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弗里曼·戴森:我与物理梦之队

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2016年,著名数学物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)接受Nautilus采访,回顾了他与顶尖物理学家一起时的经历。

戴森自幼天资聪颖,17岁时跟随贝希科维奇学习数学,19岁时为英国皇家空军工作,二战后取得数学学士学位,自此开启了他的职业生涯。从英国到美国,他与许多近代历史上耳熟能详的科学家共事、成为朋友,他们一起堪称物理学“梦之队”。他在普林斯顿高等研究院获得终身职位,可他自己甚至没有博士学位,而他对此还颇感骄傲。在学术方面,戴森本人在数学和物理学上作出重要贡献。作为一个喜欢跨行的“狐狸”,戴森在气候变化、艺术、政治、哲学乃至宗教等议题上不吝言辞,充满质疑精神,是一位反传统的科学家。他的故事,仍值得被追寻。

采访者 | Steve Paulson

受访人 | 弗里曼·戴森

翻译 | 一二三

人们会下意识地认为弗里曼·戴森知晓一切。这不仅是因为92岁高龄的他坐在过去一个世纪中科学突破的“前排席位”,或者是他曾是20世纪许多科学巨匠的朋友和同事:从汉斯·贝特、沃尔夫冈·泡利到罗伯特·奥本海默和理查德·费曼。戴森是科学世界的贤者之一。如果你想了解科学从哪儿来,又将到哪儿去,戴森是你的不二人选。

戴森在英国长大,自幼便具备数字与计算方面的天赋。在第二次世界大战中,他为英国皇家空军工作,帮助精准定位德国境内的轰炸目标。战后,他移居美国,在那儿结识了一批参与研制原子弹的物理学家。像那个时代的很多科学家一样,对于原子弹的兴趣开启了他的物理生涯;之后他还梦想过建造一个由核弹驱动的太空舰队,可以环绕太阳系飞行。这样看来,戴森在冷战期间成为了对核武器直言不讳的批评者也并不意外。

六十年来,普林斯顿高等研究院一直是他的智识之家。戴森将自己描述为狐狸而不是刺猬。他说,能从一个项目跳到下一个项目的科学家会更有乐趣。虽然不再是活跃的科学家,但他持续追踪科学技术的发展。戴森似乎很高兴生活在一个充满问题的宇宙中,物理学迄今为止未能统一恒星的经典世界与原子的量子世界,他喜欢这一事实。

当我找到戴森谈及一个关于科学英雄的采访时,他回答说:“我更喜欢讲故事而不是谈哲学”。最后,我不仅知道了许多故事,还得到了一些伟大的想法(big ideas)。戴森并不怯于发表坚定的声明——无论是关于博士制度的陈旧要求,还是大科学的陷阱——但他的态度是低调的,他的冷幽默总是恰到好处。

在成长过程中,你知道自己会成为一名科学家或数学家吗?

是的,更可能是数学家。但我读了很多科学著作,包括很多优秀的科普作品。我读过阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)和詹姆斯·简斯(James Jeans)的著作,当然还有威尔斯(H.G. Wells)。他们使科学变得很有吸引力。我印象最深的是儒勒·凡尔纳(Jules Verne)。一定是在8岁左右时,我读了他的《太阳系历险记》(Hector Servadac),内容是到其他星球的探险。我当时以为这一切都是真的,可后来发现这只是一个故事时,我失望透了。

为什么你上了大学后去学物理?为什么不继续学数学?

部分原因是原子弹。整个战争期间我都在英国。我们对核弹一无所知,然后突然广岛(爆炸),战争结束了。我们确实非常感谢这些物理学家,他们以某种方式结束了战争,而我认为认识这些人并了解他们所做的事情会很有趣。

是否有科学家是你心目中的英雄?

