如果我要純粹根據智商水平來區分物理學家,我會先選擇 R. 和 S.。這可能就是我取這個網名的原因。(當然,中文也有“妙筆勝華”的意思,還有 的音譯,大致跟我的姓氏有關。這兩個人從事的工作需要大量的智慧和想象力,這就是宇宙學的精髓。
恐怕是家喻戶曉的人物,從童年到成年,我聽過無數殘疾人的例子,但無論抱負多么強大,恐怕能做出突出成就的人也很少。海蒂的姐姐投身社會慈善和政治,成為國家的宣傳工具,她所取得的成就很難夸大。另一方面,斯蒂芬霍金從哈佛大學畢業時只有 20 多歲,他在年輕時就表現出了驚人的才華。他對一系列最微妙和最先進的理論物理學領域游刃有余,例如廣義相對論、粒子物理學和宇宙學。小艾還需要向格羅斯曼尋求幫助,霍金可以單槍匹馬地毫無阻礙地駕馭這個艱難的世界。以至于在一段時間內,這些領域的研究人員將他視為馬。
重要的工作是奇點定理的證明。愛因斯坦的廣義相對論問世后,愛因斯坦的場方程被用作基本方程,這是一個超越方程,很難找到解析解。在球對稱性下,史瓦西找到了最簡單的解析解,甚至是最簡單的,也是相當復雜的,而且無論如何,這個時空解都給出了驚人的結果,那就是時空存在一個奇點,此時所有可觀測的物理量都是發散的,物理定律失效。根據這個解析解,有一個簡單的推論,即恒星的質量決定了它死后的命運,像太陽這樣的恒星,在燃燒自身的能量后物理學家羅斯曼,會冷聚起來,然后爆炸成為超新星,而中國宋代就觀測到了一次超新星爆炸(原文《晝白如太白(金星)》“, 這表明超新星的亮度相當大)。超新星中會有新的結構,如果恒星質量足夠大,大約有 2-3 個太陽的質量,它可以坍縮成一顆白矮星,而 就因為計算這個臨界質量而獲得了諾貝爾獎(他是一位優雅的英國紳士,我的廣義相對論老師和他有好幾段關系)。)。如果恒星的質量稍大一點,它就會坍縮成一顆中子星。打個比方,一艘萬噸級的船只能容納一顆足球大小的白矮星或一顆芝麻大小的中子星。當然,如果恒星的質量再大一點,它就會繼續坍縮,因為內部的排斥力無法抵抗引力,那么它最終會坍縮成一個點,那就是奇點,而奇點周圍有一個范圍是漆黑的,因為即使是最快的粒子,光子, 無法逃脫引力的約束,就像一個大黑洞,可以吞噬所有物質,我們稱之為“黑洞”(與只進不出的“黑洞”相反,叫“白洞”,就是只能進進出)。首先證明了奇點的存在,當然,他的第一個證明是他自己獨立做出的,而且還有很多前提,所以他不是很滿意。
說起來,該出現了,原來他是在做數學,數學很強,著名的謎題就是他發現的,用“箭”和“風箏”無縫拼湊起來,后來在凝聚態物理學領域被發現。其他人建議,既然你數學這么好,就應該參與廣義相對論,你一定會取得偉大的成就。他也毫不謙虛,很快就轉向了廣義相對論,而奇點定理只是一個小測試。他還獨立給出了奇點存在的證明,這讓他頗為震驚,這就像獨孤終于找到對手一樣令人興奮。畢竟,在這個世界上很少能變得更聰明。
對手可以是朋友,科學上沒有敵人。并決定攜手合作,以更寬松的前提物理學家羅斯曼,用他們的話說:“只要滿足一些條件,那么奇點的存在是必然的。這些非嚴酷的條件看似非物理的直覺條件,包括因果定律。他們完美地證明了奇點定理,沒有人再懷疑奇點的存在,每個人都轉向了奇點性質的研究。這叫定話,只有師父的師父和天才的天才才能做到這一點。
而除了奇點定理的證明之外,還有一些其他的工作,其中一些有趣的是他們對量子力學和廣義相對論中最基本問題的辯論,比如可愛的薛定諤貓。(物理學家喜歡設計可愛的小動物來說明這個問題,比如薛定諤的貓和麥克斯韋的小怪物,我在這里不多討論。這場經典的辯論,就像玻爾和愛因斯坦的辯論(他們爭論上帝是否在擲骰子)一樣,永遠銘記在后人的心中,它對科學界有許多深遠的影響。
重要的工作還包括著名的黑洞蒸發理論,隨著黑洞緩慢蒸發,這令人驚訝。還有關于宇宙形成的理論,包括多元宇宙模型、宇宙氣泡、量子宇宙和許多其他奇怪的事物。我欽佩使如此復雜的宇宙理論如此完美的想象力。
重要的工作在于時空扭轉的觀點,可以說是一種新的時空理論,也可以說是廣義相對論的另一種表現形式,就像費曼的量子力學以路徑積分的形式出現一樣。時空扭轉的思想非常經典和優美,很多從事相對論研究的人都非常喜歡它,比如我的同學張玄中(見我博客的鏈接,他的博客叫“張玄中的扭轉宇宙”)。
任何 and 的工作都是非常深奧和難以理解的,即使是廣義相對論的專家也可能無法理解奇點定理。我的廣義相對論老師梁燦斌先生師從著名的瓦爾德,在國內第一次以微分幾何的形式傳播廣義相對論,他回國后的第一份報告就是講奇點定理的證明。要知道,北京師范大學當年是全國廣義相對論的中心,現在也差不多。梁先生勤奮地將廣義相對論以微分幾何的形式傳播到國內,當他意識到一些持有固有觀點的老書無法接受新事物后,他開始培養一大批年輕學生,從本科生開始教授廣義相對論,這門課難度很大,第一堂課可能新鮮,大概有 80 人聽課, 第二次可能減半,第三次只有 20 人左右,當然有很多人在聽、在玩,最后敢于考試,可能不到 10 人,我大一的時候,看到一個人在聽課,一個人在睡覺,一個人在看書, 一個巨大的教室,包括老師。我很幸運地遇到了最好的一屆,也許是梁老師帶領的最后一屆本科生貝語網校,我們大概有 30 個人,從大二到大二各個年級,跟著梁老師學習了將近兩年的廣義相對論,我受益匪淺。梁先生嚴謹的科學作風、一絲不茍的數學推導、對世界的冷漠態度,是我學習的榜樣,他們一直陪伴著我的科研工作。在這里,我要感謝梁老師孜孜不倦地教導我們年輕一代,不求名利,只傳播科學知識,這種學習精神現在非常罕見。
我最近也有幸親眼目睹了它,那是他不久前來到中國時舉行的世界弦理論大會的開幕式。在介紹他的新宇宙觀時(見之前的轉貼文章),他在友誼賓館開玩笑地說,他喜歡中餐和女人。此時的他已經嚴重殘疾,只有兩只眼皮能動。
我剛到中國時,是我的老師梁先生陪著他,推著他的輪椅爬上了長城。那時候,他的喉嚨里還能說出一些說不清的話。大學畢業后不久,我就染上了這種奇怪的病,肌肉不斷萎縮,一開始走不動,后來又不能說話。到 2002 年在中國參加世界數學大會時,他只能移動三個手指,現在只剩下眼瞼了。他的健康是一個真正的問題。這是不可避免的,也許以后這個師父什么都動不了,就跟植物人差不多了,要是等到那一天,理論物理界就徹底傷心了,對物理界來說會是個很大的損失。
佑!
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