爱情与公式

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


注意:四年前的今天,我和时间领主正式结为连理。我写下下面这篇文章是在去年秋天,当时《微积分日记》即将出版,但它似乎不太适合任何地方——对主流来说太“数学化”,对普通的科学出版物来说又太个人化,而且说实话,仍然有点像未完成的作品。但本着博客作为“写作实验室”的精神,似乎适合在我们四周年纪念日将其发布在这里,以此感谢那个彻底改变了我生活的男人……为了变得更好。为了未来更多年。

订婚后不久,我和现在的丈夫从旧金山的一个会议开车前往我们在洛杉矶的新家,走的是风景秀丽的太平洋海岸公路。日落时分,我们在马里布以北短暂停车加油,发现自己正在欣赏横跨逐渐变暗的地平线的绚丽橙色、红色和紫色色调,品味着海浪拍打海岸的宁静声音。

在这个田园诗般的贺曼时刻,肖恩搂住我,脸贴着我的脸颊,轻声耳语道:“对这些海浪进行傅里叶变换,岂不是很有趣吗?”


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傅里叶变换是一种数学方程式,它可以将任何类型的复杂波——水波、声波、光波,甚至是弥漫在时空结构中的引力波——分解成其组成部分,从而揭示人类感知之外的完整“颜色”光谱。

换作另一个女人,可能会对肖恩将一丝冷冰冰的数学注入浪漫的海洋日落的温暖色调中感到惊讶——这简直是对场景的过度分析,破坏了气氛!我呢?我发现这很迷人,这是构成我选择与之共度一生的这个多面男人的光谱中又一个有趣的色彩。

我的丈夫是一位理论物理学家。他每天都在思考关于空间、时间以及宇宙起源的宏大问题。潜伏在我们婚姻角落里的不仅仅是傅里叶变换。我们的枕边谈话包括关于玻尔兹曼大脑时间旅行规则扑克、相变以及多元宇宙的可能性:即存在无数个宇宙,超出我们的认知范围,可能包含我们自己的副本——相同,但又在某种程度上不同。

我对这个概念有些疑问,尤其是在我困倦的时候:所有那些充满分身的宇宙挤满了景象,只是让我觉得拥挤和凌乱。但肖恩一直在与这些问题作斗争,并坚定地为自己的观点辩护。“那是无限,”他安慰我说。“又不是我们会用完空间!”我想多元宇宙拥有无限的存储空间。

我并没有想要坠入爱河,也从未想过自己会成为妻子。多年的失败恋爱经历让我确信自己没有让爱情成功的才能。我的浪漫计算似乎注定要失败,总是稍微偏差,无论我多么错综复杂地操纵数字,都永远无法产生正确的组合。

当肖恩进入我的轨道时,我的心已经破碎成碎片,又重组了无数次,我确信那些明显的裂缝永远无法完全愈合。我放弃了约会,埋头工作,并告诉自己这样更好。我在我的心周围筑起了一堵厚厚的墙,并严密地守卫着周边。

爱像忍者一样,在我不注意的时候又悄悄潜入了我的生活。肖恩是一位科学家,而我是一位科学作家,但我们日常的生活就像永不相交的平行线。直到我们在网上发现了彼此的博客,我们的道路才交叉。我们很快建立了一种在线友谊,都认出了广阔的网络空间中的知己。两个月和许多电子邮件之后,我们安排在达拉斯的一个物理学会议上共进晚餐。

物理学家经常被不公平地描述为心不在焉的天才,社交能力差,没有时尚感,就像《生活大爆炸》中的谢尔顿一样。这是一种夸张,但其中也有一点真相。因此,当一位身材高挑、身材修长、长相英俊、笑容迷人的男士出现在酒店酒吧时,我感到非常惊喜,他穿着牛仔裤和一件休闲而时尚的夹克。这不是你印象中的物理学家。

他点了一杯马提尼。“我想品尝一下味美思,”他指示调酒师。(他是一个认真对待鸡尾酒的人。)我们聊了科学、艺术、音乐和书籍,偶尔也涉足个人细节和更哲学的思考。第一次约会通常充满了不自在的焦虑,因为每个人都努力展现自己个人光谱中最吸引人的色彩——最好是通过柔焦镜头。但我们一见如故,我们电子交流中轻松的熟悉感毫不费力地转化为“现实空间”。到傍晚结束时,我被迷住了,而且很高兴,这种感觉是相互的。

