纪念约翰·D·巴罗

追忆这位特立独行的物理学家,他开创了宇宙学的“人择”方法

约翰·D·巴罗。

一位真正伟大的科学家不仅做出重要的技术贡献,还通过其高瞻远瞩的深度和广度重塑学科的概念格局。理论物理学家约翰·D·巴罗就是这样一位人物,他于 9 月 26 日去世,享年 67 岁。巴罗的职业生涯跨越了宇宙学的黄金时代,在这个时代,宇宙学从一个科学边缘学科转变为主流的精密科学。他是这些激动人心的时代的参与者和评论员,发表了数百篇研究论文和学术文章,以及一系列通俗易懂的书籍,每一本都是智慧和清晰的典范,使他成为全球知名的公共知识分子。

巴罗出生于伦敦,1977 年在丹尼斯·西亚玛的指导下获得牛津大学博士学位,加入了由马丁·里斯和斯蒂芬·霍金等杰出导师组成的行列。当时正值宇宙学危机时期。虽然宇宙起源的大爆炸假说已经确立,但起源事件本身仍然是一个谜;特别是,人们对初始条件感到困惑。对宇宙微波背景辐射(20 世纪 60 年代后期发现的大爆炸的余辉)的分析表明,宇宙在一个惊人均匀的状态下爆发出来。宇宙的膨胀率也与其引力功率精确匹配到令人难以置信的程度。这看起来像是一个人为的设定。巴罗在一系列关于应用于混沌宇宙膨胀的平滑机制的论文中解决了这些基础性问题,随后几年又对爱因斯坦广义相对论的扩展和各种替代引力理论进行了分析。目前流行的暴胀宇宙理论将这种“人为设定”解释为宇宙存在最初一瞬间突然加速膨胀的结果,为巴罗的理论探索提供了额外的沃土。

在加州大学伯克利分校工作一段时间后,他前往当时相对较新的英格兰南部苏塞克斯大学任职,在那里他发表了大量期刊论文,很快使他成为一位科学名人。他的研究涉及的问题非常广泛,包括宇宙中物质和反物质之间的不对称性、黑洞理论、暗物质的性质和星系的起源。他对宇宙初始条件的早期关注使巴罗在物理科学中恢复了古老的哲学概念目的论,它(以其各种形式)考虑了最终状态以及初始状态。这种方法的核心是一本 1986 年出版的杰作,由他与物理学家弗兰克·蒂普勒合著,名为《人择宇宙学原理》。它建立在这样的认识之上:如果宇宙的初始状态或物理学的基本常数与我们观察到的值发生偏差(在某些情况下,仅仅是微小的偏差),宇宙将不适合生命存在。这本书详细而广泛地汇编了这些幸运的生物友好型“巧合”,并成为一代物理学家的权威参考文本。它也引发了一些强烈反对,因为它带有宇宙目的的概念,并且在某些人看来过于接近神学。尽管如此,它的“人择”推理风格随后成为理论家们常用的工具,尽管仍然存在争议。


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最近,巴罗对精细结构常数(一个描述电磁力强度的未解释的数字)的可能性感兴趣,即它可能根本不是常数,而是随宇宙尺度变化。他为将这种现象纳入物理定律提供了理论基础,同时也对观测证据保持开放态度。他对研究问题的冒险选择体现了巴罗的学术风格,即挑战支撑着受人珍视的主流理论的隐藏假设。他认为,物理学和宇宙学中的基本问题可能看起来难以解决,是因为我们思考它们的方式不对。这种思维模式与许多同事产生了共鸣,包括笔者在内,他们被吸引去反思存在的最深刻的问题。

1999 年,巴罗调任剑桥大学应用数学和理论物理系教授,并成为克莱尔学院的院士。与此同时,他还在伦敦格雷沙姆学院完成了两个独立的教授任期,该学院成立于 1597 年,旨在组织免费的公共讲座。巴罗在剑桥的任命包括担任千禧年数学项目的主任。这是一个以富有想象力的方式满足中小学生需求的教育项目。但这些繁重的教学职责并没有阻止巴罗取得惊人的研究成果。

巴罗在理论物理学和数学领域之外还有许多天赋。年轻时,他是一位奥运会标准的中距离跑运动员。巴罗一生都对体育运动,尤其是跑步保持着不减的热情。他是一位非常时尚的着装者,经常去意大利购买服装。他也是一位美食鉴赏家,这使他成为理想的旅行伙伴。巴罗是一位引人入胜的健谈者,拥有大量关于政治、学术界和人文学科的幽默故事。几乎触及任何主题,他都会对它发表一些有趣的事情。巴罗的学术和写作扩展到艺术理论、音乐学、历史、哲学和宗教——他对人类文化的掌握得到了恰当的认可,他受邀在 1989 年格拉斯哥大学发表著名的百年吉福德讲座,并于 2006 年获得坦普尔顿奖。这些荣誉是对他众多著名的科学和学术荣誉的补充,其中包括当选为皇家学会院士。

巴罗一家人都热爱意大利,几十年来,他们在那里保持着许多职业和社会联系。在米兰,巴罗的另一个杰出项目达到了顶峰:他创作的舞台剧《无限》的首演。它如愿以偿地获得了意大利乌布戏剧奖。因此,具有一些辛酸意味的是,约翰和他的妻子伊丽莎白能够在几周前最后一次前往那里,尽管面临着与冠状病毒相关的繁琐旅行限制以及结肠癌治疗带来的身体虚弱的影响。约翰·巴罗在家中去世,他的妻子和三个孩子幸存下来。

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