50年來(lái),劍橋?qū)W院的著名天體化學(xué)學(xué)家馬丁·里斯(Rees)為我們對(duì)宇宙學(xué)的理解作出了杰出的貢獻(xiàn)。在這篇文章中,里斯將為我們述說(shuō)與他同期的霍金、談?wù)?0世紀(jì)天文學(xué)的黃金時(shí)代、給年青學(xué)者的建議……以及在未來(lái)50年乃至更長(zhǎng)的時(shí)間外科學(xué)技術(shù)的前景和潛在危險(xiǎn)。
在美國(guó),劍橋?qū)W院76歲的天體化學(xué)學(xué)家馬丁·里斯、勒德洛的里斯侯爵深受眾人敬愛(ài),這份尊重除了源自于他對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn),還由于他以罕見(jiàn)的輕松和自信跨越了科學(xué)、政治和文學(xué)之間的艱辛領(lǐng)域。
自上世紀(jì)60年代以來(lái),里斯侯爵仍然旨在于探求宇宙的方方面面。他尤為感興趣的是初期宇宙、星系產(chǎn)生、暗物質(zhì)、超大質(zhì)量黑洞以及多重宇宙,并發(fā)表了500多篇相關(guān)論文。
在公共領(lǐng)域,里斯被授予皇家天文學(xué)家的榮譽(yù)稱(chēng)號(hào),是23位“功績(jī)勛章”獲得者之一,這是由法國(guó)女王親自頒授的勛章。里斯隸屬于諸多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),其中,宗座科大學(xué)(of)是一個(gè)最多由80名擁有各類(lèi)信仰或沒(méi)有信仰的科學(xué)家組成的國(guó)際組織,在那兒,他參與有關(guān)氣候變化、生物倫理等月球問(wèn)題的討論。作為美國(guó)上議院的終生成員,他就科學(xué)新政問(wèn)題進(jìn)行講演和立法。
里斯侯爵曾任日本皇家學(xué)會(huì)主席,也是八本關(guān)于科學(xué)和政治主題的淺顯專(zhuān)著的作者。他的新書(shū)《未來(lái):人類(lèi)的前景》(Onthe:for)剛由耶魯學(xué)院出版社出版。《科學(xué)日本人》的在書(shū)中寫(xiě)道:“里斯巧妙地將其龐大的主題內(nèi)容打包成一本手冊(cè),指導(dǎo)人們負(fù)責(zé)任地借助科學(xué)為人類(lèi)建立一個(gè)健康公正的未來(lái)。”
以下是里斯侯爵的一次采訪(fǎng)。
你是那個(gè)從小就曉得自己想要成為天文學(xué)家的人嗎?
不。一開(kāi)始我不曉得自己人生的方向是哪些。我擅長(zhǎng)物理,所以在我15歲(根據(jù)美國(guó)體系的標(biāo)準(zhǔn))被要求選擇一個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域時(shí),我選擇了語(yǔ)文。后來(lái)當(dāng)我在劍橋?qū)W院三一大學(xué)讀書(shū)時(shí),我意識(shí)到,自己對(duì)數(shù)學(xué)的享受并不足以支撐我樂(lè)意終生研究物理。
有段時(shí)間我覺(jué)得我可能要成為一名經(jīng)濟(jì)學(xué)家。但是,經(jīng)過(guò)一系列辛運(yùn)的意外,我最終步入劍橋?qū)W院的應(yīng)用物理系,在那兒,我對(duì)宇宙學(xué)和天體化學(xué)學(xué)形成了興趣。在對(duì)它進(jìn)行深入了解之前,我就選擇了這門(mén)學(xué)科。一年以后,我很高興自己作出了這個(gè)選擇。20世紀(jì)60年代是天文學(xué)史上的一個(gè)非凡時(shí)代。在那時(shí),這一領(lǐng)域出現(xiàn)了引人注目的發(fā)展。
另一件事情是,這個(gè)系有一位杰出的導(dǎo)師——,他是一位十分好的講授相對(duì)論的老師,是《宇宙的統(tǒng)一》這本書(shū)的作者。將許多有趣的中學(xué)生吸引到他的小組。霍金就是其中之一。
(對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)作出了特別重要的貢獻(xiàn),但是培養(yǎng)和影響了許多人,包括John、Ellis和Roger等等。)
那時(shí)霍金是哪些樣子的?
