當地時間2025年4月5日,突破獎基金會在美國洛杉磯宣布了2025年度各獎項獲獎者。本次共頒發6項突破獎(生命科學3項、基礎物理學1項,數學1項,基礎物理學特別突破獎1項),每項獎金300萬美元。其中,特·胡夫特(Gerard 't Hooft)因“對規范理論和標準模型的基本性洞見”而榮獲基礎物理學特別突破獎。
特·胡夫特還是諾貝爾物理學獎獲得者、沃爾夫物理學獎獲得者,在規范理論、黑洞、量子引力以及量子力學基礎等領域做出了重要貢獻。接下來,讓我們聆聽特·胡夫特講述他是如何走上科學之路的。
駕馭物理規律是我兒時的夢想。汽車、自行車、無線電都是深諳自然界運行機制的人發明的,他們為何做得到?我以為,要有所創造發明,必須練就一雙洞悉自然奧秘的慧眼。就說輪子吧,它算得上一大奇跡。借助輪子,人能夠減少在平面上運輸重物的許多阻力,使移動變得更加容易。輪子多半是由某位不知名的創造者發明的,我真羨煞這位先賢!同時也很想知道,他是怎樣做到這點的?要是輪子還沒發明出來,憑我的聰明足以發明它嗎?想來想去,覺得還是不太可能。
諸如此類的想法不時在我年少的頭腦中涌現,令我怦然心動。我想,世上還有許多未被發現、發明的事物,留給我的機會肯定少不了。比方說,并非所有的疾病都找到了治療方法;引力無法被消除;還沒有人登上月球;原子內部據說存在著極大的相互作用力,但與此相關的眾多“最小的粒子”尚未被很好了解;地球上曾生活過一些叫作恐龍的巨型怪獸。毫無疑問,還有很多未解之謎等待著我們去探索,而可能的話,我全都想發現。涉及自然規律的事情有個優點,那便是它們都崇尚客觀公正。自然規律面前人人平等,任何權力都無法改變。這與人類社會的習慣、規則頗為不同,如說話要有禮貌,吃飯要用刀叉,為人要守規矩,而且應當上學,必須刷牙等等。凡此種種的社會規范,可能在沒有任何征兆的情況下,一夜之間便遭更改乃至顛覆;自然規律卻不然,它的客觀性固有天成。再則,自然規律合乎邏輯,彼此間不會自相矛盾,這也是社會規范不能企及的。
年少時最值得慶幸的是遇上了幾位好老師,他們引領我進入數學的殿堂。若要描述自然規律的話,數學無疑是最好的語言。與日常使用的語言相比,數學的特點和優點是顯而易見的。數學描述確實之事,如1/2 + 1/3 = 5/6,任何人無法改變。運用數學還可以描述數和幾何圖形的許多性質。構造一個三邊之比為3∶4∶5的三角形,則其中必有一個角為直角,數學的重要作用在此不言而喻。我渴望揭示自然奧秘,因此必須學好數學。
我中學的許多朋友似乎不太關心這檔子事,但我并沒有任何動搖,我的數學成績一直非常好。進入大學時,我自認為已掌握了不少物理知識,不過實際上仍有許多東西需要學習。借助于數學,運用起簡單的機械運動定律來遠比過去得心應手。關于原子,要學習的知識也很多。有一門反映微小粒子運動規律的課程叫“量子力學”,它所依賴的是更為復雜的數學。自然界莊嚴的邏輯深深地隱藏于數學化的物理中,其所蘊蓄的自然之美遠超出我曾想象的程度。
確實,自然界有極多的奧秘等待我們去追尋,甚至直到今天仍有眾多未解之謎召喚著每一位立志獻身科學的研究者去探索。這是一項長期而艱巨的任務,需要動員最廣泛的力量,不能僅僅依靠少數天才的靈感和聰明。
科學發現能令人衣帶漸寬而終無悔意,它會使你樂此不疲、欲罷不能。科學發現無論大小,每一項都自有其迷人之處,有時甚至讓你不敢相信自己的眼睛。例如,我通過數月研究提出了一個方程,它最終被認為能精確描述自然界中的幾種基本相互作用,那可是我夢寐以求卻不敢奢望的意外結果!事實上,當時我還沒有徹底了解那一方程的邏輯含義。有時我會想,這么簡單的一個表達式竟能如此完善地描述實在世界?現在我們知道,情況的確如此。
狄拉克也有類似經歷。他使用純邏輯的方法推導出一個關于電子的方程,卻發現:根據他的方程,應當有反粒子存在,即存在著帶正電荷而非負電荷的電子。從這一簡單方程出發,狄拉克似乎不敢肯定地預言自然界有這樣一種粒子,因此他認為,這可能是質子。然而,其特性與質子的性質又不符。于是狄拉克覺得,也許自己還沒有完全理解相關的問題。可是后來在實驗中確實找到了這種電子的反粒子,與狄拉克描述的完全一樣。談起此事時,狄拉克不無幽默地說:“這個方程比他的提出者更聰明。”
▲英國理論物理學家保羅·狄拉克
我深知自己得助于機緣:有幸出生在一個重視好奇心、鼓勵探索的環境中,而最幸運的是,曾有一批優秀的教師點撥我,又給我以種種機會。
當今世界已經發生了天翻地覆的巨變,其中絕大多數改變都源自新的科學發現。人們已登上月球,對構成原子的基本粒子及相關的作用力也了解得更多。然而,仍有許許多多的原理和規律等待著人們去發現。我們還無法上火星旅行,暫時也還無法光顧別的行星及其衛星。原子中的基本粒子還被我們迄今尚未完全知曉的更小物質控制著,它們興許是弦、膜或其他更基本的單元。我們還不知道引力平方反比律與這些粒子是否有關。生物學家正在破解人類DNA密碼,但仍有許多疾病無法治愈。同時,人類也還不能通過改良DNA密碼或 “改寫”生物密碼而創造目前尚不存在的微生物。我們的計算機內存芯片充其量不過才達到了該領域“石器時代”的水平。
聰明的年輕人將在未來解決上述問題。與遙遠未來的智慧生物相比,我們目前幾乎還處于“恐龍時代”。如果今天的孩子立志投身充滿機遇的科學事業,完全可能成就一項項偉大的發現與創舉。科學猶如跟自然界博弈,但規則并非由人制訂。在探索自然奧秘的競爭中,只有最聰明者才可能贏得第一。僅僅數十年前,來自貧窮國家或家庭的孩子還被厚厚的“鐵幕”及歷史所阻隔,因此在發現的競爭中處于極其不利的地位。今天,這種狀況已大為改觀。幾乎所有需要的東西都能在互聯網上檢索到。即使身處窮鄉僻壤,只要有網絡,你便可能獲得眾多世界一流研究機構的最新知識與數據。
書名 :成為科學家的 100 個理由 (20周年紀念版)
?♂? 主編: 國際理論物理中心(ICTP)翻譯:趙樂靜
內容簡介
這是一部近百位世界頂尖科學家暢談學術人生的文集,其中包括30位諾貝爾獎、6位菲爾茲獎以及23位沃爾夫獎得主。他們講述自己成長的經歷,傾吐對科學、對知識的熱愛與追求,也向年輕一代道出了殷切的期盼。從收錄的近百篇文章中,能夠領略他們睿智的科學見解,品味他們多角度的人生心得,還可一瞥他們平凡而又充實的生活。
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