文汇报:他爱夫人,但更爱物理

来源:数学科学研究中心

 
他爱夫人,但更爱物理

    ——2004年诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯的科学人生

    ■撰文/本报记者蒋萍 本报通讯员王稷频 单泠 摄影/小文 卢绍庆 邢东文

    人物简介

    1941年出生于美国首都华盛顿,1966年在加利福尼亚大学伯克利分校获得物理学博士学位。1972年被普林斯顿大学聘为教授。1973年,32岁的格罗斯和学生维尔切克发表论文,揭示了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。1986年当选为美国国家科学院院士。1997年1月,担任加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的卡夫利理论物理研究所所长。

    2004年10月5日瑞典皇家科学院宣布,将2004年诺贝尔物理学奖授予戴维·格罗斯和他的学生弗兰克·维尔切克(FrankWilczek),及戴维·波利策(H·DavidPolitzer)三位美国科学家,以表彰他们对量子场中夸克渐近自由过程中的开创性发现,他们发现量子场中夸克渐近自由现象,构建适用于所有物质的“万有理论”。名词解释 弦理论

    20世纪,物理学诞生了两次重大的革命:一次是狭义相对论和广义相对论;另一次是量子理论的建立,它与狭义相对论成功地结合成量子场论,这是迄今为止最为成功的理论。然而,量子场论虽然很成功,但最大的缺陷却是无法把引力包括在其中。而弦理论有可能把量子力学和引力等知识缝合成一个无缝的整体,得出一个统一场论,把量子力学和广义相对论包容起来,使它能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。

    超弦理论是弦理论中重要的一种。它认为“弦”是物质组成的最基本单元,而这种弦的长度在10-35cm。在物质中心都有微乎其微的振动的弦,所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态。一般的物质、时空和能量,只是弦的振动。在这一理论下,人体是由一大堆弦构成,而世界也是由短得不可思议的弦组成的。物理定律是支配弦彼此之间和谐的定律。这些弦存在于十维空间,只是其中的六维被蜷缩成极小的范围,我们可以感知的只剩下四维的长、宽、高和时间。

    2004年诺贝尔物理学奖获得者美国科学家戴维·格罗斯(DavidJ·Gross)指出,弦理论是继爱因斯坦后物理学的最大发现,它也许是最终的理论,足以解释宇宙万物。“这是一种既保守又激进的理论。它只是把构成物质的从基本单位从粒子改成弦,其他的一切定律都未改变;但在这一基础上,很多相互作用就完全不一样了,它可能改变人们的时间和空间观念。”

    然而,弦理论仍然存在一些“悬而未决”的问题:比如宇宙的起点或奇点在哪里?宇宙爆炸是从哪里开始的?我们究竟生存在哪个宇宙中?

    “它正处于大革命爆发的前期”,格罗斯这样形容弦理论目前的发展状态。“它正处在一个与上世纪20年代建立量子理论前夕非常类似的年代,也许过一段时间就会有革命性的突破。”

    “他对专业的喜爱近乎痴迷。”

    ——同事·中国科技大学胡老师

    应邀担任我们临时翻译的胡老师来自中国科技大学,因为哈佛大学Strominger教授带了一批博士和博士后在浙大数学中心办弦理论培训班,他前来学习,同来的还有清华大学、复旦大学、西北大学、北京中科院理论研究所等全国各高校的青年教师或博士生,他们都是弦理论的热衷者。

    在美国留学、共同工作几年的经历,使胡老师对格罗斯有较多的了解。他说,格罗斯对专业的喜爱近乎痴迷。格罗斯平时最乐此不疲的就是与学生和同行讨论专业问题,甚至在诺贝尔领奖时作的报告也很专业,令听众大跌眼镜。