他比我早三年,當(dāng)時(shí)在追隨攻讀博士學(xué)位。那時(shí)他剛才被確診出病況,他覺(jué)得自己三年以后才會(huì)死去。可以看出,這件事是怎樣真正的激勵(lì)了他。他結(jié)了婚,作出了很棒的工作,包括他的博士論文。令人吃驚的是,他又活了55年。
你和霍金合作過(guò)嗎?
我們的工作方向有些偏離。他偏向物理化學(xué),而我學(xué)的是現(xiàn)象數(shù)學(xué)學(xué)。我的工作多與觀測(cè)有關(guān)。
你能告訴我們,為何20世紀(jì)60年代是天文學(xué)中這么非凡的時(shí)刻嗎?
當(dāng)時(shí)有這么多新的信息涌來(lái),我們見(jiàn)證了宇宙大爆燃、黑洞、類(lèi)恒星的第一個(gè)證據(jù)。想想看:當(dāng)羅伯特·威爾遜()和阿諾·彭齊亞斯(Arno)在1964年發(fā)覺(jué)大爆燃的余暉——宇宙微波背景幅射的征兆時(shí),我還只是一名一年級(jí)的研究生。
那時(shí)有些人是不相信宇宙大爆燃的。有些人相信穩(wěn)態(tài)理論,這個(gè)理論說(shuō)的是,宇宙有著無(wú)限的過(guò)去,它會(huì)永遠(yuǎn)存在下去。并且一旦我們對(duì)宇宙微波背景幅射進(jìn)行了第一次觀測(cè),然后很快又有了第二次第三次的觀測(cè),大爆燃就這樣被接受了。同樣,在1967年觀測(cè)到第一顆脈沖星后,脈沖星是中子星這一共識(shí)就很快出現(xiàn)了。
20世紀(jì)60年代末,宇宙學(xué)是一門(mén)新興學(xué)科。我覺(jué)得對(duì)于一個(gè)年青的科學(xué)家來(lái)說(shuō),在一個(gè)新事物不斷發(fā)生的領(lǐng)域工作是極其重要的。
為何如此說(shuō)呢?
由于假如你步入一個(gè)相當(dāng)停滯的領(lǐng)域,你惟一可以解決的問(wèn)題就是這些年長(zhǎng)的研究人員被抓走或難以解決的困局。但是在事物蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域——無(wú)論是新的觀測(cè)、新的理論還是新的技術(shù)——你都有可能有機(jī)會(huì)作出前人沒(méi)能做到的事。在這些情況下,年長(zhǎng)者的經(jīng)驗(yàn)會(huì)大打折扣。
這是怎么影響你的?
