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探寻非时尚的科学 ——纪念弗里曼•戴森教授

已有 518 次阅读 2020-3-6 19:30 |系统分类:人物纪事| 弗里曼·戴森, 数学物理, 非时尚的科学, 学科边缘, 生物进化

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“他是一个瘦弱的人,筋脉清晰可见,长着鹰钩鼻和一双深邃、警惕的眼睛。他像一只温和的猛禽,行为举止通常是冷静而矜持的——直到他笑起来。然后,他鼻子里哼一声,肩膀一抬,就像一个12岁的小男孩听到一个下流的笑话。这是一种颠覆性的笑声。”

 

2月28日,现年97岁的弗里曼·戴森于新泽西去世当天,《科学美国人》上一篇由该杂志资深撰稿人、科学史学者约翰·霍根的讣文,这样描述他。这位《科学的终结:用科学究竟可以将这个世界解释到何种程度》一书的作者将戴森视作一位反传统的物理学家、现代社会里为数不多的“具有真正原创思维的大脑”之一,抛弃了人类普遍拥有的追求知识和幸福之终点的念头。

 

回忆这位量子电动力学的奠基人,中科大数学系教授胡森却说“他总是很和蔼,脸上挂着微笑,容易接近,待人客气。他不会直接批评人。”

 

1986年到2000年间胡森曾先后在普林斯顿攻读博士学位和访学,其间他经常参加普林斯顿高研院组织的数学和弦论方面的讨论班,好几次在那里碰到弗里曼·戴森做报告,时间通常为一小时左右。

 

胡森的记忆里,那段时间戴森的兴趣主要在科普和科学哲学方面,“他聊起自己正在写一本关于当时刚刚兴起的互联网的书,认为互联网将给世界带来革命性的影响,便利的信息分享机制将使社会变得更公平。”

 

生活必须是一场永恒的斗争

 

在约翰·霍根看来,研究领域从大学时关注的数学转向粒子物理,并从那里转向固态物理、核工程、军备控制、气候研究,20世纪40年代早期以来就以普林斯顿高研院为家(最后逝于在高研院的餐厅里摔倒后无法救治)的数学物理学家戴森,同时也是科学神学的主要实践者(2004年在《纽约书评》的一篇文章中,戴森提出“超自然现象是真实的,但不在科学的范围之内”)。

 

霍根总结说:戴森坚持认为科学的最高境界是反叛权威,并将太空设想为宗教狂热分子和叛逆青少年的避风港。他理解“最大的多样性”原则既是自然法则和初始条件的产物、某种意义上的生存所必须,同时也带来最大的压力,成为世界上众多暴力和苦难的源头。因此,生活是可能的,但并不容易。他暗示人们:人类无法解决所有的问题,找不到存在之谜的答案,也永远不会创造一个让所有问题都得到解决的极乐天堂。

 

根据霍根的理解,在戴森的信念中,生活是——也必须是——一场永恒的斗争。     

 

作为这种斗争精神的体现之一,当听闻物理学家史蒂文·温伯格认为“宇宙越是看起来可以理解,它就越是毫无意义”时,戴森在1979年发表于《现代物理学评论》上的一篇论文中反驳称,没有哪个有智慧的宇宙是毫无意义的。他试图证明,在一个开放的、不断膨胀的宇宙中,通过精明的能量守恒,智能可以永远存在——也许以带电粒子云的形式存在。

 

但这一对智慧生命长期前景的猜测中不包含有机智能会很快让位于人工智能。在《全方位无限》一书中,戴森推测基因工程师有一天可能会“培育”出像鸡一般大小、一样聪明的“宇宙飞船”——星猫,可以在太阳系及更远的地方飞行,充当人类的侦察员。更遥远的文明如果担心能源供应的减少,可以通过将恒星包裹在可吸收能量的外壳中来捕捉恒星的能量输出。作为戴森理念中长期生存的技术文明对于能量增长的必然需求,这个被称为“戴森球”的构想影响了如今的许多科幻创作,诸多科幻作品里提出的包围恒星的人工建筑都被冠以“戴森球”之名。