哦,有的。一个是霍尔丹(J.B.S.Haldane),生物学家,他写了很好的科普读物。他也是一个兴趣非常广泛的人。我在剑桥认识的那些人——哈代(Godfrey H. Hardy)、利特尔伍德(Dudley E. Littlewood)和贝西科维奇(Abram Besicovitch)——都是伟大的数学家。有趣的是,他们把大部分时间都用在打台球上了。贝西科维奇有一张很棒的台球桌。我很幸运,因为我父亲在我小时候就买了一张台球桌,所以我马上就融入了剑桥的这个小圈子。如果我想和那些大数学家交谈,我只要去打台球就行了,然后谈话就会转到数学上。

战后,你在40年代末去康奈尔大学读研究生,最后你和物理学界的一个杰出人物汉斯·贝特(Hans Bethe)一起工作。他成为你的导师了吗?

是的,的确如此,一个特别好的导师。他对学生很有一套。他有很多学生,他总能为每个学生找到合适的问题——足够困难,但不会太难。他是一个理想的导师。我从他身上受益良多,无以回报。

对你来说,什么是合适的问题?

它涉及到量子分子动力学,这在当时是新兴的。在哥伦比亚大学有一群实验家,他们一直在用战争期间开发的工具研究氢原子。微波是为军事目的而发明的——用于雷达,但微波正是精确研究量子力学所需要的。威利斯·兰姆(Willis Lamb)是首席实验家,他那时正在捣鼓氢原子,可以非常精确地测量氢原子的能级。事实证明,标准的量子理论给出了错误的答案,所以需要一些新的东西,而贝特明白是怎么回事。如果你考虑原子辐射场对原子动力学的反作用,那么就会得到原子正确的行为。贝特有这种非凡的能力,他可以做一些简洁的计算,即使计算相当草率,但给出的答案大致是正确的。然后他把同样的计算问题给了我,我算得更准。

然后你遇到了理查德·费曼,最后你和他一起研究量子电动力学。

我从未和费曼一起工作,但我从他那里学到了非常非常多的东西。他那时是一个年轻的教授,而我只是一个学生,所以我听费曼的话。当然,他是一个天才。他也是个活宝,喜欢表演,所以他总是需要一个观众。我非常高兴能成为观众。

是什么使费曼与其他科学家不同?

他是非常有原创精神的。他有自己做科学的方式,与其他人不同。这就是为什么他很难和他人沟通他的想法。他从不把方程式写下来。搞物理的大多数人都是先写下一个方程式,然后找到解,但这不是费曼的方式。费曼只是写下解,不写方程。这似乎是一种魔法,因为他用图象而不是方程来思考的。他脑子里有这些图象,他会在纸上潦草地画下来,没有人理解草图的意思。我的工作是把费曼的想法翻译成其他人可以理解的语言。

你实际上从未取得过博士学位,是吗?

是的,我太幸运了。我是“漏网之鱼”。

你不想要博士学位?

不想要,我讨厌博士学位。我认为它毁了人们的生活。实际上,我目睹了三起悲剧,本来是在我身边一起工作的人,最后却很悲惨。其中一个人自杀了,另两个人进了精神病院。我认为这要归咎于博士制度,它对许多人来说真的是一场灾难。

为什么?因为博士制度太折磨人了?

是的,而且它完全不适合大多数人的需要。它是为19世纪的德国学者设计的,对他们来说很好。但对于其他人的生活,它是完全错误的。读博花费的时间太长了。它迫使你假装是一个研究者,而大多数人并不想成为研究者。(博士学位)已经成为一张会员卡,我认为它具有高度的破坏性,对女性来说尤其糟糕。相比男性,对女性来说浪费5年或10年的时间更是一场灾难。

因为她们可能还有家庭责任?

是的,因为有“生物钟”。对她们来说,时间过得更快。

你到普林斯顿的时候,那里有很多著名的科学家,包括爱因斯坦。你有机会认识他吗?

没有,他也不鼓励年轻人去认识他。他从不来参加研讨会,也不来一起吃午饭。我们每天都能看到他走过去,他极其忙于世界事务,所以很多人都要来找他。人们每天都来,重要人物也前来拜访,因此他的确没有时间和年轻人打招呼。

但听起来他似乎不想打招呼。难道与后起之秀交谈不是他生活的一部分?

这倒是真的。他并不喜欢教书。对他来说有两件重要的事情。一件是他自己一直在做的工作,另一件是他作为政治家的公共活动,他做得非常好。他在国际游戏中是一个举足轻重的玩家,这实际上产生了良好的影响。

在战争与和平的问题上?