我得到了在那些發(fā)覺(jué)的基礎(chǔ)上繼續(xù)建造的機(jī)會(huì)。我還能為理解宇宙微波背景幅射的起源以及星體的集聚和產(chǎn)生作出貢獻(xiàn)。
誠(chéng)懇地說(shuō),我的思維方法可以被描述為是概括性或則說(shuō)綜合性的,而不擅長(zhǎng)長(zhǎng)鏈?zhǔn)降臍w納,這特別適宜于一個(gè)學(xué)科的初期階段。我喜歡在一門(mén)學(xué)科的開(kāi)始思索整體概念,而不是細(xì)節(jié)。
這是我所做的許多工作的一個(gè)特性。當(dāng)我提出類(lèi)恒星可能是由巨大的黑洞提供能量的初期看法時(shí)天文和天體物理學(xué)研究(英文版)官網(wǎng),這一點(diǎn)無(wú)疑是正確的。對(duì)于我在20世紀(jì)70年代寫(xiě)的關(guān)于星體產(chǎn)生的關(guān)鍵化學(xué)過(guò)程的論文而言,也是這么。
對(duì)于宇宙微波背景幅射,探求是否有其他不是將其歸因于宇宙大爆燃的解釋是很重要的。直至70年代初期,這還是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。1972年,我寫(xiě)了一篇有點(diǎn)任性的論文,闡述宇宙微波背景幅射可能是宇宙膨脹過(guò)程中的激波形成的這些可能性。但很快,觀測(cè)結(jié)果顯得足夠精確,排除了這些可能性。
大爆燃模型得到了進(jìn)一步的否認(rèn):它解釋了宇宙中氦和氘的比列問(wèn)題。到20世紀(jì)70年代,起碼在輪廓上,我們?cè)缫延辛艘粋€(gè)可以回溯到最初三秒的宇宙歷史模型,這是從60年代以來(lái)取得的重大進(jìn)展,那時(shí)還沒(méi)有一點(diǎn)大爆燃的明晰證據(jù)。
我想我也是第一個(gè)發(fā)表論文討論宇宙微波背景偏振光的人。我是在1968年作出這個(gè)工作的。大概過(guò)了30年,這才被觀測(cè)到。
這些時(shí)間差讓你感覺(jué)失望嗎?
不。天文學(xué)家甚至有些看法很可能須要幾六年的時(shí)間就能觀測(cè)到。從預(yù)測(cè)到觀察到希格斯玻骰子,花了50年時(shí)間。
對(duì)于宇宙學(xué)家而言,耐心是一種專(zhuān)業(yè)要求嗎?
我不是很耐心。我的注意力持續(xù)時(shí)間很短。這就是為何,在任何時(shí)侯,我都在做各類(lèi)各樣的事情。
多年來(lái),這仍然是個(gè)優(yōu)勢(shì)。這意味著我對(duì)任何特定的看法都沒(méi)有下巨大的賭注。有些科學(xué)家在一個(gè)看法上研究多年,以至于她們認(rèn)為這是自己的專(zhuān)營(yíng)。而我傾向于平攤風(fēng)險(xiǎn)。
有時(shí)我會(huì)對(duì)同一個(gè)現(xiàn)象同時(shí)作出兩種不同的解釋。我認(rèn)為沒(méi)有必要為了獲得動(dòng)力而對(duì)一個(gè)特定的信仰作出承諾。我只是想曉得答案。有時(shí)侯,曉得答案的最好方式是探求不同的選項(xiàng),瞧瞧那個(gè)選項(xiàng)最好。
你昨天說(shuō)60年代是發(fā)覺(jué)的黃金時(shí)代。我們明天生活在一個(gè)相像的時(shí)代嗎?
我想是的。過(guò)去兩年取得了重大突破。舉幾個(gè)反例:我們偵測(cè)到了引力波,對(duì)系外行星有了更多的了解,對(duì)宇宙微波背景有了詳盡的觀察,對(duì)星體產(chǎn)生和宇宙前星體階段的觀測(cè)有了新的理論觀點(diǎn)。
這是由兩項(xiàng)發(fā)展促使的:一個(gè)是更強(qiáng)悍的地面和太空望遠(yuǎn)鏡,另一個(gè)是更好的計(jì)算機(jī)。在天文學(xué)中,我們不能做實(shí)驗(yàn),所以我們比其他科學(xué)家更依賴(lài)計(jì)算機(jī)模擬。比如,我們不能讓兩個(gè)星體翻車(chē)。而且計(jì)算機(jī)或許還能估算出這些場(chǎng)景是哪些樣的。之后我們可以把這個(gè)模型和我們?cè)谔炜罩锌吹降臇|西進(jìn)行比較。
近來(lái)的突破中,最讓你倍感激動(dòng)的是那個(gè)?