 

戴森预测,最终,智能可能会传遍整个宇宙,把它变成一个伟大的思想。但他坚持:“不管我们在未来走多远,总会有新的事情发生,新的信息到来,有新的世界需要探索。一个不断扩展的生命、意识和记忆领域对知识的追求必须在各个方向上都是无限的。

 

关于这一点,胡森认为可能是戴森有关科学史的一个基本观点。

 

“他认为科学的工作是永远在进行中、不断创新着的,永远没有止境。人们知道得越多,不知道的也越多。因此,在科学中,各种不同的角度、品位,也即多样性,对拓展科学的疆域非常重要。”

 

数学天才告别19世纪的数学

 

戴森的挚友杨振宁曾经指出,一项工作如果是物理的,就应该有清晰的物理图像;如果是数学的,就应该有严格的推理逻辑。戴森所从事的数学物理学领域,是两者结合的领域。他将数学物理这门学科的宗旨理解为:用纯数学的严格风格和方法来理解物理现象,认为数学物理学家的目标是澄清那些作为物理理论奠基石的概念的精确数学意义。

 

得益于费米的提点,在很早的时候,戴森就认识到,做物理研究不能仅仅靠纯粹的数学演算,更需要物理直觉的指引。戴森感到自己缺乏这方面的直觉。他在物理学上的成功得益于与物理学家的广泛交流,得益于他的数学品味和才能:他以数学家的价值观来做物理。

 

而戴森非凡的数学才能,在他很小的时候就展现出来了。他在为《科学的面孔》所写的简短自传中曾经讲述这样一个故事:当时他还很小,还需要躺在婴儿床里睡午觉。但有一天他不想睡觉,于是用计算来打发时间。他计算 1+1/2+1/4+1/8+1/16+…,发现最终得数为 2。然后,他又计算 1+1/3+1/9+1/27+…,发现最终得数为 3/2。他再次计算了 1+1/4+1/16+1/64+…,发现最终得数为 4/3。换句话说,他发现了无穷级数。当时他没有跟任何人说起这个奇妙的经历,他觉得这不过是他喜欢的一个游戏。

 

二次大战中对于随时可能失去生命的担心,使戴森尤其感到时间之紧迫,并将所有的精力都投入到数学中,每天从早上6点学到晚上10点,除了中午休息两个小时,每天平均学习长达14个小时,这令他的父母担忧。

 

他的母亲,一位爱好拉丁和希腊诗歌、有着强烈人文情感的律师,和他一起沿着泥沼和大海之间的堤坝漫步时,对他在渴望成为一个数学家的过程中,不要丢失人的本性的要求,却影响了戴森终生。

 

高中时代,戴森从附近南安普敦大学的初级讲师、几何学家裴多身上学到了对几何风格的鉴赏力,从而把数学看作一门艺术而不仅仅是科学。

 

1940年代,戴森在英国剑桥大学跟随著名数学家G.H. 哈代(也是华罗庚的老师)学习数学。数学在20世纪三四十年代经历了迅猛的发展,戴森自己学习和吸收新东西的能力非常强,他将数学分成两类看待:一类是法国学派那种系统、抽象的;一类是英美学派那种具体、强调经验的,这有点类似柏拉图和亚里士多德之分。戴森认为应该这两种工作都包含,才是比较健康的数学。但哈代当时仍忙于研究虽然优美但本质上已无关宏旨的经典数学(解析数论与古典分析)。戴森后来向别人说起时,认为他的老师哈代和其搭档李特尔伍德作为英国的数学领袖,虽然活在二十世纪,做的却是十九世纪的数学;虽然做出了漂亮的工作,但对源于法国和德国的新的抽象思想没有兴趣。这种与世界主流数学的偏离阻碍了英国数学的进展,结果是“导致了英国下一代的数学家没有及时跟上抽象代数与几何拓扑兴起的现代数学潮流……年轻一代的英国数学家,包括我,在一个远离繁荣于法国的新数学的环境下成长。”

 