我们无视地理距离,积累了无数的飞行里程。在那次初次相遇六个月后,他求婚了,一年后,我发现自己结婚并居住在阳光明媚的南加州。我感觉自己仿佛步入了一个平行宇宙,在那里,爱情的计算最终对我有利。我变成了我自己的分身

随着我的新生活到来,我对科学家的秘密语言——数学——有了新的认识。像许多人一样,我从高中起就坚定地避开所有与数学有关的东西。我一看到方程式就感到头晕目眩。我确信它与我的生活无关——或者至少是不必要的。

但现在的生活中出现了一个男人,他把技术论文散落在房子周围,上面写满了神秘的符号,这些符号可能编码着宇宙的秘密。我们的客厅里放着一块白板,上面不断地出现潦草的方程式,我们堆满书的书架上现在摆满了关于量子力学和广义相对论的巨著。

他工作的深层技术方面是肖恩生活中真正对我封闭的一部分,尽管作为一个以物理学为生的作家,我当然掌握了基本概念——远比普通非物理学家要多。但如果我想欣赏我嫁给的这个男人的完整光谱,我就必须多学习一点他的语言。因此,我决心克服长期以来对所有数字事物的本能性排斥,并自学微积分的基础知识。

在我的探索过程中,肖恩是耐心十足的化身,他解释基本概念,每天早上在我们的白板上留下练习题供我解答,并巧妙地躲避偶尔飞来的比喻性的陶器,每当我遇到令人沮丧的障碍时(“积分那个!”)。挫败感是真实的:当涉及到数学时,我们之间的沟通鸿沟在最初是巨大的。很多时候,我甚至不知道如何用他能理解的方式措辞我的问题。

慢慢地,肯定地,随着他帮助我看到方程式无处不在,这条鸿沟开始缩小。我们在迪士尼乐园的游乐设施和安东尼·高迪精美的建筑中发现了微积分。我们去了拉斯维加斯,学会了掷骰子,肖恩辅导我学习概率微积分(以及一点博弈论)。甚至我们买房子的努力也成为了探索的素材。

事实证明,世界充满了隐藏的联系、重复出现的模式和复杂的细节,这些细节只有通过数学的有色眼镜才能看到。那些抽象的符号蕴含着意义。我怎么会认为它无关紧要呢?

这就是我从爱上一位物理学家身上学到的。真正的数学不是一些冰冷、死板的规则,需要死记硬背和盲目遵循。从你对周围世界的观察中设计一个微积分问题——然后解决它——与写小说或创作交响曲一样,都是一种创造性的努力。这并不容易,但在付出努力的过程中可以找到真正的乐趣。

与数学一样,爱情也是如此。没有硬性规定可以盲目遵循,无论自助大师们怎么告诉你。有时你只需要对自己进行傅里叶变换,打破墙壁,将一切分解成组成部分。一旦你分析了完整的光谱,你就可以重建,这次用恰到好处的成分组合,让你最终将你的波形与另一个人的波形结合起来。

对日落或海浪进行数学分析,会使它们变得不浪漫吗?对我来说不会。它只会增强我的惊奇感。当我们聆听海浪拍打海岸的节奏性循环时,我们可以听到这些海浪,因为我们的大脑会分解该信号以识别基本“成分”。每次我们凝视日落——壮观的橙红色,或柔和的粉红色光芒——我们的大脑都会进行傅里叶变换,以便我们可以充分欣赏这些色调。

我永远不会再以同样的方式聆听海浪或观看夕阳。那天晚上,我望着水面,看到了完美如画的海洋日落,但我错过了更多。肖恩望着同样的场景,看到了用数学符号表达的自然界的丰富复杂性,隐藏在表面之下的基本抽象秩序。通过他的眼睛,我现在可以瞥见那个隐藏的世界——证明爱可以像傅里叶方程将看似简单的白光转变成闪闪发光的彩色光一样,确凿地改变你。

周年快乐,时间领主!

更新:昨天一整天都在忙着做周年纪念的事情,但是正如一位评论员指出的那样,我没有指出 xkcd,兰德尔·门罗的精彩网络漫画,作为这两幅漫画的来源。通常我会在文本的某个地方链接到图片来源,但这次失败了。虽然如果你没有认出来源,你真的应该定期阅读 xkcd。他每周更新三次。去!去读他的漫画!

婚礼照片由 Jen Kerker Photography 拍摄。而这段视频——对于那些没有点击进入 YouTube 的人——是一个屡获殊荣的英国招聘网站广告活动作品,信不信由你:reed.co.uk 的“热爱星期一”系列。

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