    果然,在与浙大学生和青年教师的座谈会上,我们立刻领教了他的“专业劲”。当笑容可掬的格罗斯在Strominger教授的陪同下走进浙大数学楼308教室坐定后,没有多余的开场白,就开门见山地要在座的学生们提问了。浙大竺可桢学院的大四学生谢丹打了头阵,首先提了一个很专业的量子场问题。其后,他和他的同学朱礼君成为座谈会上最活跃的人物,不停地向格罗斯提了近十个专业问题,这显然使格罗斯觉得欣喜不已,兴奋地不时咧嘴笑着,逐一耐心地予以回答。座谈会结束后,看时至中午,干脆请这两名同学和他共进午餐了。

    谢丹对格罗斯的耐心和答复显然也非常满意。他开心地说,开始也有顾虑,担心自己的问题太幼稚,教授会不耐烦,但格罗斯教授的回答给了他们极大的信心,问题也不由得越来越多了。后来,座谈会上提问的人越来越多,以致不知不觉中误了午餐时间。据了解,谢丹和朱礼君今年已经向美国加州大学圣巴巴拉分校递交了攻读物理“弦理论”方向硕士学位的申请,物理研究所所长正是格罗斯。格罗斯教授对两位同学表示鼓励和支持,并留下了自己的联系方式。在后来的新闻发布会上,格罗斯还在称赞他们“很聪明、敢于提问”,并表示,30年前,他在美国接触过很多中国学生,印象是很听话,但不敢向‘权威’发问,这曾经让他很担心。“现在中国学生的变化真的很大,不但聪明,而且越来越有独立精神,这种发展趋势很好。”

    “格罗斯站的位置很高,宏观把握好,对我们很有启发。”

    ——学生·浙大数学系博士生

    年轻人一定要有野心!在浙大数学中心为期一周的访问讲学中,格罗斯讲得最多的就是这句话。他鼓励年轻学子们:别怕挑战“大东西”,即便那些东西“大”得超出你的想象。因为任何真正的创新一开始看来都是没道理的。

    记者问格罗斯,他的学生中有诺贝尔奖得主,有菲尔兹奖得主,大女儿是法律教师,小女儿搞心理学研究,说明他在育人上很成功,有什么成功的秘诀?格罗斯笑着说,其实并没有什么刻意的方法。他说,自己所做的,只是经常鼓励他们培养自信心,鼓励他们把目标定高,勇于向任何工作挑战,敢于做别人从未做过的事。他说,他经常在早餐时与女儿讨论各种问题,而与弟子间的交流和互动,是他常做的功课。所以,他的弟子必须非常聪明、非常勤奋,才能跟得上他的节奏。“成为我的学生要解决一些难题,”格罗斯教授说,“而通常我给的问题都会很难。”他告诉浙大的学生们,人需要有野心才能不断进步,做学问也一样。“基础物理其实并不是许多人想象中的那么难,当我们走近它时,不要放弃自己任何看似不合理的大胆想法,只要多参加学术交流、找到正确的学习方法,坚持下去就能成功。”

    格罗斯教授非常重视和学生的互动,强调合作至关重要。他认为自己最大的运气是,身边有一批很优秀的学生,大家在一起工作,经常共同探讨问题,可以发表自己的意见,像同事一样。这样对双方都有很大的帮助,可以互相启发,没有压力。而且,他的加州大学圣巴巴拉分校理论物理研究所每年都有上千人来访问,大家可以一起探讨某些方面的问题。

    谈到对自己教授的学生有何希望时,格罗斯和Strominger教授都说,没有特别的期望。学生们自己为自己定目标,我们会尽最大力量帮助他们实现自己的目标,但是我们不会替他们定目标。

    而对格罗斯在浙大数学中心做的专业报告《基础物理的革命即将到来》,浙大数学系一年级博士生杨晓奎这样评价:平时我们看的讲的都是冰山一角,偏重细节方面的东西,格罗斯的报告站的位置高,宏观把握好,对我们很有启发。

    “他是个非常美妙的人,很聪明,但有时问题在于他太聪明了。”……“希望他能够像对物理那样对我。”

    ——夫人·Savani(萨瓦尼)

