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近日,在首部科普作品《随椋鸟飞行》中文版正式上市后不久,2021年诺贝尔物理学奖得主乔治·帕里西与B站知名UP主Zhan |、中国科学院理论物理研究所研究员金瑜亮一起,畅谈科研与生活的感悟。

帕里西坦言,研究椋鸟的问题非常有趣。基于动物的集体行为,研究的群体可以是椋鸟、虫子,还有移动的马群、牛群等,但研究不限于动物。对复杂系统的研究也是人类群体行为关系的隐喻。

在首部科普作品《随椋鸟飞行》中,乔治·帕里西也大方地与我们分享了研究课题的缘起、思考过程与方式、解决中的各种试错,以及令人醍醐灌顶的感悟。这些宝贵的经历,天马行空的思维,妙趣横生的讲述,再次刷新我们对科学家的认识。

获得诺奖的心情如何?走向科学道路的原动力是什么?如何平衡事业与生活?休息时间做什么最能放松?谈恋爱会耽误学习吗?……来自诺奖得主新鲜热辣的趣问趣答,我们对人生和世界的疑问与迷茫,都能在本次对谈中找到真诚而深刻的解答。

以下是对谈内容的精彩回顾。

采访 | Zhan |、金瑜亮 受访 | 乔治·帕里西

01诺奖与复杂系统

Zhan |:您得知获得诺贝尔奖的时候,正在做一些什么,当时的心情是怎样的?

乔治·帕里西:获得诺贝尔奖是件极其令人喜悦的事情。从某种意义上说,诺贝尔奖好似一面玻璃橱窗,其中展示了这个时代物理学界公认的一些重要成果,同时也肯定了我和整个物理学界对复杂系统的研究。获得诺奖一事也促进了统计力学的发展。得知获得诺贝尔奖的那天,我看到数不清的人一同欢欣雀跃。数百名物理学家在巴黎高师聚首,一起干杯庆祝。

Zhan |:您觉得您获得诺贝尔奖是意料之中的一件事情吗?

乔治·帕里西:我在《随椋鸟飞行》这本书中提到过,有一个问题曾经困扰了我25年。我对这个问题一直非常感兴趣,本可以解决,也做好了一切必要的准备。遗憾的是,出于一系列原因,我还是少了一点灵感。我犯了一个概念上的错误,即一些先入为主的印象。这些“成见”会阻碍我们探索真相。但从另一方面来看,有时候也是这些“成见”引导我们往正确的方向上走。就这方面而言,这可能跟运气有关。不过与其称之为碰巧的运气,不如说是获取正确灵感的能力。如果本身不具备这种能力的话,他人也无法给予。

Zhan |:您是因在复杂系统方面的贡献而获得去年的诺贝尔物理学奖。但是复杂系统对于普通人来说是一个非常晦涩难懂的概念。之前我学相对论的时候,他们解释“动钟变慢”,说在一个赤道上的火车里时钟会比在两极的走得慢,这个例子其实是让普通人能非常清晰地了解相对论的意思。对于复杂系统而言,有没有这样精妙且小小的例子呢?

乔治·帕里西:如果你拿起一杯水,一杯水一点也不有趣对吧。但是如果观察一只动物,比如一只能吃、善跑、爱玩、贪睡的狗,它会有一系列的行为,每个行为差异很大。复杂系统的主要特点是能够做出差异很大的行为。对比一杯一成不变的水,你们应该能有所体会。因此就这点而言,我们周遭环绕着各类的复杂系统,我们人体本身就是一个复杂系统。我们的头脑也是一个复杂系统。如果头脑是个简单系统的话,我们就没法思考了,记忆也不复存在了。

所有有生命的系统都可以被称为复杂系统,因为复杂系统能迅速适应周围环境的变化。一只狗睡着了,但听到一点儿风吹草动,它就会马上醒来,因为对它而言这些噪声可能是危险信号。复杂系统涵盖的范围非常广,每个系统都以自己的方式呈现出来,很难用一个标准来统一所有复杂系统。每个人可以选择一个复杂系统开始研究,再慢慢向前推进。


金瑜亮:您在物理学的很多领域都做出不少贡献,比如高能物理、粒子物理。近年来,您为什么会把主要研究兴趣转移到统计物理和复杂系统方面呢?您是觉得这些领域的问题更具有挑战性吗?

乔治·帕里西:谢谢你的提问。我们在复杂系统方向上遇到了很多挑战。因为我们得把物理学和生物学结合在一起,而且我们采集了大量生物学相关的数据,比如基因组数据。同样很重要的还有人工智能的技术,这个领域在全球也很火。如果你们去浏览一些重要的互联网平台,比如谷歌、亚马逊、脸书、图享(Instagram),你们会发现深度学习在人工智能领域已经占据了主导地位。人工智能在各个方面都变得越来越重要,比如alphafold(注:一个基于人工智能的蛋白质结构预测工具)用于研究蛋白、发现新药。

从某种角度看,这也算是一种挑战。因为研究过程中存在很多当时悬而未决的问题,我们借这个机会是有可能弄清楚这些问题的。物理学和其他很多领域中,依然存在着很多值得推进的问题,我们可以向无穷小极限和无穷大极限的方向推进。量子方向也可能和复杂性交叉,复杂系统也有很多方向等待我们去研究。

金瑜亮:您提到了人工智能,也指出我们现在都看到人工智能在发挥作用,但不知背后运作的机理,就好像个黑匣子一样。您觉得,物理学家未来能在解决这些问题上做出什么贡献呢?会不会有一天,我们能通过物理学的角度诠释机器学习背后的原理?

