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
我的午餐伙伴带着一个翻盖容器坐了下来。物理学家萨加尔·洛坎德是一位优雅而细心的人,他在桌子对面安顿好他高大的身躯。他打开了翻盖。
“哇。那叫什么?”
他看着那堆高耸的东西。“浇汁土豆块。” 他停顿了一下。“我正在努力增重。我总是在努力增重。”
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“这看起来是个不错的选择。”
萨加尔是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的博士后,他来到了加利福尼亚州圣巴巴拉的卡弗里理论物理研究所 (KITP),参加为期三个月的“引力全息术”项目。在这里,世界上一些最聪明的物理学家正在突破理解引力和量子物理学最终将如何在何处握手并宣布某种休战的边界。拉斯维加斯的赔率表明,这种情况将发生在黑洞边界附近。
戴着我作家的帽子,我被允许在 KITP 著名的象牙塔里四处窥探,并提出各种问题,包括“为什么是物理学?” 这些人何时以及如何知道他们将被召唤从事这项艰苦而令人兴奋的工作?在疫情几乎占据所有对话之前的几周,我收集了他们的思考。
萨加尔精确地回忆起事情是如何发生的,当时他大约 17 岁。“一天晚上,我只是躺在我的宿舍里——我住在学生宿舍,远离我的家人——我正在看着灯。” 当他思考着光线充满他周围的空间时,他充满了想要理解关于它的一切的冲动,对其内在本质及其从灯泡中飞出的精确描述。
世界上一些领先的理论物理学家在这里的 KITP 走廊里走动,停下来在摆放得当的黑板上勾画和剖析新想法。胡安·马尔达西那,普林斯顿高等研究院的教授,也是包括以伽利略和爱因斯坦命名的奖章在内的许多物理学奖项的获得者,担任引力全息术项目的科学顾问。他之前曾说过,他对物理学的兴趣源于早期对电的迷恋。我向他询问了他在阿根廷童年的细节。他告诉我他的父亲在电梯行业从事工程工作。但在家里,“洗衣机总是坏,我和父亲会修理它。” 他停顿了一下,笑了。“多年后,我父亲说,‘现在你的洗衣机太好了。现在你的儿子不会对物理学感兴趣了!’”
有些人将他们的开始追溯到他们童年时无法摆脱的令人不安的问题。维罗妮卡·胡贝尼,加州大学戴维斯分校的教授,量子数学与物理中心创始主任,回忆起她在捷克斯洛伐克最年幼时的一个特别问题。“我会花几个晚上思考,例如,巨人对时间的感知是否会与矮人相同。” 请注意,她在那个年龄思考的是神话生物,而不是不同类型的恒星。但她认真而令人困扰的问题预示着她一生都在思考将质量与空间和时间联系起来的几何学。
库姆伦·瓦法,哈佛大学一位备受赞誉的数理物理学家,基础物理学突破奖的获得者,也是弦理论的领军人物,他有一个不同种类的令人困扰的童年问题。瓦法正在协调 KITP 的一个关于弦“沼泽地”的项目。他在 2005 年创造了这个词,提出了一种让物理学家涉足弦理论的 10272,000 种可能解的方法,并将其中大部分划为“沼泽地”,在物理上不一致,不值得当地规划委员会考虑。他之前曾分享说,在他二年级时,他在伊朗看着月亮,想知道为什么月亮不像其他东西一样掉到地球上。正是这个非常实际的、类似牛顿的时刻帮助物理学为年轻的瓦法奠定了基础。我问他是否有人为他解答了这个问题。他摇了摇头,但表示这并不重要。“困扰我的不是我得不到好的答案,而是这件事没有困扰其他人。”
亚历杭德拉·卡斯特罗,阿姆斯特丹大学的物理学教授,在黑洞研究领域备受尊敬,口才也很好。与一些起源故事相比,物理学对她的召唤来得稍晚一些。“当我还是个小女孩的时候,我想成为一名空姐,因为女孩不能当飞行员,”她说。“我一直对旅行感兴趣。” 在高中时,亚历杭德拉的数学技能变得显而易见,但也暗示了一个固定的方向。“如果你在智利数学很好,你就会成为一名工程师,”她说。“我的家人都是工程师。”
但在 17 岁时,一篇关于天文学家玛丽亚·特蕾莎·鲁伊斯的报道打开了一条新的道路。“我通过这篇报纸文章发现,天文学家掌握了很多数学和科学知识,并且有机会环游世界。我想,哦,这听起来很迷人。” 从那一刻起,她就出发了,但天文学无法留住她。一旦她发现了爱因斯坦的广义相对论,她就认识到她在理论物理学中的使命。
我正在和萨加尔·洛坎德结束午餐。我需要让他回去做他的真正工作,而且今天是他在 KITP 的最后一天。像往常一样关上笔记本电脑时,我突然想到一些重要的事情。萨加尔说,他的目标是保持一种孩子般的惊奇感,那种对灯的审视。但还有其他东西也在推动着他。萨加尔分享说,他是他印度农业社区(孟买郊外约 70 英里)中唯一一个离开印度的人。他每年回去一次。“至少有 10 位家长来找我,让我向他们的孩子解释我所做的是什么,”他说。“这是一个人们通常不会学习纯科学的地方。” 他家乡的报纸文章跟踪报道了他的进展。他一直在进行一次有些孤独的远征,远离他的家人,但人们都在关注着。
萨加尔和他的同事们从各种不同的路线和营地攀登到物理学最困难的边缘。当我们其他人眯起眼睛瞥见他们时,很容易错过他们工作的一个偶然副产品:打开灯,这些灯可以激励其他人,远离学术边缘,去质疑他们自己前进的道路。