作者:韩扬眉 孟凌霄 来源: 中国科学报 发布时间:2024-10-10
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爱德华·威滕:
被授予数学界最高奖的物理学家

爱德华·威滕   戚金葆/摄

爱德华·威滕(中)获得2024年度基础科学终身成就奖。清华大学丘成桐数学科学中心供图

■本报记者 韩扬眉 孟凌霄

瘦高的爱德华·威滕拿着笔记本快步走进约定好的采访间,脸上挂着他标志性的微笑。条纹POLO衫配牛仔裤的衣着,让他看上去远没有实际年龄73岁那么大。

爱德华·威滕身上有很多“标签”:

曾经的文科生——本科主修历史学和语言学,梦想成为记者或从政,曾加入美国前民主党总统候选人乔治·麦戈文的竞选团队。

获数学大奖的物理学家——1981年,爱德华·威滕证明了广义相对论中的正能量定理;一年之后,他发现了物理中的超对称与莫尔斯理论的巧妙联系;20世纪80年代末,他开创性地提出了拓扑量子场论,用物理中的量子场论技术得到低维流形中的拓扑不变量。因为这些跨领域的卓越贡献,他于1990年获得数学界最高奖菲尔兹奖,是迄今为止唯一 一位被授予菲尔兹奖的物理学家。

爱因斯坦的后继者——爱因斯坦广义相对论中的一个重要问题是正能量定理的证明。1981年,爱德华·威滕利用源于物理中经典超引力的思想,对正能量猜测给出了一个十分简洁而直观的物理证明。同行认为他是“爱因斯坦的后继者”。

对于这些“标签”,爱德华·威滕笑着让记者“别当真”。他坦承,自己大部分时间都在困惑中度过。而面对困惑,他会让自己休息,或者换一个简单但同样有趣的问题思考。他认为,我们大多数人应“灵活地确定目标,寻找机会,这样才会做得更好”。因为鲜有人能像数学家安德鲁·怀尔斯一样,8年什么也不做,只想证明费马大定理并取得成功。

爱德华·威滕确实是个天才科学家,但他也承认自己本科期间走了弯路。也正是这段弯路,让他发现了自己在数学、物理领域的天赋,并通过潜心钻研成为弦理论和量子场论大师级科学家。

在他看来,没有所谓从事科学研究“最好的年龄”。他自认为在44岁左右才取得了重大突破。爱德华·威滕还在不断地学习,45岁学网球、快70岁学钢琴……

接受完采访,他快步走向1公里外的会场,那里有一场关于几何分析与广义相对论研究的报告。

以下是《中国科学报》对爱德华·威滕的专访。

44岁左右做得最好

《中国科学报》:你在历史、政治和理论物理等领域都有涉猎,是什么促使你作出跨界选择的?

爱德华·威滕:多数情况下,人在年轻的时候并没有意识到自己的天赋所在。如果我在本科时期就学习物理和数学,那会更容易些。但我很幸运地做出了改变。我发现在做那些事情上(文科)没有那么多天赋,并意识到自己更适合物理学。

《中国科学报》:你被大家认为是天才型学者,在你的人生中,有没有迷茫、困惑过?你是如何应对和克服这些挑战的?

爱德华·威滕:首先我不会承认自己是天才(笑)。我向你保证,我大部分时间都在困惑中度过,我想几乎所有研究者都是这样的。要找到正确的问题很难。即使你找到了正确的问题,大多数时候你也不知道该怎么做。所以,大多数的情况是,早上来到办公室,一天结束了,什么都没发生。

在研究毫无进展时,我会暂停手头的工作,换一个稍微简单但同样有趣的问题。这也许会让我在无所事事的几个月后取得进展,也能帮助我更好地理解之前做的工作。就像2023年春天,我休息了一段时间后,有了一个很有趣的想法。一旦被卡住了,我就去休息。

最近,我最感兴趣的是引力和量子力学之间的关系。然而,在过去的几个月时间里,我在这方面没有取得太多进展。所以我休息了一段时间,转而研究与弦理论在特定类型时空中的行为相关的课题。

《中国科学报》:许多人认为35岁是一个年龄门槛,你认为科学研究有“最好的年龄”吗?

爱德华·威滕:每个科学家的情况都不一样,就我而言,我在1994年和1995年做得最好,而当时我已经四十三四岁了。

每10年就有一个亲密的合作者

《中国科学报》:你曾掀起弦理论的两次革命,请问是什么样的学术环境或个人特质帮助你取得了这样的成就?