在戴森看来,比起继续证明只能引起一小撮数学家感兴趣的定理,理解自然的基本奥秘要令人激动得多。当时他已经产生了从数学转向物理的念头,他想和理论物理学家交谈,获悉当前有哪些未解决的重要问题,从而凭借自己的数学功底探探自己是否适合从事物理。

 

尽管在从事物理研究40年之后,以半个“艺术家”身份自居的戴森再度以纯数学作为自己的思想工具和科学活动的主要焦点。不过,重视家庭、有6个孩子的他仍然不以带有“缺乏人情味”色彩的数学家身份为傲。他之所以与第一任妻子胡贝尔离婚,也是因为后者过于沉湎于数学不能自拔,置家人于不顾,而且从未像戴森年少时被自己的母亲点醒那样醒悟过。

 

在剑桥,伴随对旧数学的失望,戴森结识了曾受教于苏黎世大学的泡利和温策尔的克默尔,后者将自己从恩师那里学到的量子场论悉心传授给了戴森。在当时,懂得量子场论的人寥寥无几,相关行家大多是欧洲人,而关于量子场论的已出版书籍只有一本,作者正是温策尔。戴森从克默尔这位他毕生所遇到的“最无私的科学家”那里学到的东西,对他后来从事物理研究产生了深远的影响。

 

1943 年,从剑桥完成学业以后,戴森服兵役投入到战争中,为皇家空军做统计工作,直至 1945 年战争结束,他获得了数学学士学位,仍被要求继续服役一年,之后被慨允在伦敦的皇家学院教学。他的上司查普曼(S. Chapman)是著名的数学家和地球物理学家,鼓励戴森随心所欲做自己想做的事情。戴森于是成了伦敦大学伯贝克学院的数论专家达文波特(H. Davenport)讨论班上的常客。与剑桥的哈代、李特尔伍德、伯西柯维奇等“旧时代数学家”形单影只的气场完全不同,达文波特的身边有一群年轻的研究生,研究氛围十分活跃。戴森跟达文波特提起他对西格尔猜想(Siegel’s Conjecture)的兴趣,得到了后者的极大鼓励。

 

成功转行为物理学界新星

 

1947 年只身离开剑桥到美国开始新生活后,戴森在卡文迪许实验室邂逅了流体力学专家泰勒(G. I. Taylor),二战期间他曾在美国的洛斯·阿拉莫斯国家实验室工作。当戴森向他打听美国什么地方适合做物理时,泰勒告诉他,应该投奔康奈尔大学汉斯·贝特(Hans Bethe)的门下,因为“那是战后洛斯·阿拉莫斯实验室所有聪明人向往的地方”。

 

在泰勒的热心推荐下,戴森去了康奈尔大学,于1947 年 9 月如愿入学,师丛汉斯·贝特教授和聪明的年轻教员费恩曼。整个康奈尔大学当时只有戴森一人懂量子场论,他带去的技巧可以计算一些粒子碰撞过程,而得到的数据又能够为实验证实,立即得到了师友的青睐。

 

1948年至1949 年,戴森遵循贝特的建议前往普林斯顿高等研究院访学一年。正是在那一年,年仅 25 岁的戴森做出了他在物理学上最重要的贡献——量子电动力学的重正化,从一个物理学界的无名小卒一跃成为一颗闪亮的新星,成功转行。

 

在奥本海默的邀请下,刚到而立之年的戴森极为罕见地成为普林斯顿高研院的教授。他的广泛兴趣与丰富想象力,使奥本海默期望他成为像同在高研院工作过的年轻的爱因斯坦和玻尔那样能够统领全局的人,也许因为一直自认为是一个问题解决者而不是思想创造者,包括后来落选诺奖得主等原因,戴森觉得自己没有做到。

 

受古希腊诗人阿基罗库斯将哲学家分为狐狸与刺猬两大类(这一观念后由哲学家以塞亚·柏林普及)的启发,他在应邀为美国数学会爱因斯坦讲座所起草的一篇演讲稿《鸟和青蛙》(题目取自希腊戏剧家阿里斯多芬尼斯的两部戏剧《飞鸟》和《青蛙》)中自称为“青蛙”。