是的。特别是公民自由方面。

当你初到普林斯顿时,你对爱因斯坦有什么印象?

当然,我非常钦佩他,无论是作为一个科学家还是一个公众人物。我们都知道他是一个伟大的人,但我们也认为他有点不在状态。他对科学领域正在发生的事情不感兴趣。就我们而言,我们没有任何东西可以从他那里学到,他可能对我们也有同样的感觉。

属于他的科学时代来了又去?

确实。他没赶上战后物理学发展的大巴。

尼尔斯·玻尔经常访问高等研究院,你认识他吗?

是的,他是完全不同的。玻尔与爱因斯坦年龄相仿,但容易接触得多。他与每个人交谈,对一切都很感兴趣,而且见多识广,他给我们提供了很好的建议。他绝对是社交团体的一份子。他来参加研讨会,也一起吃午餐。我们与他有很多互动。

还有其他杰出的物理学家也来过普林斯顿。你认识沃尔夫冈·泡利吗?

我非常了解他,当然我们以前在瑞士就认识了。他是苏黎世的首席教授。我在苏黎世住了半年,所以我每天都看到他。我们成了好朋友。他喜欢在午饭后去散步,常常会邀请我一起去,所以我们聊过很多。他的故事可太多了,而且他也很会开玩笑。他跟上了年轻人的潮流。

你们在散步时谈论科学还是日常生活?

哦,什么都谈。他对心理学特别感兴趣。他是荣格(Carl Jung)的私人朋友,曾被荣格分析过,所以他谈了很多这方面的东西。

关于他与荣格的友谊,有很多有趣的故事。荣格相信各种精神现象,泡利也是如此。

哦,是的。他有很多奇怪的想法,但他也有很强的幽默感。他从不把自己太当回事。

 

是什么让泡利成为一个与众不同的科学家?

他最与众不同的是他的“毒舌”。每个人都很害怕他。他几乎对每个人都有不好的评价。我记得我第一次见到他是在苏黎世的一个会议上。他和一大群人谈论刚刚来到瑞士的朱利安·施温格(Julian Schwinger)。施温格是一个出色的美国年轻人,做了一些非常好的工作。他是费曼的对手;他们是当时的两个天才。泡利说,施温格告诉我们的这些东西是真的有意义的,而不是像戴森一直在写的那些废话。这时,我和我的朋友马库斯·菲尔茨(Markus Fierz)走了过来,他也是一位瑞士科学家。菲尔兹眼珠一转,走到泡利面前说:“请允许我向你介绍我的朋友,弗里曼·戴森。”泡利说:“哦,那不要紧。他不懂德语。”我当然懂。这是一个良好的开端,我们从第一天起就成为了朋友。

你还认识罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer),他在洛斯阿拉莫斯工作结束后不久就来到了普林斯顿。我听说他是一个真正有天赋的领导者,至少在管理曼哈顿项目的时候是这样,而且可能当管理者比当科学家更出色。这是真的吗?

我不知道这是否属实。他在科学上做了一件真正重要的事情,那就是黑洞理论。他真正发现了黑洞,这被证明是极其重要的。那是在1939年与他的学生哈特兰·斯奈德(Hartland Snyder)一起完成的。他们发展了关于黑洞存在原因以及如何形成的理论,他把一切都搞对了。从本质上讲,他是黑洞这一概念的提出者,而且这一预测被证明是正确的。

可悲的是,这篇论文是在1939年9月1日发表的,那天是希特勒入侵波兰的日子。所以整个世界都在关注波兰而不是奥本海默。这项工作不知不觉地被遗忘了,奥本海默本人也对它失去了兴趣,后来再也没有捡起来过。这个工作从他的生活中消失了,这是一种遗憾。他本来可以用它做更多的事情,而这一切不得不在20年后重新进行。他是一个大科学家。奇怪的是,他所做的真正伟大的事情并不是他想做的。他想做粒子物理学,对天文学不感兴趣。总之,事情就是这么发展的。你永远不知道你最终会因为什么而出名。

奥本海默接管普林斯顿高等研究院后,你一定更了解他。你对他有什么印象?

