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前言
史蒂文·溫伯格是世界上在世的最偉大的物理學家之一。 1978年他才來到中國。近日，隱居的溫伯格教授首次通過網絡向中國觀眾進行公開講座。 本次活動的科學顧問是“知識分子”顧問、復旦大學教授石宇。 他邀請了溫伯格，并當場為溫伯格翻譯。 在這篇文章中，石宇教授詳細介紹了溫伯格和這一事件，包括演講大綱，以及演講后精彩對話的書面譯文。
作者：石宇（復旦大學物理系教授）
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為什么邀請溫伯格？
最近讓物理學家，中國科技館委托我作為科學顧問，邀請諾貝爾獎得主做線上聯誼活動。
我想到了1979年諾貝爾物理學獎獲得者、美國德克薩斯大學教授溫伯格。 2004年，溫伯格獲得富蘭克林獎章。 頒獎詞稱他“被許多人認為是當今世界上最杰出的物理學家之一”。 溫伯格還是一位科學傳播大師。 作為科學的代言人和現實主義的代表，他參與了反對后現代主義的辯論。
2010年至2011年我訪問德克薩斯大學，期間聽了溫伯格教授關于量子場論和量子力學的兩門課程，并與他討論了幾個問題。 他主動送給我最近出版的散文集《湖景》（后譯為中文《湖畔遐想》）。 他告訴我，他1978年才訪問過中國，從未向中國聽眾做過公開演講。
因此，請溫伯格教授為中國觀眾做一次公開講座意義非凡，將是一次很好的科學交流。
科學研究和科學傳播的最佳范例
史蒂文·溫伯格 ( ) 出生于 1933 年，是粒子物理標準模型的創始人之一。 1967年，溫伯格提出了弱相互作用和電磁相互作用的統一理論，后來成為粒子物理標準模型的一部分。 他因此分享了1979年諾貝爾物理學獎。
溫伯格早年畢業于紐約布朗克斯科學高中，1954年獲得康奈爾大學學士學位，1957年獲得普林斯頓大學博士學位，1972年成為哈佛大學講座教授。 自 1982 年以來，他一直擔任德克薩斯大學奧斯汀分校的 Jack S. Josey-Welch 講座教授。
教授一直活躍在科學研究第一線，不斷發表研究論文。 他也一直工作在教學第一線，出版了多本不同領域的教材，從最初的《引力與宇宙學》到后來的《量子場論》（3卷）、《量子力學講義》、《宇宙學》 ，以及最近的天體物理學講義。
溫伯格教授還熱衷于科學傳播。 他發表了許多公開講座，撰寫了許多科普文章和論文，并出版了許多涵蓋廣泛主題的書籍。 他1977年的暢銷書《前三分鐘》（中文譯名：《前三分鐘》）對于在科學家和公眾中傳播大爆炸宇宙論發揮了歷史性作用。 他編寫了三本公開講座和報紙文章集：《向上》（中文譯名：《仰望天空》）、《湖景》（中文譯名：《湖畔遐想》）以及最近出版的《第三》（《第三個思考》） ”，意思是第三個集合）。 這三本書收錄的文章分別寫于2000年之前、2000-2008年和2009-2018年。 這些文章涵蓋物理學和天文學、科學史和科學人物、公共事務、政治、宗教、個人經歷等，清晰地展示了他的理性、還原論、現實主義和非宗教思想。
溫伯格欣然接受了邀請
9月4日，我向教授發出邀請，20小時后收到他的回復，說他接受了邀請，并詢問我是否可以使用zoom網絡會議系統。 在得到肯定答復后，他們與我確認了日期和時間。 活動將于北京時間10月24日上午9點30分結束。
7號，溫伯格教授給我發來了他演講的標題和摘要。 標題：“非常大和非常小”。 摘要：“今天研究的人，不僅是一個，而且是在規模上，整體上。這兩種人的目的是學習最終的法則。”
我把標題翻譯成“The Very Large and the Very Small”，摘要翻譯成：“物理學家研究自然界最小的尺度，比原子核小得多，以及自然界最大的尺度，整個宇宙。這兩種類型的研究相輔相成，支持物理學家理解終極自然法則的最終目標。”