 

如同杨振宁曾借用“掌握多门技艺的狐狸”与“精通一门绝技的刺猬”的比喻来彰显中国近代两位著名数学家华罗庚与陈省身的不同,戴森说:“有些数学家是鸟,其他的则是青蛙。鸟翱翔在高高的天空,俯瞰延伸至遥远地平线的广袤的数学远景。他们喜欢那些统一我们思想、并将不同领域的诸多问题整合起来的概念。青蛙生活在天空下的泥地里,只看到周围生长的花儿。他们乐于探索特定问题的细节,一次只解决一个问题。我碰巧是一只青蛙,但我的许多最好朋友都是鸟。”他在讲稿中举出了诸多对飞鸟和青蛙的例子,如培根与笛卡尔、伯西柯维奇与赫尔曼·外尔、冯·诺依曼与曼宁,并含蓄地将他自己与杨振宁作为另一对例子。

 

但本质上,即使戴森擅长数学家那样的分析和小心求证,考虑到他兴趣广博,一生的工作涉及数学、物理、工程学与生物学等诸多领域,也包揽了伦敦皇家学会休斯奖、德国物理学会普朗克奖、奥本海默纪念奖、以色列海法理工学院的哈维奖和沃尔夫奖等物理学界的重要奖项,生命中大部分时间都在抽空为美国政府提供建议并为大众撰写了《全方位的无限》《武器与希望》《宇宙波澜》《太阳、基因组与互联网:科学革命的工具》《想象中的世界》《星际迷航:下一代》《多色玻璃:宇宙中生命之地的反思》等科普读物,且在科学界和大众中都激起了极大的回响,“青蛙”这个比喻完全可以看作是他的自谦之词。戴森曾经帮助构建了粒子物理的标准模型,是寻求物理学统一理论的先锋。上世纪50年代初,他与理查德·费曼及其他科学巨人一起,打造了电磁学的量子理论。但他始终不是那种喜欢追随他人研究的人,也不是那种在自己熟悉的领域会一潜到底、把冷板凳坐穿的人,这也许与他在母亲引导下的性格中那种自然、不坚硬的人文气质有关。换句话说,有些成就的取得与否对于戴森与其说是一种智力的检测,不如说是一种性格的选择。就像他称赞曾经的卡文迪许实验室主任W.L.布拉格将分子生物学和射电天文学引入此前主攻核物理研究的实验室,不是偏离主流的对卡文迪许实验室的摧毁,而是使实验室得以在未来30年里保持声誉。或者也可能如他的一些同事所认为的,对诺奖的失望,养成了一种逆向思维的倾向,促使他后来将精力花在了追求一些“不值得他拥有的能力”上。

 

热衷从事开创性工作

 

今天科学界回望弗里曼·戴森的一生,通常认为他在数学和物理领域的贡献主要有三个。据数学学者林开亮的《戴森传奇》记载,在当时的美国物理学界,研究重正化的活跃人物有两个:哈佛的施温格与康奈尔的费恩曼。两者都是物理奇才,但品味与风格很不一样。1948 年,凭借出色的数学天分与人际交往能力,戴森直接从费恩曼与施温格那里学到了他们各自对量子电动力学的处理方法,并完美地吸取了两个方法的优点,从数学上给出了量子电动力学重正化的一个自洽表述。在了解到日本物理学家朝永的早期相关贡献后,戴森精心创作了论文《朝永、施温格和费恩曼的辐射理论》,这成为一篇影响深远的文章。文章的标题或多或少给读者造成这样一种印象:理论是属于朝永、施温格和费恩曼这三人的,戴森只是做了简单的整合。对此,诺贝尔物理学奖得主杨振宁曾做过澄清,就戴森在其中的工作有过高度评价。他认为重正化纲领是物理学的伟大发展,该理论的主要缔造者是朝永、施温格、费恩曼和戴森,1965 年把诺贝尔物理学奖授予朝永、施温格和费恩曼而没有同时承认“洞察力和毅力惊人”的戴森在其中的贡献是一个大错。

 

