡的网名：蓝色小姑姑，这么说：

青青是你旧时的衣领，
悠悠是我此刻想你的心情。

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