應科技館攝制組的要求，我根據自己的理解寫了一篇解讀：“溫伯格教授給大家介紹宇宙學（研究整個宇宙的誕生和演化）與粒子物理學的關系（對物質最基本組成的研究）交叉。現代宇宙學發現，宇宙誕生于137億年前的大爆炸，并且經歷了一個非常快的爆炸階段。在誕生和非常早期的階段。宇宙中只有場和基本粒子，后來形成了原子。更大的物質形成了星系。所以宇宙學和粒子物理自然地交叉。”
不過，這段話后來流傳開來，據說是出自溫伯格之手。 其實這段話并不是對溫伯格演講的總結，而只是我應攝制組的要求提前做出的預解讀。
9號，我把我寫的關于溫伯格的介紹發給他，請他核實一下，特別向他確認他是否唯一一次訪華是在1978年，以及他是否從未向中國公眾發表過演講。 。
特別突破獎
10日傳來好消息。 世界上有很多諾貝爾獎獲得者，但只有溫伯格在獲得諾貝爾獎后成為基礎物理學突破獎的獲得者。
特別突破獎的頒獎詞是：“為了更廣泛的領域（獎勵他在基礎物理領域的持續領導地位，對粒子物理、引力和宇宙學的廣泛影響，以及更廣泛的受眾）傳播科學）”。
我向溫伯格教授表示祝賀讓物理學家，并收到了他的答復，包括確認他唯一一次訪華是在1978年，而且他確實從未向中國公眾發表過演講。
特別突破獎的頒獎辭與教授的演講非常一致。 我很榮幸也很感激溫伯格教授接受我的邀請，在訪華42年來首次為中國聽眾做公開講座。 講座內容涉及從最小的基本粒子到宇宙的一切。
我為活動預告寫了一篇介紹：“ 教授是當今最偉大的理論物理學家之一，對粒子物理和宇宙學做出了許多貢獻。他是粒子物理標準模型的創始人之一。1，因此分享溫伯格教授獲得了1979年諾貝爾物理學獎。他還獲得了許多其他獎項，包括剛剛獲得的基礎物理學特別突破獎。溫伯格教授也是一位杰出的科學傳播大師，為公眾發表了許多文章和書籍。 ” 以下是上述就業和訪華的情況。
溫伯格致辭
演講開始前，溫伯格教授表示，他很高興回到中國，即使是通過zoom。
教授演講的很多具體內容超出了我的預期。 他講了很多現代科學之前人類對更大和更小尺度的探索，特別是許多古希臘人的成就，以及當前物理學中最大和最小研究的融合，主要集中在暗能量問題。 我現場翻譯了溫伯格教授的演講。 下面介紹一下內容概要。
溫伯格從古代中國人對一千英里的認識出發，談到了古希臘人對地球周長的更精確的測量。 他說，直到1662年，人們才測量出太陽與地球之間的距離，而到了1838年，直到1838年，才測量到某顆恒星的距離為10光年。 1923年，哈勃測量到仙女座星云距離我們100萬光年，證實它是銀河系外的一個星系。 在此之前，人們認為銀河系就是整個宇宙。 之后，人們逐漸認識到，宇宙中存在著無數的星系，達到10億光年甚至更遠，但遠不到100億光年，因為100億年前，星系還沒有形成。
溫伯格告訴我們，小規模的進展更大，但更困難、更慢。 德謨克利特的原子是一個點。 1900 年之前，原子尺寸測量為 10-8 厘米。1911 年，盧瑟福發現了原子核，其尺寸為 10-12 厘米。 第二次世界大戰后，能量越來越高的加速器探測越來越小的尺度，發現質量不斷增加的基本粒子。 現在有一個描述所有這些基本粒子的理論，稱為標準模型。
溫伯格表示，我們現在對從 10-16 厘米到 100 億光年的尺度有了合理的了解。 標準模型是一種場論。 由于不確定性原理，場發生波動，導致真空具有與其體積成比例的能量。 這會影響星系的引力。 真空能量抵消了廣義相對論中的宇宙學常數，但宇宙的加速膨脹要求抵消后必須留下正的總能量。 非常大的和非常小的聚集在一起。 目前，對非常小的加速器和非常大的望遠鏡的研究非常昂貴。
溫伯格最后表示，這次活動是激發公眾對科學面臨的深刻問題的興趣的好方法，這些問題增進了我們對極大和極小的理解。
對話
溫伯格教授的演講之后是一段簡短的對話，翻譯如下。
石宇
我有一個與你所說的內容相關的問題。 有些現象是物理定律的直接結果，例如行星軌道的形狀。 有些現象是偶然的，例如行星軌道的大小。 在我們發現直接支配某種現象的基本規律之前，我們不知道該現象是基本規律的直接結果還是偶然。 與你的演講直接相關的例子是宇宙常數和不同種類基本粒子的數量。 我們不知道它們是根本性的還是偶然的。 您能評論一下這個問題嗎？
