本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
1985 年,弗里曼·戴森在苏格兰阿伯丁发表了吉福德讲座。这些讲座后来被整理成一本名为《无限朝向各个方向》的书。这个标题既反映了物理学家埃米尔·维歇特对宇宙中物理学的巨大影响力的惊叹,也反映了戴森本人兴趣的广泛性。这些讲座涵盖了从核冬天到生命起源,从弦理论到永生等主题。它们赞美多样性是人类和宇宙的精髓美德。
因此,选择在戴森 90 岁生日当天发言的科学家和政策制定者们,本身就涵盖了极其多样化和富有成效的领域,这才是相称的。会议以三场关于纯数学的讲座开始,特别是数论。它们涉及了受戴森早期关于分割、模形式和连分数的论文启发的工作。这些工作中的大部分对我来说是难以理解的,但这表明了一个真正杰出思想家的特征;他所做的即使是微小的工作,也能激发其他科学家进行长达数月或数年的项目。
纯数学会议转入了物理和化学的会议。重点介绍了戴森关于物质稳定性的工作,以及在杰出的数学物理学家爱德华·威滕的简短介绍中,他对量子电动力学的著名统一。本次会议中最有趣的演讲也许是卡内基研究所的罗素·亨利所做的演讲。亨利的研究重点是压力下的反应,更广泛地说是极端条件下的物理和化学;约翰·蒂默对这次演讲进行了很好的总结,在此。在正常条件下具有“正常”性质的材料在压力下会呈现出一系列奇妙的性质。例如,氢在室温和压力下是一种不导电的气体,但在巨大压力下会变成导电和金属。金属氢被认为存在于木星和土星的内部,并且很可能构成尚未发现的系外行星的地质构造的一部分。亨利和其他人在地球上进行的研究很可能适用于外太空。亨利的工作很好地说明了专注于一个狭隘、看似平凡的地球问题如何产生宇宙意义。
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亨利还谈到了在压力下观察大肠杆菌。压力导致选择性进化压力,导致增强细菌存活的突变。如果我们对导致这些突变的基因和蛋白质进行测序,我们很可能会了解使生物分子在如此极端条件下保持稳定的因素。
亨利还谈到了一个有争议的理论,即托马斯·戈尔德提出的理论,即碳氢化合物不是由生物体的尸体产生的,而是通过非生物过程产生的。2004 年,亨利和他的同事证明了对该假设的有力支持,他们在金刚石砧座细胞中将碳酸钙、水和氧化铁置于极端的压力和温度下。整个实验进行了一个下午,但发表在《美国国家科学院院刊》上的论文不仅在很大程度上验证了戈尔德的理论,而且展示了戴森最喜欢的两个主题,即成为异端的乐趣,以及新工具而不是思想的革命性影响,在本例中,是金刚石砧座细胞。
该会议上的另一位异端是加州理工学院的约瑟夫·基尔施温克,他谈到了他的工作,证明生命可能首先在火星上出现,然后被运送到地球。“我们都是火星人”,基尔施温克不止一次地开玩笑说。基尔施温克也是在我们的脑海中发现磁性铁氧体晶体的科学家。我发现我们火星起源的三个证据最令人信服。首先,有充分的证据表明,火星陨石中铁晶体的排列方式表明,火星曾经拥有强大的磁场,一定保持了氧气(氧气是我们所说的顺磁性,具有未成对的电子并被磁场吸引)。其次,这些铁晶体在高于 40 摄氏度时会失去方向,表明火星岩石的核心温度在它们到达地球的过程中从未超过该值,该值足以支持生命。第三,火星土壤中含有大量的硼酸盐矿物,而化学家史蒂文·本纳最近的研究表明,硼酸盐可以催化核糖的形成,我们知道核糖对于 DNA 和 RNA 的形成至关重要。总而言之,这些和其他证据为生命起源于火星提供了很好的证明,正如我所见。
说到异端,尽管是更值得怀疑的那种,下一个演讲是普林斯顿大学著名的气候“怀疑论者”威廉·哈珀的演讲。我之前谈论过哈珀关于二氧化碳的错误观点,我也探讨过“怀疑论者”和“否认者”之间的区别。我恐怕哈珀似乎很容易就跨越了边界进入否认者的领地。演讲的奇怪之处在于它分为两个部分。一部分是实际的演讲本身,重点关注二氧化碳吸收光谱的一些相当技术性的特征以及哈珀对二氧化碳捕获足够热量的能力的怀疑。还有一些对气候模型的批评。如果这一切都是事实,那就一切都很好。事实证明,当进入问答环节时,哈珀似乎不遗余力。他所犯的错误包括以下几点:几乎没有证据表明二氧化碳导致温度升高,几乎没有证据表明化石燃料导致健康问题,几乎没有证据表明地球无法在高二氧化碳水平下繁荣发展(我很想问他;当然,地球可以繁荣发展,但人类呢?),没有证据表明海洋酸化。哈珀似乎甚至不承认气候变化的最基本事实,人群也不知道该如何回应,除了发出几声嘘声和难以置信的笑声。