胡森也向笔者表示,“费恩曼做的全是图像,施温格用的全是公式,戴森融会贯通,不仅将两人的思想都搞明白了,写成很清晰的文章,而且发现这两项工作本质是一样的。他不仅验证了其他三位的低阶计算,而且勇敢面对高阶计算,算了小量展开的无穷项,证明了小量展开的所有项是有限的。戴森所做的工作其实比其他人要完整,而且在他人工作基础上有所创新。他的贡献被低估了。”

 

中科院物理所研究员曹则贤也认为,戴森获不获诺贝尔奖,都是大物理学家。因为诺贝尔奖奖励的是发现和发明(discovery and invention),懂不懂并不是诺奖考虑的重点。

 

据胡森介绍,在参与奠定量子电动力学的学科基础之后,戴森还从事过两项伟大的工作。其一是在1961年证明了随机矩阵模型,找出了随机矩阵普适的类。随机矩阵现已发展成为一门系统的学问,在近十年变成了数学物理的中心话题和热点。有“当代数学王子”之称的华裔数学家陶哲轩前几年也在深入这项由戴森奠基的工作。

 

戴森的第三项重要工作是统计物理领域的。1965年至1966 年,戴森与勒纳合作,首次用量子力学证明了物质的稳定性,或者说用数学证明了为什么各种原子的能谱有一个下界。1980年代末1990年代初,胡森在普林斯顿高研院学习时,数学系有两位专业领域的领袖级教授都正在从事理解和简化戴森的这项工作。

 

“在这三大类工作上,戴森都是开创性的。所以他在学术上的贡献其实比人们想象的要大。他的很多工作都是超前、具有开路先锋色彩的。这可能和他的性格有关。他数学和物理都很好,做的是最基础的研究,提出问题并解决了一些基本问题。他证明了大家都知道、都相信,但是难以说明的问题,所以有时反而不受人重视,因为大家会觉得’这个我们都知道’。这就好比从古至今大家都知道女人会生孩子,但具体是怎么生的,起初并没有人清楚。戴森搞清楚了那些问题的道理。”胡森说。

 

这个过程中,费米堪称一个对戴森产生过特别深刻影响的人。据林开亮的《戴森传奇》记载,1951 年,康奈尔大学为了吸引戴森,在他没有博士学位的情况下,破格聘他为物理教授。1951年至1953 年,戴森在康奈尔一边讲课,一边指导麾下的博士后和研究生做理论计算。当戴森与他的学生取得了一些进展后,便去芝加哥大学拜访费米,很自豪地将他们的计算结果呈给费米看,期待费米的认可,但费米只是平静地点评说:“计算的方法有两种:第一种,是我所乐意的,是基于清晰的物理图像;第二种是基于严格的数学构架。而你的计算,都不是。”这在当时虽然使戴森感到意外,但结合团队与实验数据并不吻合的计算结果,戴森对费米的批评心悦诚服,并在后来认为,那20分钟时间里,他从费米那里学到的,比20年里从奥本海默那里学到的还要多,“费米脚踏实地的见识省掉了我们好几年的无谓计算。”

 

“杨振宁先生对现在许多工作的批评和当年费米对戴森团队工作的批评是一致的。”胡森告诉笔者,戴森属于比较愿意接受批评的人,这件事情发生之后,他就不再带研究生了,怕误人子弟。

 

最后手稿关注进化问题

 

在戴森去世前的2月3日,他应Edge杂志之邀,用电子邮件给该杂志编辑约翰·布罗克曼寄去一篇题为《生物学和文化意义上的进化:六个寻找作者的剧中人》的万言散文供杂志社发表。这大致可以看作是这位97岁高龄老人生前最后的长文。标题中“六个寻找作者的剧中人”是皮兰德娄一部戏剧的名字,戴森调用了该戏剧让六个角色一个接一个地出现在舞台上,每个角色都把故事推向一个意想不到的方向的结构设计,来引出他心目中过去两个世纪里关于进化论研究的六个先驱,以公开陈述一些关于进化论的非正统理念。文章的六个章节标题分别为:查尔斯·达尔文(1809-1882):多样性悖论;木村资生(1924-1994):人口越小,发展得越快;厄休拉·古迪纳夫(1943-):自然玩着高风险的游戏;赫伯特·威尔斯(1866-1946):人类经验的多样性;理查德·道金斯(1941-):基因与谜米;斯万特•帕博(1955-):洞穴里的堂兄弟。

