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大卫·格罗斯教授获得诺奖的成果“渐近自由”究竟是什么？杨振宁先生说粒子物理“盛宴已毕”是对还是错？2024年诺贝尔物理学奖是被人工智能“冒领”了吗？今天的青年科学家为什么那么“恐惧和焦虑”？
抖音科普创作者@袁岚峰和2004年诺贝尔物理学奖得主，加州大学圣塔芭芭拉分校科维理理论物理研究所讲席教授、前任所长大卫·格罗斯 (David GROSS）的对话在物理学最深奥的领域展开，却聊得深入浅出。话题还涉及了杨振宁、李政道、弗兰克·维尔切克等耳熟能详的巨擘大咖，听来让人获益匪浅。
从夸克到宇宙
话题始于物质的最基本粒子——夸克，“你也是由夸克组成的”，大卫·格罗斯教授和@袁岚峰调侃了一番。通常情况下，物体接近时相互作用强，远离时则弱。而在夸克的世界里，它是相反的。
关于这个反直觉现象有个常用比喻：夸克之间似乎有根橡皮筋。放松时没有张力，当你拉长橡皮筋时，两端的张力会越来越大。正是这种力量使得夸克被“永久地禁闭在质子之中”，也让我们无法分离出单个夸克。这便是格罗斯教授获得2004年诺贝尔物理学奖的发现“渐近自由”，它以及由此发展出的量子色动力学解决了物理学当时面临的巨大危机，那就是“我们无法理解核力”。
尽管当时格罗斯教授面对了包括理查德·费曼在内很多大科学家的质疑，这一“强相互作用的微观理论”还是完善了量子场论——有趣的是，最初想要“杀死量子场论”的格罗斯教授却成了它的拯救者。
基于最小粒子夸克发展而来的量子色动力学，对宇宙的研究带来了巨大好处。“如果我们把影片倒放”，就会观察到在倒流的时间中出现了一个“越来越密、越来越热”的宇宙。由于对“渐近自由”的认识，宇宙学家现在可以分析高能状态下的粒子运动。格罗斯教授认为“最初的宇宙很小，其中的物理很简单”，@袁岚峰把宇宙早期的神奇现象形象地比喻为“一锅夸克和胶子的热汤”（专业术语叫做夸克胶子等离子体）。
自爱因斯坦以来，每位理论物理学家魂牵梦萦的目标是超越标准模型，在兼容了量子力学、狭义相对论的基础上，再纳入广义相对论，创造一统物理学天下的“万有理论”——格罗斯教授也不例外。50年来他一直致力于弦论的研究。
当@袁岚峰问他进展如何时，他表示目前离精确构建这个大一统理论还很远，有朝一日甚至可能得“超越弦论”才行。这就是科学探索，“自然就是自然，不是来给我们服务的，是我们需要去理解自然”。
粒子物理的“盛宴”结束了吗？
众所周知，格罗斯教授对中国“环形正负电子对撞机和超级质子对撞机（CEPC-SPPC）”充满期待，他管它叫“超级对撞机”。
这个对撞机最著名的反对者是杨振宁先生。对他曾作出重大贡献的粒子物理，杨先生有一句论断：“盛宴已毕。”格罗斯对此并不认同，毕竟在1971年杨先生发表这个论断之后，粒子物理领域持续出现了不少成果。
格罗斯教授期待验证粒子物理的一些线索 图：quantamagazine网站 Volker Steger格罗斯教授的博士导师杰弗里·丘教授和刚辞世不久的李政道先生都是恩里科·费米教授的学生，@袁岚峰笑称李政道先生是格罗斯教授的“师叔”。过去50年中，格罗斯教授和这位“师叔”有过很多交往，对这位“充满能量、思想和奉献精神”的前辈十分崇敬，尤其强调李政道先生是“中国粒子物理和高能物理之父”，对中国科学的发展贡献巨大。
格罗斯教授和中国物理也深有渊源，离开卡弗里理论物理研究所所长职位后的12年里，他花了大量精力为中国科学院理论物理研究所提供帮助。格罗斯教授对中国抱有深深的期待，在弦论研究中“有一些重要线索”需要等待超级对撞机的验证，“我希望继续跟上粒子物理正在发生的精彩故事”。