系外行星。我想每位人都對(duì)此倍感亢奮。在最顯著的層面上,它使夜空顯得愈發(fā)有趣。這種新發(fā)覺(jué)讓我們意識(shí)到,每顆星體都是由一群行星環(huán)繞的,如同月球和其他行星環(huán)繞著太陽(yáng)一樣。在我們的星體中可能有幾十億顆像月球一樣的年青行星,它們的大小與月球相差不多,距離它們的母星有一段距離,所以水可以存在。
在未來(lái)10到15年內(nèi),我們有希望就能直接觀測(cè)到一些圍繞著附近星體的類(lèi)地行星。我們還不能做到這一點(diǎn)。關(guān)于太陽(yáng)系外行星的證據(jù)是間接的——觀測(cè)者偵測(cè)它們對(duì)所圍繞星體的色溫或運(yùn)動(dòng)的影響。并且,新的望遠(yuǎn)鏡將要到來(lái),應(yīng)當(dāng)才能偵測(cè)和剖析圍繞附近星體運(yùn)轉(zhuǎn)的系外行星發(fā)出的光。
我想到的是詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡,還有極大望遠(yuǎn)鏡(ELT),它由一個(gè)法國(guó)財(cái)團(tuán)在法國(guó)建造。那將是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。它應(yīng)當(dāng)能告訴我們,這種系外行星是否有臺(tái)灣和海洋,或則是否有證據(jù)表明它們有生物圈。
有傳統(tǒng)觀點(diǎn)覺(jué)得,最好的研究是科學(xué)家在年青時(shí)作出的。作為一個(gè)70多歲的天體化學(xué)學(xué)家,你對(duì)此怎樣看?
這其實(shí)是有道理的。年青人確實(shí)更才能集中精力,有更多時(shí)間。
我注意到科學(xué)家老去的方法有三種。一些人停止做研究,轉(zhuǎn)而去做其他事情。第二組人由于倍感無(wú)趣而步入缺少背景的新領(lǐng)域,我想到的有鮑林(Linus)、肖克利()和霍伊爾(FredHoyle)。第三種方式是繼續(xù)做你擅長(zhǎng)的事情,并接受你可能只是在原地踏步的事實(shí)。
你是哪一種?
我覺(jué)得是第一種和第三種的混和。我一直每晚早晨看arxiv,但我把越來(lái)越多的時(shí)間花在了非研究類(lèi)的事情上,例如寫(xiě)書(shū)和參與公共事務(wù)。弗里曼·戴森(Dyson)說(shuō),老年人不應(yīng)當(dāng)寫(xiě)論文,她們應(yīng)當(dāng)寫(xiě)書(shū)。
你肯定仍然在如此做。你剛寫(xiě)了新書(shū)《未來(lái):人類(lèi)的前景》。你也是宗座科大學(xué)的非天主教成員,也是上議院的活躍參與者。
我仍然參與政治活動(dòng)。作為一名中學(xué)生,我出席過(guò)示威和示威活動(dòng)。我加入工黨早已40多年了。在過(guò)去的幾年里,我認(rèn)為我可以做一些研究之外的其他事情,我參與了更多的公眾事務(wù)。作為上議院——議會(huì)的第二部份的一員,我仍然參與對(duì)倫理問(wèn)題的闡述。我們應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)許安樂(lè)死、胚胎等研究嗎?
盡管我參與了各類(lèi)科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的報(bào)告制做,卻沒(méi)有提出任何重要的立法。大多數(shù)情況下,我會(huì)參與到一些仍未被充分討論的常年問(wèn)題:這種高害處、低幾率的恐嚇既來(lái)自月球上更大的碳足跡,也來(lái)自新技術(shù),這是我新書(shū)的主題之一。
在你的書(shū)中,你對(duì)未來(lái)做了一些預(yù)測(cè)。科學(xué)家擅于預(yù)測(cè)嗎?
我們(預(yù)測(cè))的記錄不比任何人差。在這方面我們比經(jīng)濟(jì)學(xué)家強(qiáng)!