 

文中不乏有趣的材料和灼见。如讲到:孟德尔是奥地利的一名僧侣,他在一所寺院的花园里工作,并对豌豆豆荚颜色的遗传性进行了实验。孟德尔发现,遗传特征,如豆荚色,是遗传在他称之为“基因”的隔离包里。具有不同基因的双亲的任何性繁殖行为都会导致后代具有随机分布的亲本基因。任何群体中的遗传都是一个随机过程,导致父母和后代之间基因的重新分配。不同类型的基因的数量在代与代之间保持平均值,但是每个子代中的数量是随机的。孟德尔作出了这一发现,并将其发表在布伦自然历史学会的期刊上,仅仅比达尔文发表《物种起源》晚了7年。孟德尔读过达尔文的书,但达尔文从未读过孟德尔的论文。1866年,也就是孟德尔论文发表的那一年,达尔文做了一个非常类似的实验,用响尾龙代替豌豆,并测试了花朵形状的遗传而不是豆荚颜色。像孟德尔一样,他培育了三代植物,并观察了在第三代中正常形与星形花的比例。与孟德尔不同的是,达尔文对关于统计变量的数学知识一无所知。他只使用了125株第三代植物,并获得了正常和星形后代比例为2.4的数值。这个结果并没有显示出任何关于花形遗传方式的清晰图景。他停止了实验,不再进一步探讨这个问题。达尔文不明白的是,他需要一个更大的样本来获得统计学上显著的结果,而孟德尔懂得统计学。他用了8023种植物,样本数量是达尔文的64倍,因此他的统计不确定性比达尔文的小8倍。孟德尔的实验需要极大的耐心,他持续做了8年,对细节一丝不苟。每株植物都被仔细隔离,以防止任何入侵的蜜蜂引起意外的受精。寺院的花园是进行这种实验的理想场所。不幸的是,在他的实验结束时,寺院提升他的级别至住持。服从誓言的孟德尔不再能做一个探险家,而成为了一个管理员。他的毕生工作隐藏在布伦的一个不起眼的德语杂志里。布伦就是现在的捷克第二大城市布尔诺。

 

又比如讲到20年前,厄休拉·古迪纳夫写了一篇题为《性相关基因的快速进化》的论文,描述了她的观察和结论:交配系统基因的快速突变是大自然在大规模进化中实现大跃进的方式。迅速进化的交配系统给予了世界令达尔文震惊的物种多样性。戴森认为这篇论文是一部伟大的著作,其对科学的经典贡献,可与达尔文和木村资生的著作相媲美。大自然喜欢赌博,因冒险而繁荣。她扰乱交配系统的基因,以增加父母亲单方找不到配偶的风险。个体不育风险的增加是自然计划的一部分。当一对幸运的父母具有与生俱来相匹配的交配系统突变时,罕见事件发生的可能性更大。这一罕见事件让一对父母有机会孕育出一个新物种。“大自然知道如何把握机会,她既增加了人类不育的风险,也增加了幸运的一对孕育一个新物种的机会。大自然知道,从长远来看,既定的物种是可牺牲的,新的物种是必不可少的。这就是为什么大自然对个体的父母无情,却对新兴物种慷慨。冒险是长期生存的关键,也是多样性之母。”

 

戴森在文中特别强调,大约5万年前,进化的驱动力由生物学转向文化,进化的方向则由物种的多样性转向统一。理解这一点也许能帮助人类更明智地履行我们作为地球管家的职责。如今,基因工程技术使人类能够精确而大规模地将基因从一个物种转移到另一个物种。如果不小心或出于商业目的使用这种技术,就会使物种的概念变得毫无意义,使种群和交配系统混为一谈,从而使物种的许多个体性丧失殆尽。文化进化给予了我们这样做的力量。为了在自然进化过程中保护野生动物,必须保护生物进化的机制不受文化进化的同质化效应的影响。不幸的是,破坏和危及自然多样性的文化进化与通过增进不同社会之间的相互了解而推动培育人类兄弟般情谊的文化进化是同一种力量。