    “他是个非常美妙的人,很聪明,但有时问题在于他太聪明了。”在新闻发布会上,陪同格罗斯前来讲学的夫人Savani(萨瓦尼)这样评价自己的先生,并俏皮地说,“希望他能够像对物理那样对我。”她的话立即引来一片笑声。而一旁,在妻子答话时,格罗斯总是笑眯眯地看着她,眼光中透露的赞许和欣赏,令在场所有记者都不自觉地感受到了这对夫妻间的心心相印。

    Savani是美国宾夕法尼亚大学英国文学专业博士,至今已从事了22年的科学报道。几十年的耳濡目染,她对丈夫的工作已有了深刻的了解,并成为其得力助手。据说,在诺贝尔颁奖式上格罗斯的演讲稿还是经过夫人六易其稿才搞定的。Savani最擅长将高深的理论以形象、简洁的文字表达出来,使普通公众更易接受。这帮了格罗斯不少忙。

    常年接触丈夫的熏陶,夫人已不知不觉成为半个物理学家,一般的弦理论方面的问题,不用问格罗斯,他夫人就能回答。新闻发布会上,当一位记者请格罗斯用通俗简洁的几句话告诉大家什么是弦理论时,格罗斯还在沉吟,夫人已主动表示愿意回答这个问题。她说,弦理论是一种试图解释所有自然现象的终极理论,在这里,长约10-33厘米的一段弦是组成物质的最基本单元,组成了世界万物。她的大方和聪慧给大家留下了极深的印象。

    另一方面,其夫妻恩爱的场景在浙大也传为美谈。2月23日是中国传统的元宵节,也正好是Strominger教授大女儿的生日,Strominger在家开party祝贺,格罗斯夫妇应邀参加。有中国朋友为他们带来了烟花。在外面绚烂的烟花吸引下,大家提议也来放,这对美国人来说,可是破天荒的事。格罗斯一向是个敢于做任何尝试的人,他先带头放了个烟花,然后鼓励夫人放。在大家一致地鼓励下,Savani勇敢地脱下大衣,甩掉拖鞋,穿着袜子来到外面放烟花,而后夫妻俩在绚烂的烟花中相拥而吻。在场众人都热情地鼓起了掌。这不禁令人想到另一个广为传播的版本:在半夜接到诺贝尔物理学奖评委会获奖电话通知时,兴奋不已的格罗斯迅速和夫人来了个深情的拥吻。

    在媒体面前,格罗斯也毫不避讳对夫人的感情,他谈到对杭州对西湖很有好感,其中重要的一条就是“夫人喜欢”。而说到格罗斯教授“有时候有点太过‘聪明’”,格罗斯夫人则讲了一件趣事。两年前,他们第一次到杭州时,Savani看中了一个瓷器,当时瓷器表面有很多污垢。Savani觉得它是一个珍品,格罗斯却说那是一堆垃圾。最后Savani还是买下了它,清理干净后,经专家鉴定,它还真是挺有价值的。

    诺奖新科得主格罗斯在西子湖畔表示:中国二十年内也许能获诺贝尔奖

    格罗斯与杭州似乎有缘。很偶然的巧合是,杭州是他获得诺贝尔奖后跨出国门的第一站,而在他到达杭州时,杭州真是天公作美,一扫连日连绵的阴雨,而变得阳光灿烂,让教授夫人禁不住连称“lucky(幸运)”。

    事实上,自2002年来杭参加了国际数学家大会的卫星会议——弦理论会议后,格罗斯就爱上了杭州,爱上了中国。他回忆起当年与霍金、丘成桐等教授一起受到江泽民主席的接见,对中国领导人给予科学技术的高度重视至今留有深刻的印象。