乔治·帕里西:我认为可以。我们可以用物理学的知识,如热力学分析来计划、分析、解释周围发生的事情。我们可以通过大量已知的案例,来分析和了解一些可能的、未知的领域和一些原本了解不透彻的问题。我们物理学家能够做出一定贡献。

我在林琴科学院参加了一个会议,遇到了Yann LeCun,他是Meta(Facebook)副总裁,负责人工智能领域。他说起初我们没法真正理解深度学习为什么运行,因为一个人能够思考,也就应该学习。我指的是,这个学习的关键在于就是你给机器一些样本,机器学习并作出反应,机器做出的反应并不限于学习的样本。本质上来说,深度学习推动着机器学习。我认为十年后我们会更好地理解这些机制发生的原理。

Zhan |:网上有很多说法,说当今现代世界的物理发展已经接近瓶颈。您作为走在物理行业最前线、最前沿的人,对这种看法的观点是什么?

乔治·帕里西:时至今日,我们能看到物理学一直在发展着,虽然有人觉得我们在物理学上没什么可为的了,实际上还有很多很多可以研究的。近年来所有一系列意外的发现,例如引力波的发现,使我们学科的视界一直在拓宽,越来越广。此外,我们在材料物理学上也有所创新。正如复杂系统物理的研究所取得的成果,我一直深信,我们探索科学的范围越广,我们了解的世界就越多,新的可研究的问题也越来越多。

我们现在正通过实验中的引力波来倾听宇宙的声音,这中间包含了很多信息,如果我们有了可以用于探索的新望远镜,我们就会拥有一系列新信息,物理学将继续打破这些信息壁垒,提升理论物理学家整合信息的能力,这样他们就能更好从事理论研究,随着时间的发展形成新的理论,并加以解释。

 

02诺奖大师的灵感来源是?

Zhan |:在您的《随椋鸟飞行》这本书中,您说到鸟类激发了您的创造灵感,您好像是一个在生活中可以随时随地迸发灵感的人。

乔治·帕里西:研究椋鸟的问题非常有趣。这个问题研究的范围很广,我们研究的是动物群体的行为。也就是说,基于动物的集体行为,这些群体可以是椋鸟、虫子,还有移动的马群、牛群等等。但总的来说,我们的研究不限于动物。举个例子,其实我们的研究问题始于细胞活动,比如组织的形成,干细胞环绕在组织周围,开始形成新的组织。

我们发现了这些行为之间的联系,这很重要,对生物学而言,这一发现也很重要。从另一方面看,这项研究也是人类群体行为关系的反映,这种群体行为并不一定得是物理上的,比如想想时尚体系、给孩子取名,这些都是很重要的。

Zhan |:您年轻时开始走向科学道路的原动力是什么?是突然发现您有这个天赋,还是说不知不觉间走上了科研的道路?

乔治·帕里西:对我来说,从事科研道路的原动力有两个方面。第一是一种强烈的好奇心,我想了解这个东西究竟是什么。第二是自信,相信我自己,我非常认可自己的能力,还有愿意去尝试。另一方面,这也是一种自我认同的意愿。另外,最关键的是,我们在研究问题的时候得真的觉得有乐趣,享受钻研的过程,这或许才是最重要的一点。

当我成为第一个弄清某原理的人时,我特别有成就感,也不仅是成为第一。或者说某一瞬间只有你自己知道,其他人都不知道,甚至你的同事都不知道,这种感觉非常重要,能够帮助你的科研之路。这点是基础,很关键,因为你可以把发现讲给周围的人听,这样大家都能知道你的发现,有些人也许就能把你的发现当作未来研究的出发点。

Zhan |:昂贵的科学设备和个人的灵感之间,哪个对当今科研进步的作用更大一些呢?