在演讲结束时发生了一场有趣的交流,当时爱德华·威滕指出了《纽约时报》最近一篇由伯克利的理查德·穆勒撰写的文章,标题为“暂停,而不是变暖的结束”,其中穆勒将全球变暖的暂停合理化为暂时的放缓,而他使用非常简单的模型预测了这一点。这些简单的模型没有哈珀讨论的复杂模型的局限性。令所有人惊讶的是,当威滕质疑穆勒的工作时,哈珀唯一的回答是,“那是垃圾”。仅此而已,无需进一步解释。不知所措,威滕只能重复这个问题。在哈珀评论化石燃料不会导致健康问题后,威滕结束了会议,这标志着一段几乎超现实体验的结束。让我回顾一下我在那篇文章中指出的怀疑论者和否认者之间的区别;戴森是一位理智和健康的怀疑论者,他的批评体现了科学的最佳传统,哈珀是一位否认者。我该如何看待像他这样的人?我已经决定,科学和公共政策的每个领域都需要一批挑战现状的关键人物。这些人中有一些是理智的,另一些则不是。但他们至少都开始了对话,并迫使其他人审视论点的另一面。当这些现状挑战者的人数增长到如此庞大的程度,以至于理性的对话变得不可能时,问题就开始了。
研讨会的第二天专门讨论天文学和公共政策。戴森很晚才开始从事天文学工作,但做出了一些重要贡献。他最广为人知的贡献也许是他对与外星人使用后来被称为“戴森球”的红外辐射进行通信的推测。还有其他想法,包括最初作为政府顾问 JASON 小组一部分完成的自适应光学研究。戴森也因其作为“未来主义者”而广受欢迎,尽管他本人不喜欢这个词,并且经常撰写关于人类向太空扩张的文章。他提出过各种听起来很古怪但科学上可信的想法,比如寻找木星轨道上的冷冻鱼和在彗星上种植可以自己生长温室的植物。戴森是这样一个人的完美榜样,他的科学推测力求像他发表的科学工作一样严谨。天文学会议的一个亮点是麻省理工学院的萨拉·西格尔的演讲。西格尔是系外行星大气层方面的专家,她谈到了未来几十年为研究类地系外行星大气层的存在和组成而计划的令人兴奋的任务。这无疑是科学中最令人兴奋的领域之一。它肯定符合戴森的兴趣,今年汤森路透社已经提名了系外行星天文学之父杰弗里·马西为诺贝尔奖候选人。
戴森节的最后一部分讨论了公共政策。会议由军备控制领域的老前辈西德尼·德雷尔(Sidney Drell)拉开序幕。几年前,他曾与乔治·舒尔茨(George Schulz)和亨利·基辛格(Henry Kissinger)等经验丰富、颇具影响力的政策老将一起发表了一篇呼吁废除核武器的激情澎湃的声明,引起了轰动。德雷尔比几乎任何人都更了解拥有数千件核武器的世界所固有的安全问题和政治不稳定。他曾与戴森在JASON共事,并为该问题的许多方面做出了贡献,从“小型”核武器到弹道导弹防御。看着这位拄着拐杖的93岁老人以坚定而有力的声音谈论他对一个无核世界的担忧,令人深受鼓舞。我有机会和他单独交谈了一段时间,他的话清楚地表明,将他和他的同事们开始的工作付诸实现,取决于年轻人。最后两位演讲者分别是德克萨斯大学的威廉·普雷斯(William Press)和落基山研究所的阿莫里·洛文斯(Amory Lovins)。洛文斯关于替代能源的演讲是明智的,但一个过于花哨的PowerPoint演示文稿破坏了其效果,该演示文稿的耀眼之处,加上洛文斯像一个狂热的会计师一样频繁抛出数字的习惯,掩盖了他的主要论点。
普雷斯谈到了将博弈论的思想应用于道德和更有效的临床试验,其中可以决定何时撤回或继续在对照组中给药实验性药物。他已经与戴森一起参与了对囚徒困境的一种新颖且有争议的解释。对博弈论的涉足体现了戴森的力量:将优雅的数学应用于他远非专家的领域的能力。在这一领域,很少有在世的思想家能胜过他。
戴森节的结束感觉就像是对整个科学和技术领域的巡礼。从数论到火星生命,从系外行星到物质的稳定性,从废除核武器到临床试验,就多样性而言,这可能是我参加过的最不寻常的科学研讨会。总的来说,这是一次非常愉快的经历,也为一位杰出的知识分子和受人爱戴的人增添了一笔荣誉。他作为一位慈爱的丈夫和祖父的成就也通过他的整个家庭——六个孩子和十六个孙子孙女——参加活动而充分展现。他的精力和热情让我真正感到重新焕发了活力。愿弗里曼长寿,并继续赞扬和促进各种形式的多样性。