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宇宙用数字说话

评论: 0 | 发布者: 王星

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对研究物理而言,数学的重要性不言而喻。


作者/ 史蒂夫·米尔斯基(Steve Mirsky)

翻译/红猪


在新书一开头,英国物理史学家格莱姆·法梅罗(Graham Farmelo)就引了普林斯顿高等研究院的理论物理学家尼玛·阿卡尼-哈米德(NimaArkani-Hamed)的话:“我们偷听自然的秘密,靠的不仅是专心实验,也要试着明白如何用最深刻的数学来解释实验结果。可以说,宇宙在用数字对我们说话。”别激动,他说的不是数术。


这句引语成了这本新书的标题《宇宙用数字说话》(The Universe Speaks in Numbers)。底下当然还有副标题:《现代数学如何揭示自然界最深层的秘密》(How Modern Math Reveals Nature's Deepest Secrets)。书中还探讨了一个棘手的问题:数学揭示的,真的是自然界最深层的秘密吗?还是只是我们透过数学瞥见的一些普通秘密?


今年5月29日,普林斯顿高等研究院就法梅罗的这个话题开了一场研讨会。在简短的开幕讲话中,院长罗伯特·迪吉格拉夫(RobbertDijkgraaf)说:“关于物理学和数学的关系有许多典故。”他举了费曼的例子,“我们都知道他不喜欢抽象数学,”接着引了费曼的一句话:“如果某天数学彻底消失,一周后物理学就能重建。”听众的笑声(可能都是物理学家的,数学家是不会笑的)平息后,迪吉格拉夫继续说道:“不过迈克尔·阿蒂亚爵士(Sir Michael Atiyah)巧妙地回了我一句,他说:‘那肯定是上帝创造世界的一周。’”


阿蒂亚在今年一月过世,享年89岁,《纽约时报》讣闻写道:“上世纪60年代,这位英国数学家将数学和物理学巧妙结合,自牛顿以后再无人这样做过。”这么说,他很可能属于这个星球上少数几个智力超越费曼的人物。


阿蒂亚的贡献结束了物理学和数学的一段疏远期。在会上,弗里曼·戴森(Freeman Dyson已95岁高龄,我可以肯定地说,他是一个活着的传奇)就说到了这段时期。当年和爱因斯坦(及其他名人)一起成为普林斯顿高等研究院的成员时,他就注意到了其中的矛盾:“我来这里当教授时,正好是奥本海默(曼哈顿计划负责人)在当院长……当时物理学和数学很疏远,很大一个原因是奥本海默用不上纯数学,纯数学家也用不上原子弹。”


有人问戴森,物理学和数学还要解答哪些重要问题,他说:“哪些问题重要,纯粹是个人口味的问题。我喜欢把这比喻成参观动物园……你可以去参观动物园的建筑,也可以参观动物。目前来看,数学家正忙着参观建筑,而物理学家在参观动物。哪样更重要?我认为这问题没什么意思。有意思的是,它们为什么配合得这么好?”


美国数学家凯伦·于伦贝克(Karen Uhlenbeck)是得克萨斯大学奥斯丁分校的荣誉退休教授,她对此事另有看法:“有这样一种世界观,存在一个完美的世界,它有若干法则,我们将发现这些法则。但我们只是一群凡人,在这个令人费解的世界里乱撞。我的意思是,这世界看起来这么清楚美丽,秩序井然,但这不过是假象。你只要换一种波长观察,它就会显得截然不同。世界是一个混沌的地方,你只看到了其中一角,我们努力想理出头绪,将想法在头脑中组合,我们设法制定了规则和秩序,我们还创造了数学,作为应对外界刺激的一种语言。”


戴森立即试着与她和解:“我不反对你的说法。我们在探索一个充满神秘的宇宙……我觉得吃惊的是,我们居然知道了这么多。”


这番对话总使人想起美国著名诗人罗伯特·弗罗斯特(Robert Stirling)的那首袖珍诗:“我们兜圈跳舞,心怀揣测/秘密静坐中间,早已知晓。”我很想问问弗罗斯特,他怎么知道秘密是坐着的。



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