爱德华·威滕:我很幸运能在正确的时间和地点与合适的人合作,尤其是我在1994年和1995年的工作,也就是你提到的弦理论工作,部分是我和同事内森·塞伯格合作完成的。我们研究的问题不是我一个人就能解决的,所以我很幸运能找到合适的合作者。

我只是发现了一些不错的线索,但有时记者会夸大我的贡献,其实工作是由许多研究者共同完成的。我做研究将近半个世纪,50年里有四五个亲密的合作者,这意味着大约每10年就有一个。

《中国科学报》:你与中国科学家有过许多合作经历,比如著名理论物理学者文小刚曾在你的指导下学习超弦理论。你对中国合作者的印象如何?

爱德华·威滕:我和许多年轻有为的中国学者合作过,他们曾在美国普林斯顿大学学习过。

文小刚曾是我的学生,那时他正在研究弦理论和粒子物理学。他所做的值得关注的工作是关于弦理论中的磁单极子。实际上,我们共同获得了与分数电荷相关的发现。我认为这是一个有趣的结果。

后来文小刚去美国加州大学圣巴巴拉分校做博士后,那里有很多关于凝聚态物理与粒子物理关系的有趣研究。他在凝聚态物理方面最重要的工作涉及拓扑场论,这也是我参与开创的一个方向。但我只在拓扑场论在凝聚态物理应用方面做了少部分研究,主要研究是文小刚做的。

我认为文小刚是极其优秀的研究者,也是我最好的学生之一。

至于中国学者的共同特点,在很大程度上与特定的文化无关。与杰出的中国物理学家交流,就像与其他国家的杰出物理学家交流一样。

近年来,中国在理论物理领域的进步非常迅速,我相信用不了多久,中国将成为该领域的领导者之一。

“唯一的办法就是去尝试”

《中国科学报》:不少人认为理论物理研究似乎进入了平台期,你怎么看?你觉得下一个突破口会是什么?

爱德华·威滕:科学进步从来都不容易。它永远需要努力工作,也永远无法保证你能取得什么成就。我们不知道极限在哪里、不知道还能走多远。要想知道,唯一的办法就是去尝试。

至于下一个突破口,最近我被问过好几次这个问题。

我的一个想法与我一直提到的量子力学和引力的方向有关,它也许是最先可能取得突破的“黑马”——在时间依赖背景下的弦理论。不过,我们对此了解得并不多,我已经琢磨了很久,但仍有待突破。

我认为科学研究最难的就是找到合适的问题。你必须找到一个既简单又有趣的问题,既能让你取得进展,又能让你在解决问题的过程中有所学习。而这样的问题很难找到。

很少有人像安德鲁·怀尔斯那样,8年来什么也不做,一心只想证明费马大定理,并最终取得了成功。对我们大多数人来说,花8年时间执着于一件非常想做的工作,最终很可能一无所获。因此,对我们大多数人而言必须更加灵活,在某一段时间做自己能做的工作。

虽然有时候进步没有那么快,但如果你回顾过去几十年,就会发现确实发生了变化。

年轻时,尽其所能灵活地学习

《中国科学报》:在科研领域,是什么让你保持动力?

爱德华·威滕:科学研究很艰苦,但我充满好奇和兴趣。我相信,对于那些在物理和数学研究领域取得成功的人来说,虽然偶尔会感到疲倦,但保持动力并不是问题。

我的导师戴维·格罗斯曾将科研比喻为登山。意思是,偶尔我们会到达山顶,但在大部分时间里,我们都在一步一步的登山途中。虽然没有发生质变,但乐在其中。

也许10年后你问我这个问题,我会告诉你“我太累了,没时间做研究了”。但现在,我还没有失去动力。

《中国科学报》:对于有志于从事物理学研究的年轻学者,你有什么建议或忠告?

爱德华·威滕:年轻时尽其所能去学习,并且要灵活。不要对你想解决的问题抱有太多成见,要对不同的机会持开放的态度。有些人决心只解决一个问题,他们成功了。但大多数人,在大多数时候,如果能灵活地确定目标,寻找机会,会做得更好。年轻人需要应对不同的环境,对别人提出的、你想不到的新想法作出反应。

《中国科学报》 (2024-10-10 第4版 人物)
 
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