我的感觉非常复杂。他是我的老板。他是一个非常喜怒无常、难以捉摸的人。他可能会突然很热情或很冷酷,你永远不知道你要面对的是哪一种。他有时非常友善,有时却异常严厉。我来到研究院时家里有些问题,从个人层面上讲,他很乐于助人、慷慨大方。他是一个非常好的朋友。另一方面,他在科学问题上有时过于武断。他会非常迅速地判断出某人不够优秀,然后就没有然后了。这方面有一些不好的例子。

莱昂·库珀(Leon Cooper)来到普林斯顿研究院时还很年轻,他有一个疯狂的想法,认为他可以理解超导,这是当时未解决的大问题之一。库珀认为超导与电子对有关,而奥本海默说这完全是胡说八道。库珀试图把他的超导理论讲给大家,而奥本海默一直打断他,告诉他为什么这是胡说八道。他认为库珀不好,所以库珀离开了研究院,去了伊利诺伊州,在那里他遇到了巴丁(John Bardeen)和施里弗(Robert Schrieffer),他们三人提出了正确的超导理论,这实际上是库珀的想法。他们一起获得了诺贝尔奖,库珀算是报仇了。

你说的都是现代物理学的巨人,我们今天所知其中一些是物理学的缔造者。那似乎是一个科学的黄金时代,我称之为英雄时代——关于现实本质的重大发现在这一时期被揭示了。你是这样认为的吗?

是的。当然,真正的黄金时代是20世纪20年代,当时量子力学被发展出来。量子力学在20年代是一场更大的革命,比我参与的50年代发生的事情大得多。我们的时代有点像白银时代,但它仍然是一个做物理学的好时候,大多数聪明的孩子会投身物理学。对年轻人来说,那是一个非常激动人心的时代。有很多工作机会,而且这个领域正在迅速扩大。任何二流的物理学家都可以做出一流的工作。那是活跃在物理学的最佳时期。三流的物理学家可以做出二流的工作。

这也是某些科学家成为真正英雄的时代。首先是爱因斯坦,也有像费曼这样的人物。今天在科学界,我们还有这样的英雄吗?

我想说的是,他们现在大多都进入了生物学领域。生物学发展非常快,因此曾经想成为物理学家的人现在倾向于成为生物学家。如今理论生物学比过去更像一门真正的学科,其实很多计算机科学家在做生物学。数学和生物学之间的界限不再那么清晰了。我想说这就是年轻人的所在。他们现在正享受着和我们50年前一样的好时光。

我们仍然没有一个统一的物理理论。有描述恒星和行星的经典世界,也有描述原子和电子的量子世界。没有人能够将这两个世界结合到一个理论模型中,这是否让你感到困扰?

对某些人来说是这样。对我来说,这是件值得高兴的事。我更喜欢有两个宇宙而不是一个。我认为经典世界是真实的,量子世界也是真实的。妙的是,尽管它们是如此的不同,但它们却能很好地共存。我喜欢这种差异。我总是希望它们不会被统一,但最终大自然会给出答案。

多年来,你结识了许多伟大的科学家。是否有某些性格或智力方面的特质能使一个人成为伟大的科学家?

这从来都很难定义。他们都是不同的。我会说他们在年老时有一种变得有点疯狂的倾向。他们失去了一种分寸感(sense of proportion)。这就是玻尔的不寻常之处。他一直保持着他的分寸感,直到最后。

你会愿意冒着声誉扫地的风险去追求疯狂的想法吗?这就是导致重大突破的原因吗?

首先,无知(ignorant)是有益的。我做得最好的时候就是我最无知的时候。知道的太多反而是一个很大的障碍。特别是如果你已经教了一些年书,事情就会在你的头脑中固定下来,不可能跳出这些条条框框去思考。我很幸运,没有上过任何物理学课程就跳到了物理学领域。在那之前,我只是一个纯粹的数学家。

伟大的科学家也自然是颠覆者吗?