在這本書(shū)中,我分辨了我們可以自信預(yù)測(cè)以及不能預(yù)測(cè)的事情。展望未來(lái)大概50年的時(shí)間天文和天體物理學(xué)研究(英文版)官網(wǎng),我們可以預(yù)測(cè)兩件事:首先,世界會(huì)顯得越來(lái)越擁擠,除非發(fā)生巨大的災(zāi)難,我們可以預(yù)測(cè),到2050年將有大概90億人。第二個(gè)可靠的預(yù)測(cè)是,因?yàn)闅怏w的影響,世界正在變暖。
你看見(jiàn)那些問(wèn)題的解決方案了嗎?
我確實(shí)寫(xiě)過(guò)氣候變化問(wèn)題是多么具有挑戰(zhàn)性。這是在要求明天的人們?yōu)槭澜缟掀У貐^(qū)以及未來(lái)50年的人們的利益作出一些犧牲。這對(duì)政治家來(lái)說(shuō)是很難做到的。
我覺(jué)得惟一有效的方式是多贏,我們努力推動(dòng)清潔能源的更快速發(fā)展。穩(wěn)定碳排放的惟一現(xiàn)實(shí)方式是強(qiáng)化研制,希望這會(huì)將清潔能源的成本降至燃煤發(fā)電廠(chǎng)的成本——這樣一來(lái),例如說(shuō)美國(guó)就可以直接跳到無(wú)碳的清潔能源的階段。
雖然你對(duì)改進(jìn)的技術(shù)飽含熱情,但你也對(duì)生物技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)可能存在的危險(xiǎn)保持警戒。你寫(xiě)道,這三者可能都須要一些個(gè)體自由的限制。
我如此說(shuō)是由于它們(這種技術(shù))促使隱私、安全和自由之間的關(guān)系日漸緊張。有了網(wǎng)路,一個(gè)有組織的團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)破壞日本大部份地區(qū)的電網(wǎng)而制造一場(chǎng)嚴(yán)重的災(zāi)難。在生物領(lǐng)域也是這么。鼠疫病毒的實(shí)驗(yàn)早已證明,人類(lèi)可以使它愈發(fā)惡性,更容易傳播。
對(duì)我來(lái)說(shuō),最糟糕的惡夢(mèng)是存在那個(gè)覺(jué)得這個(gè)世界上的人太多了的狂熱分子。這樣的人不會(huì)對(duì)釋放了某種病支原體而倍感沮喪。有機(jī)會(huì)步入實(shí)驗(yàn)室的人就可以完成這樣的事。這沒(méi)哪些非常的。它不像制造原子彈,還須要醒目的小型設(shè)施。
因而,我害怕的是,那些潛在危險(xiǎn)的技術(shù)常常很容易實(shí)現(xiàn),卻很難在全球范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)管,雖然它們的影響可能是全球性的。全球的海洛因貿(mào)易和稅法監(jiān)管并沒(méi)有挺好的療效。事實(shí)上,我們?cè)谶@兩方面幾乎都沒(méi)有取得哪些成功。
在書(shū)中,你花了六頁(yè)討論小型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)。在LHC即將運(yùn)行之前,你就曾寫(xiě)過(guò)LHC可能引起破壞性過(guò)程。為何?
其他人提出了這種憂(yōu)慮,我是回應(yīng)她們,讓她們不用擔(dān)心的人之一。但我在書(shū)中提及了它們,是由于當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)很高時(shí),慎重的方式是進(jìn)行詳細(xì)全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,這確實(shí)應(yīng)當(dāng)是義不容辭的。
事實(shí)證明,小型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中的化學(xué)過(guò)程和碰撞速率并非史無(wú)前例:這些現(xiàn)象早已由宇宙射線(xiàn)粒子的碰撞而出現(xiàn)在自然界中。我寫(xiě)過(guò)一篇論文來(lái)說(shuō)明這種情況是自然發(fā)生的,我們不應(yīng)當(dāng)因此擔(dān)憂(yōu)。
但為何要提這個(gè)問(wèn)題呢?