2024年诺贝尔物理学奖“发错”了吗？
在普林斯顿大学，大卫·格罗斯教授和凝聚态物理学家约翰·霍普菲尔德教授的办公室只隔了两扇门。20年来，他们是时常碰面的老朋友、老同事，所以霍普菲尔德教授获得2024年诺贝尔物理学奖令格罗斯教授也“深感自豪”。
格罗斯教授并不认同“诺贝尔物理学奖颁给了人工智能”的说法，他认为“诺贝尔物理学奖第一次因为一项发明而非发现，颁给了一位理论物理学家”的表述更精确。因为获奖成果霍普菲尔德模型“是一个来自凝聚态物理的概念”，而它的神经元网络影响深远，成了人工智能机器学习、大语言模型的重要组成部分。
基于霍普菲尔德模型，2024诺贝尔物理学奖另一位得主杰弗里·辛顿教授发明了玻尔兹曼机——它是以另一位理论物理学家的名字命名的。
“关于自然的任何事物，最终都是基于物理”，格罗斯教授总结道。因此，当辛顿教授汲取了一位统计力学物理学家的思想并以玻尔兹曼机的名字致敬，是十分自然的。大自然并没有学科的分野，作为认识世界的一种概念框架，物理对太多领域都产生过深刻的影响。
大佬也怕写作
大卫·格罗斯在13岁时读到了由阿尔伯特·爱因斯坦和利奥波德·英菲尔德合著的《物理学的进化》，从此决定成为一名理论物理学家。半个多世纪后格罗斯教授依然惊叹科普书籍“不可思议的重要性”。
爱因斯坦和英菲尔德合著的《物理学的进化》改变了格罗斯的人生 图：AbeBooks但格罗斯没写过什么科普著作，他热爱计算但害怕写作，对他来说写作是一件“困难而痛苦”的苦差事。在写作这件事情上，出版过科普著作《量子信息简话》的@袁岚峰就很有心得了，格罗斯教授的得意门生弗兰克·维尔切克教授同样如此，“弗兰克出了很多书，他享受写作。”
格罗斯教授有着非常成功的导师生涯，他的学生包括了与他分享了诺奖的弗兰克·维尔切克教授以及菲尔兹奖得主、弦论领军人物爱德华·威腾等很多优秀科学家。
他谦逊地认为这是他的幸运，因为“如此优秀的学生们选择了和我合作”。当第一个研究生维尔切克到来时，格罗斯教授本人也只有30岁，是一位意气风发的年轻教授，“物理的一个伟大之处，是可以和年轻人合作，从而让你也保持年轻”。
不要偏执，不要恐惧
大卫·格罗斯教授在普林斯顿大学获得终身教职的时候只有30岁，而且是在他发现“渐近自由”之前。当时格罗斯教授还没什么重要的科学发现，但普林斯顿的导师们都很聪明，“他们有识别年轻人的眼光”。
年轻时代的格罗斯意气风发 图：Nobel Prize官网但属于那个时代的幸运一去不返了，如今30岁左右的青年科学家获得终身教职、申请科研经费都要困难得多，青科也成了一个焦虑不安的群体。
格罗斯教授忧心忡忡地发现，世界各地青年科学家的状态“都太偏执”，他个人将其归因于社交媒体、移动互联网的发达，可能是“每个人知道每件事”的信息过载造成的。同时，很多青科似乎生活在“恐惧”中，他们成天琢磨事务性工作，“我还得做点什么”“投稿《自然》的论文是否这么写”，却不再“享受自我，从科研中获得乐趣”，也就失去了创造性的动力。
“我们年轻时代没这么纠结”，格罗斯教授总是苦口婆心，劝身边的年轻人不要恐惧，别被吓倒，但收效甚微，这也许就是“时代发展中糟糕的部分”。
科学终究不是由那些事务性工作决定的，而是由问题驱动的。
格罗斯教授依然希望鼓励大家提问，持续地提问。很多重大发现原本应该提前20年就出现，但当时就是没有一个人去问那个正确的问题。
“提问是无法被教会的，教人们不许提问却容易得多。不幸的是，我们的教育很多时候就在做这样的事情”。
节目链接：https://www.douyin.com/video/7445150490125487396
编 辑 | 秣 马
责 编 | 小 文