    格罗斯告诉记者,浙江大学数学科学研究中心良好的学术氛围、杭州人的热情以及美丽的西湖,是他再次来杭州的主要原因。而在与夫人再次泛舟西湖后,他有了新的感受,想不到西湖这两年间变化这么大,变得更美了。直至傍晚时分,在不断的催促声中,他才依依不舍地离开西湖,并坚持留照,将自己的身影融入湖边的夜色中。格罗斯表示以后将经常来杭州,而此次受聘为浙江大学的名誉教授,也使他有了更多来杭州的机会。

    “20年内,中国也许就能获得诺贝尔奖。”格罗斯对中国科学发展充满信心,他说,多开展国际性的学术交流,对中国科学的发展有更大帮助,他承诺将为此作出不懈的努力。

    中国基础科学研究要有雄心

    对中国基础科学研究,格罗斯认为情况已大有好转。他说,中国对基础科学,首先也要有“雄心”,把目标放得高远一点,不能因为经济不够发达,就不重视基础研究。他说,在学科建设中应用科学很重要,但更要注重基础科学。基础科学可能见效比较慢,但它就像大树的主干,是其他科学发展的基础。基础研究要在科学领域中起带头作用。中国物理学家要把目标定高,要有雄心壮志,要改变传统观念,相信中国基础科学可以在国际上起带头作用。

    当记者感慨国内基础科学研究者较为清贫,因此研究者难以坚持时,格罗斯表示,国外也一样。他认为,在有了一定的经济基础后,更多的钱变得毫无意义,不如做些自己感兴趣的事。中国将来也会是这样,当经济基础不再有问题后,更多人的才能会得到更好的发展。

    “我做研究不是为了获奖”

    “我十几岁时就开始读科普读物,从中了解了一些物理知识,物理把世界分类,奥妙无穷,我觉得很有意思。”物理学从此成为格罗斯终身热爱的事业和最大乐趣的来源。

    对于记者们最关心的获奖经过,格罗斯笑言,“获奖本身并不令人惊讶,这些年来,当实验室证据变得越来越充分时,我越来越相信我们的理论是正确的。不过在2004年得到它还是有点意外。”Strominger教授补充说,格罗斯教授的成果多年前就得到了认可,并已经写进了物理学教科书,获奖只是迟早的事情。

    有记者问,在论文发表30年之后才获得诺贝尔奖,是否等得太久?格罗斯微微一笑说,“诺贝尔奖不会轻易颁给一个人,尤其在基础科学研究领域,需要时间来验证真理,短则10年,长则30年。更重要的是,我做研究不是为了获奖”,爱因斯坦没有因为他最伟大的贡献——相对论而获得诺贝尔奖,但他依然是公认的世界最伟大的物理学家之一。

    “相对来说,基础研究人员要清贫得多,如果想赚钱,就去学法律、医学或者经济……但一些更聪明的人会选择搞科学研究。因为研究科学者,可以追随自己真实的想法,可以将自己的潜能最大限度地发挥,证明自己的观点与发现,实现自己的科学构想与创造。从科学中获得的无穷乐趣是金钱远远无法达到的。”格罗斯说。

    对于得奖之后的生活,格罗斯的说法是,最大的变化是有很多媒体前来采访,感觉自己好像成了台风的中心,有点身不由己。他认为:获奖只是对以往成绩的肯定,希望这场风暴能很快平息下去,让自己有更多时间从事研究。说到工作外的业余爱好,格罗斯希望,能有时间看看物理专业之外的书籍,在海滩上散散步,或者跟家人一起登山。但夫人说,这几乎是奢望,因为他几乎将所有的时间都放在了物理研究上。这也正是他能够一直活跃在物理学研究最前沿的原因。从1973年提出“夸克渐进自由”理论至今,格罗斯几乎每年都有一两篇高质量的论文发表,被引用次数最多的一篇论文超过1000次。

    

    照片说明

    ①迎着夕阳欣赏西湖美景。

    ②携爱妻游览西湖。

    ③在课堂上传授真知。

    ④给学生作专题报告。

    ⑤与浙大教师和学生座谈。

    ⑥在西子湖畔流连忘返。
       
 
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