是的,毋庸置疑。为了创造新的东西,你必须破坏现有的东西。当然,你需要良好的品味。如果你不分青红皂白地破坏,那就一点用都没有了。这就是直觉的作用——知道旧建筑的哪些部分应该被拆掉。

物理学是年轻人的游戏吗?似乎大多数伟大的发现是由40岁以下甚至30岁以下的人做出的。

这在理论物理学中是对的。实验家可以做更长的时间,有时到了老年还能保持很高的生产力。那是一个非常不同的行当。对于理论物理学,我想你需要无知。一段时间后,你会认为事物就是已知的那样。

我以为你会说我们在年轻时有更多的脑力。但你的意思是,问题在于我们太固步自封了。

我想是的。当然,我不知道如何衡量脑力。我的大脑当然运转得更慢了,这是相当明显的。我无法判断我以前比现在要聪明多少。

在你自己的职业生涯中,是否有某个特定的时刻,你不再做你曾经做过的那种数学和物理学,而是决定去研究一个不同的方向?

是的,转折点是在45岁左右。中年危机是当你突然意识到自己已不如学生聪明了。在那个时候,我决定后半生主要是写书而非做计算,这是一个明智的选择。大多数人那时都成了管理者或去做其他事情。你必须找到另一个行当,而不仅仅是思考。

你写的东西范围很广——不仅仅是科学,还有文学、人文,甚至还有上帝。你形容自己是参与教会活动的信徒(practicing Christian),但并不信教。你有一个形而上学的思维框架吗?

不,一点也不形而上学,但我有很强的社交人格。我喜欢朋友。我喜欢成为一个社交团体的一部分。这不是形而上学,是非常实在的东西。对我来说,宗教就是去教堂,有一起去教堂的朋友,唱着音乐,听着颂词。这是你和人们一起做的事情。我不再去教堂了,但我和我的女儿在一起非常开心,她是长老会的牧师。我将她视为我与那个世界的联系。

今天人们对科学家的看法与你在20世纪30-40年代开始当科学家的时候相比如何?

好吧,看法是循环往复。当我在30年代长大的时候,科学真的不受欢迎。科学要对第一次世界大战的恐怖负责,特别是化学战。那是非常可怕的,而且在人们的心目中印象深刻。我上高中的时候,只有那些笨孩子才会去学科学。如果你真的有能力,你会去学拉丁文和希腊文。如果你是二流学生,你会去学法语和德语。如果你是三流的,你才会去学科学。在某些方面,时代已经改变。我认为人们对科学的评价很低是由于技术的滥用,现在的问题是核武器而不是化学武器;公众对遗传学也非常不信任。

你认识很多从事原子弹研究的人。许多在洛斯阿拉莫斯的人说那是他们生命中最激动人心的时刻。然而,这是一个深深的讽刺。他们的工作造成了我们所见过的最大的破坏。

那都是事实。那些人是我的朋友。我一生都在努力处理战争与和平的问题。当我不做科学的时候,我就在担心战争与和平的问题。当然,这是一个长期存在的问题。上世纪30年代,在我十几岁的时候,情况特别糟糕,因为我们不得不对付希特勒,这比我们目前面对的任何事情都糟糕。世界被划分为各个国家,这绝对是一个巨大的问题,我们都在互相残杀。但我们社会的整个基础是拥有各种文化和语言,对此我也感到欣慰。这种多样性是使人类如此有创造力的原因,问题就是如何调和这两个方面。

从根本上说,对于人类,你是一个乐观主义者吗?

是的,这来自于在1930年代的成长经历。在许多方面,1930年代是黑暗的,比今天的情况要糟糕得多。人们不记得了,但英国曾经一切都被烟尘覆盖。当我去伦敦的时候,衬衫的颜色会变黑,因为空气中的烟尘太多了。现在的英国比那时干净多了,美国也是。我第一次到洛杉矶的时候,那里充满了雾霾。另外,30年代的经济问题比今天严重得多。最重要的是,我们直面第二次世界大战。我们都很清楚希特勒是什么货色,以及我们将不得不与他作战的事实,而且我们可能无法活下去。这就是我的成长经历,那时比我们今天的有些战争要糟糕得多。

本文译自 Steve Paulson. My Life with the Physics Dream Team,原文地址为https://nautil.us/my-life-with-the-physics-dream-team-5521/



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