 

鼓励不合时尚的研究

 

这篇作于生命尾声、与专业几乎没有什么关系的文章,某种意义上,可以看作是戴森1981年8月24日在普林斯顿高等研究院所做报告——《不合时尚的追求》中所倡导的独立自由探索精神的一个映射。

 

戴森在报告中指出,对于能力一般的年轻科学家,最聪明的办法是追随占优势的时尚。任何一名青年科学家,要是没有杰出的才华,也没交上难得的好运,他首先关心的是找到一项工作并保有它。为此,他必须涉足于某个被控制着职业市场的、占据高位和有影响的权威们感兴趣的科学领域,并从事一项自己能胜任的工作。权威们认为重要的科学问题,几乎就可以成为时尚的问题。与个人相比,权威委员会更难从一个时代的潮流中解脱出来。那些第一流的高级学术机构,向能轻车熟路跟随时尚的研究者提供升职晋级的保证,对不追随时尚者则只提供极少的机会,所以,关心自己生存的的青年科学家倾向于顺着前人已经踏就的道路前进,这是毫不奇怪的。这种流俗即使在他本人所在的研究所也不能例外。

 

例如为什么现在众多年轻人被弦理论所吸引?在戴森看来,这种吸引部分可能是出于对弦理论本身大胆、高贵的智力偏好,但也可能是出于社会因素:投身弦理论研究能获得职位。至于为什么弦理论领域能提供这么多的职位,那是因为弦理论是廉价的。“如果你是某个偏远地方的大学物理学主任,没有多少钱,你无法承担建造一个做物理实验的现代化实验室,但你有能力聘请几位弦理论学家,因此,你提供了几个弦理论的职位,这样,你就拥有了一个现代化的物理系。对提供职位的系主任而言、对接受这些职位的年轻人而言,这是多么大的吸引力!然而,对年轻人和科学的未来而言,这是危险有害的情形。我并不是说我们应该在年轻人发现弦理论激动人心时劝阻他们不要从事这项研究。我的意思是,我们应该给他们可替代的选择,让他们不致于因经济需求而被迫进入弦理论。”戴森在报告中呼吁。他本人的推测是,弦理论将在完全成功与完全失败之间的某一处终结,但他表示,这也仅仅是推测而已。对此,正从事弦论研究的胡森教授告诉笔者,弦论严格来说属于数学物理,从理论提出到能用上的时间周期是一般物理的数倍。它包含两类工作:一类起码在数学上是讲得比较清楚的;另一类物理图像不清晰,数学推理也不严格,不少当代弦论的工作,就如当年戴森带学生去拜见费米时候的那些工作。弦论会如何发挥作用,可能和现在很多人的想象不同,而且可能要过很多年之后才能用上。不过量子规范场和拓扑弦的数学理论,近年来取得了重要进展。加拿大数学物理学家Costello教授数学上成功地定义了量子Yang-Mills理论,清华大学李思教授和Costello教授成功定义了拓扑弦理论、量子Landau-Ginzburg理论等,为研究弦论中的镜像对称等建立了基础。这些也是戴森梦寐以求的工作。

 

戴森看到了非时尚的科学往往规模很小,研究对象各式各样,风格特异,没有任何统一的结构,看起来缺乏严肃性,这使选择问题成为支持它们的主要困难之一。即使这样,在他看来,也应拨出一部分经费(也许是十分之一或四分之一), 以支持从事非时尚工作的不合潮流的人。“我们不应该害怕看到做傻事, 或是看到一堆破烂;我们不应该害怕支持可能完全失败的冒险事业。 因为我们是独立的、我们有权利冒险和犯错误。 那些仅仅支持搞无危险、无犯错误机会的研究的机构,实际上只是支持了平凡的人。”