在這個(gè)問(wèn)題和任何其他類(lèi)似的問(wèn)題上,當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)這么之高時(shí),必須將風(fēng)險(xiǎn)控制在十億分之一的水平上才可以保持信心。這是不能錯(cuò)事的事情。
耶魯學(xué)院的一位知名院士()之前在一篇嚴(yán)肅的論文中提出“撕裂空間結(jié)構(gòu)”的看法。為此,公眾其實(shí)希望化學(xué)學(xué)家探求這些可能性,并向她們保證,在十億比一的水平上,這是不可能發(fā)生的。
我覺(jué)得這是正確的。倘若人們要探求原先沒(méi)有探求過(guò)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域,或則假如生物學(xué)家正在釋放一種新的病支原體,她們首先確實(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)真思索。
展望你所在領(lǐng)域的未來(lái),在未來(lái)20到50年,你覺(jué)得將會(huì)有哪些發(fā)覺(jué)?
未來(lái)會(huì)發(fā)生哪些在很大程度中將取決于技術(shù)的進(jìn)步。我們將從更強(qiáng)悍的望遠(yuǎn)鏡接收到新信息,改進(jìn)的估算能力將使我們就能對(duì)這種信息進(jìn)行建模和理解。諸如,法國(guó)的蓋亞衛(wèi)星發(fā)覺(jué)了超過(guò)10億顆星體的數(shù)據(jù)。我們?nèi)缃窨梢云饰鏊鼈兞恕啄昵埃覀儾豢赡茏龅竭@樣的事情。
我覺(jué)得第二個(gè)領(lǐng)域是理解極端現(xiàn)象。我的主要興趣之一——伽瑪射線(xiàn)暴的研究,可以溯源到25年前,我們?nèi)缃衿鸫a有了一個(gè)模型的輪廓。快榴彈電暴是一種新的現(xiàn)象,這一直是一個(gè)謎,在達(dá)成一個(gè)普遍的共識(shí)之前它將被持續(xù)地討論。
我希望我們?cè)谘芯緾MB的角度漲落(可能還有偏振光方面)也有進(jìn)展。這似乎會(huì)給我們一些關(guān)于宇宙初期——最初10?3?秒(也就是宇宙上漲可能發(fā)生的時(shí)間)——圖像的線(xiàn)索。法國(guó)的西蒙斯天文臺(tái)和華盛頓學(xué)院在北極進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)似乎有望揭露謎團(tuán)。
我希望我們能從粒子化學(xué)學(xué)中見(jiàn)到更多的理論觀點(diǎn),近來(lái)幾年,這些觀點(diǎn)并沒(méi)有給我們帶來(lái)哪些堅(jiān)實(shí)的理論進(jìn)展。這個(gè)理論的目標(biāo)是將強(qiáng)互相作用和強(qiáng)電作用統(tǒng)一上去,同時(shí)更好地引入引力。這將使我們能否確定一些適用于初期宇宙的化學(xué)概念。
問(wèn)題是,在第一微秒之前,宇宙的化學(xué)條件比我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里——即使是在一個(gè)大的加速器里——能夠模擬的要極端得多。所以,我們沒(méi)有任何準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
我們也沒(méi)有好的理論。我希望,在未來(lái)20年,我們將有更好的數(shù)據(jù)和理論,使我們更好地理解宇宙大爆燃十分特別早的階段,這將告訴我們,為何我們的宇宙包含觀測(cè)到的原子混和物、暗物質(zhì)和幅射。它或許就會(huì)告訴我們,宇宙為何以現(xiàn)今的形式膨脹,以及我們的大爆燃是否是惟一的。
所有那些問(wèn)題一直是猜想性的。而且假如我回顧我還是個(gè)中學(xué)生的時(shí)侯,當(dāng)時(shí)沒(méi)有證據(jù)表明真的存在大爆燃。明天,我們可以滿(mǎn)腔信心地談?wù)撚钪娲蟊甲畛醯囊晃⒚搿_@就是巨大的進(jìn)步。
撰文:
原文標(biāo)題為“OntheBestUseofto”,首發(fā)于2018年12月5日的。原文鏈接:。英文內(nèi)容僅供參考,略有增刪,一切內(nèi)容以英語(yǔ)原版為準(zhǔn)。