乔治·帕里西:我认为,灵感的作用十分重要,研究设施也不可或缺。也就是说,一个人脑海中想到一个主意或一个概念,而且已经是易理解、可论证的了,但可能最后发现这只是起点,即使这个起点的方向是正确的,我们还需要在实验室进行后续大量的实验和案例论证。

因此,让灵感引导实验工作这很重要,但光靠灵感肯定没有办法得到最后的成果。举个经典的例子,牛顿被苹果砸到后,突然有了一个关于重力的灵感,但这一灵感依然耗费了他许多年的时间进行实验,去验证万有引力的猜想是正确的。

 

03要工作也要松弛感

金瑜亮:您来过中国很多次,比如中国科学院理论物理研究所等。您甚至告诉过我为了来中国您甚至自学了一年中文,对吗?我想问问您对中国的印象如何。

乔治·帕里西: 中国是一个我非常喜欢的国家。我爱中国书法。你能看到,我手上拿着的就是一支写书法用的毛笔。这幅字出自我手,不过,这当然称不上一幅好的书法作品。我也很希望尽快去中国旅游。

Zhan |:在我们国内对于西方科学工作者有很多不同的想象。有一种说法是西方的科研工作者待遇很好,还有一种说法是西方科研工作者的待遇和水管工人差不多。以您对科研工作者薪资的理解,您觉得更贴切于哪一种情况呢?

乔治·帕里西:科研工作者的薪资差异很大,就如同大学教授的收入差距。各个国家付给科研人员的薪水也有差异,有些国家给科研工作者的待遇很突出,可能是美国或瑞士,而其他国家,比如意大利,相较于欧洲其他国家给科研工作者的待遇没有那么高。不过我认为,薪水待遇并不是我们成为科研工作者的动机,如果某些人能力很出众,他们可以去私人机构任职,在私人机构从事其他研究,那就不仅限于研究了,薪水自然比科研人员高很多。

对科研人员而言,重要的是选择自己感兴趣的岗位和方向进行研究,而且需要有自身的能力从事相关的科学研究。重要的与其说是科研人员的薪水,不如说是科研经费,因为一个科研项目通常耗费很大。

Zhan |:您在休息的时候,会选择哪些娱乐方式呢?此前有采访说您很喜欢跳舞,您还有其他日常的休闲方式吗?

乔治·帕里西:其实我的休闲方式也是随着时代的变化而在变化。比如,有些年,我最喜欢的放松方式是滑雪,一年中我会选两三个星期出去滑雪。近些年我也不常滑雪了,因为我背部不适。现在我更喜欢长时间的散步,走一两个小时,这种方式特别有助于我放松。

跳舞也是我特别喜欢的活动。跟随着音乐和谐的节奏翩然起舞是一件非常令人放松的事,因为当跳舞的时候一个人会去思考,比如右脚放在左脚前面五公分、右脚起跳到一定高度。我觉得这和有个活动很类似,不过我没尝试过。通常在清晨,在中国的公园里,这种活动很常见,一群人在公园里面步调一致地晨练。晨练者组成了一个集体,所有人一起做相同的事情,这点令人很放松。因为,每个人会听着音乐、找节拍,不知不觉沉浸在优美的音乐中,身体也不自觉地合着音乐舞动。


帕里西跳民族舞(图源网络)

Zhan |:我们现在回归一些当今年轻的学生关心的问题。在中国,很多人会觉得上学期间谈恋爱,会耽误学习或者耽误科研,您对这样的观点是怎样的态度?

乔治·帕里西:我认为每个学生都有自由恋爱的权利,这是种非常重要的“分心”。因为在恋爱过程中的一些经历有助于人格的塑造。我们应当避免的情况是,我们形成了自己的人格,但到了某个年纪突然崩溃了,遇到了各种各样的危机。这种“分心 ”我认为对人格塑造很重要,我认为谈恋爱绝不会是一种阻碍。相反,这就是件再自然不过的事情了。

Zhan |:现在的学生很多会选择打电子游戏来作为一种放松自己的方式,您认为电子游戏对于当今学生作为一种休闲方式的态度是什么?

乔治·帕里西:我认为,我也绝对相信,放松是必要的。因为没有放松的话,压力就会过量,过重的压力负担会导致工作效率降低。换句话说,人们得身处一种略微松弛的状态。就我而言,对于学生选择何种方式放松,我本人不设限。脑力劳动本身需要极强的专注力,但这种高强度的专注必须配合定量的休息和放松。太多压力、太多复杂的事情压在身上,对我们没有好处。

Zhan |:如果让您对当今的大学生提一条建议,您觉得对于当今大学生什么是至关重要的?

乔治·帕里西:我认为对于当今的大学生最重要的,是能够充分认识到自身的才能,发现自身的爱好有哪些,发现在哪些方面自己能够做得更好,充分挖掘自身的能力,也就是说,认识自己。每个人做事的态度可能差别极大,比如有的大学生擅长电脑编程,有些人擅长用纸和笔进行演算,有些人做手工很厉害,或喜欢做实验,有人总结归纳能力很强,或善于用数据分析设计实验。显然,大学生要试着去发现哪些是自身的才华,且一定不要对自己抱有成见,因为你们必须探索一切可能尝试到的。然后自然而然地,会朝着自身有能力的方向不断迈进。每个人都会想办法做好自己正在从事的事情。很多能力来自练习和学习,不过,还有一小部分能力是天生的。因此,我们应该对这两种能力都有一定了解,然后找到自己能够做得更好的那份能力。
 

本文经授权转载自微信公众号“中国科学院理论物理研究所”。

 

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返朴

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溯源守拙·问学求新。返朴,致力好科普。

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