 

戴森以规范场的发展等充满讽刺意味的故事举例:一个时髦的思想,本想用来解决某个问题,但这个问题本身是短命的。经受长期的冷落之后,规范场最终以物理学里程碑的雄姿屹立于世。在漫长的数学物理发展史上,这种反复的例证并不少见。汉密尔顿发明的四元数,曾被欢呼为解决19世纪物理问题的灵丹妙药,可是在世纪转折之际,因无用而被弃置。到20世纪20年代,它又以量子力学中自旋矩阵的形式恢复了青春,接着,又光荣地跃入了夸克场理论。高斯发明的微分几何,起初只是他从事测地学和绘制地图等实际工作的副产品,经天才的黎曼之手,它被改造成一个具有抽象一般性的新天地;50年后,又作为爱因斯坦重力理论的基础立于世人面前。又比如数学物理学家索菲斯·李(李群和李代数的创始人)第一个理解并清晰地陈述了群理论可作为物理原理的起点。他几乎靠单枪匹马构造了浩大而漂亮的连续群理论,并预见到有朝一日它将成为物理学的一个基础。在他去世80年后,他完成于19世纪70至80年代的伟大工作对今日的物理学仍然无比重要,但只是在(1981年前)过去的20年间,才支配了研究粒子的物理学家的思想。百年后的今天,每个按照破缺或无破缺对称性研究粒子分类的物理学家,都自觉或不自觉地使用了索菲斯·李的语言。可是当他还在世时,他的思想不合时尚到几乎没有几个数学家理解它,更不用说物理学家了。戴森认为,这些历史有一个共同点:它们都经历了一个漫长的时期,从发生到结束通常超过单个人的生命期,最终的结果完全无法预知。因此,凭着良知和勇气,支持不赶时髦的人去做正统观念认为不对题或冒险的事,可能为科学界拯救索菲斯·李或赫尔曼·格拉斯曼这样宝贵的人才。这样,当一个时代所有时髦动人的成果被人遗忘之后,他们的思想仍可驰名于世。不合时尚的人和不合时尚的思想,常常对科学的进步具有决定性的意义。

 

结合自身所处的领域,戴森说,“非时尚的数学”就是被布尔巴基学派的权威们宣布为不属于数学的那部分数学,许多非常漂亮的数学发现恰恰属于这一范畴。根据布尔巴基学派的观点,一种思想要称得上是数学,应该是一般的、抽象的、统一的,并和数学的其余部分有清晰的逻辑关系,而非时尚的数学主要跟具有意想不到妙处的对象有关,如特殊函数、特殊的数域、异常的代数、散在有限群。他鼓励年轻的学者们到数学中那些尚未系统化、尚未形成学科的部分,去寻找物理学下一次革命的火种。

 

某种意义上说,弗里曼·戴森为赫尔曼·外尔所写的讣文中的话——“外尔的性格是一种审美感,这主导了他对所有问题的思考”——也适用于他自身。

 

这位热爱文学,会花很长时间静静地站在普林斯顿大学的草坪上旁观学生研究蜜蜂信息系统的有趣实验,会在96岁高龄的时候,还专门回到校园里,花3天时间学习使用苹果电脑系统中错综复杂的GarageGang软件,早早具有前瞻性地看到“创造性的新社会需要有承担风险和犯错误的余地,远得足以与他们的邻居隔离开来”,构想“生命必须传播到更远的地方,以继续去推动进化物种的遗传漂变和多样化的过程”的科学家,正是以“寻找人类最复杂和精密的大脑,以抵达世界知识的边缘”为宗旨的Edge杂志非常理想的采访对象。

 

他一生在不同人群、各个学科的边缘活跃,用某种近乎世外高人的智慧,引导主流将目光投向边缘。

 

对于当代感受到职业与兴趣之间的冲突所产生压力的年轻人,戴森的箴言如果命运安排你成为不被承认的数学天才,为了健康起见,去预科学校当个老师比当个大学教授要好一些,也足够耐人寻味。

(注:感谢李珊珊为本文提供相关素材和修改意见)



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