溫伯格
是的，你是對的，在科學史上，區分基本定律的后果和偶然性是非常重要的。 約翰內斯·開普勒認為行星軌道的大小是基本幾何原理的結果。 只有艾薩克·牛頓的工作表明，正如你所說，雖然軌道的形狀可以根據基本定律計算出來，但軌道的大小是偶然的。
我對暗能量大小的解釋可以用一個問題來表達：“這是一個很小的偶然事件，但卻是有人研究這個問題的必然偶然，還是某種基本原理的后果？”
在發現宇宙加速膨脹之前，許多物理學家相信有一些基本原理可以解釋為什么包括宇宙常數在內的總暗能量嚴格為零。 但現在我們知道這不是真的。
有許多謎團都在問同樣的問題。 有一個叫做層次問題的謎：為什么標準模型中的質量尺度與重力理論中的質量尺度相比如此之小。
有人，我想是尼瑪-哈米德，提出這也是偶然的，而這次意外對于生命的出現和測量這些東西的科學家的出現是必要的。 但我們不知道。
石宇
我的第二個問題是關于量子力學的。 我們在量子力學中存在一些困惑和困難，比如像貓這樣的宏觀系統是否可以處于疊加態。 愛因斯坦說，量子力學的困難可以在未來的某些理論中自然地解決或自然地推導。 你怎么認為？ 你同意？
溫伯格
這是非常有爭議的。 有許多科學家對量子力學進行了深入思考，并對它目前的形式感到滿意。 讓我困惑的不是遠距離作用，這是20世紀30年代愛因斯坦、波多爾斯基和羅森的著名論文中困擾愛因斯坦的問題。 令我困惑的是，當我們陳述量子力學的基本假設時，我們必須提到觀察者，即進行測量的人。 我希望在一個非常基本的層面上，我們有一個客觀的理論，就像艾薩克·牛頓的引力理論一樣，我們可以從中推理人類的行為，但人類本身并不出現在法律中。
石宇
我們討論了很多基本法則。 在遙遠的未來，有兩種可能性。 第一種可能性是，在遙遠的未來，但在有限的幾年之后，我們發現了真正的基本定律，之后就再也沒有發現過新的基本定律。 第二種可能性是，幾年后，我們發現這些基本定律并不是真正的基本定律，而是可以從更基本的定律中推導出來或分層，如此循環下去。 您認為哪種情況更有可能發生？
溫伯格
顯然我不知道答案，沒有人知道。 但最好假設我們能夠找到一套最終的基本法則，因為如果我們不這樣做，我們就不會采取行動。 我有點累。
隨后，作為我邀請的實驗室嘉賓，中國科學院高能物理研究所高杰研究員也向溫伯格提出了一個問題。
高杰
在您的報告中，您多次談到加速器在粒子物理中的重要性。 它變得越來越大。 標準模型中最重要的粒子希格斯粒子被發現后，從研究自然規律的角度，您期待什么樣的加速器？ 您對此有何評論？
溫伯格
我不嘗試回答這個問題。 有很多充分的理由可以使用質子加速器達到盡可能高的能量，或者使用電子-正電子對撞機（例如歐洲核子研究中心大型強子對撞機）來高精度研究希格斯粒子。 我認為答案取決于實驗的可能性，我不是這方面的專家。 我拒絕對此提供意見。
我只是希望我們最終能獲得高精度和高能量。 我不得不說，而且我想補充一點，我認為在安靜模式下繼續實驗物理學也很重要，我們可以在其中尋找像質子衰變這樣的罕見情況，因為我認為質子衰變甚至有可能在我的有生之年被發現，我希望在地下深處的那種實驗中，人們可以在一罐液體中耐心等待罕見的情況。 我希望這種實驗也能繼續下去。
最后，主持人請溫伯格教授給中國年輕觀眾一些寄語。 “因為我們在中國科技館，還有另外五個博物館，人們都在觀看。大多數觀眾都是年輕人、青少年。也許他們將來可以成為偉大的科學家。”
溫伯格
我很高興能夠與正在收聽這次活動的中國年輕人交談。 經過多年的工作，作為一名物理學家，回顧 20 世紀 50 年代開始的數十年工作是一件非常愉快的事情。 時不時地發現一個理論想法，通過實驗來證實這個想法，或者解釋一些已知但看起來很奇怪的東西是多么令人興奮。 事情并不總是那么令人愉快。 很多時間都花在了行不通的想法上。 我經歷的失敗多于成功，這在科學工作中很常見。 但你成功的幾次可以彌補其他失敗的次數。 所以繼續工作吧。
溫伯格教授再次告別。 我向溫伯格教授道了晚安，他歡迎我回到德克薩斯州。
制作編輯|盧卡斯
結尾
