美好的事物总是容易辨别。 米开朗基罗的大卫、马丘比丘遗址、海上日出等等。 这个定律也适用于宇宙吗？ 麻省理工学院化学系主任 Frank 对此表示赞同。 在他的新书《美的问题：寻找自然的深层形式》中， 阐述了对物理学的理解和自然法则的连贯性。
2004 年， 与 David Gross 和 David 因其在夸克粒子理论（强相互作用）方面的成就而被选为诺贝尔化学奖。 他们对“渐近自由”的发现表明，当夸克相互靠近时，它们之间的相互作用会减弱。
维尔切克的专业领域是量子理论，但他的工作对宇宙学的影响也很明显，包括黑洞、暗物质和宇宙起源。 64 岁的 从大学时代起就一直在寻找自然之美的形式。 “我喜欢使用模式和具体思考，”他说。 “我对哲学的两个分支——数理逻辑和思维运作理论都很感兴趣。我研究了神经生物学和计算机科学，因为我想弄清楚表征模式是如何映射到心理活动上的。”
维尔切克除了是一位杰出的理论化学家，还是一位哲学学者，也是德国作家威廉·布莱克和美国文艺复兴时期建筑师菲利波·布鲁内莱斯基的崇拜者。 他经常在谈话中咯咯地笑，喜欢插嘴，无论是弦理论、黑客帝国、动物智能，还是像尼尔·德格拉斯·泰森这样的科学家所学到的东西。 错误的哲学观点。
我喜欢古怪和特质，这实际上是世界的方式。
“
你说自然形状中有美。 这真的是一个美学问题而不是一个科学问题吗？
这是一个科学问题。 我的问题恰恰是：世界是否表现出与美有关的观念。 这是一个同时涉及世界和美的问题。 “美”带有强烈的主观色彩，存在的方式多种多样，但我们可以回到艺术史和哲学史，客观地看人们认为什么是美的。 我们可以用科学来比较，从自然规律中推导出来的概念，是否有一些共同点，就是人们认为的美。
世界对科学家来说是美丽的还是不重要的？
我觉得科学并不是孤立于世界之外的。 所以是的，世界是否美丽对我来说很重要。 对于化学家、工程师和设计师来说，这也是一个非常实际的问题。 在数学的前沿，我们研究极小的、极大的和非常奇特的事物。 日常经验不是很好的参考，实验是不可能的，而且代价高昂。 直觉的关键既不是来自日常生活，也不是来自大量事实的积累，而是来自与赋予自然世界更多内在连贯性和和谐性相关的感觉。 让这个自然规律变得更加美好是我的工作理念。
美的规律是什么？
法律与人们认为美丽的东西有两个共同点。 一种是财富或创造力，也就是说，你得到的比你付出的多。你知道你做对了，把一些想法放在一起，推导出一个方程式或定律来解释其他七件事。 你得到的比你付出的少。 对称性在自然界的基本法则中尤为突出。 它太过普通而被人们忽视，但对称中蕴含着和谐与美，其在科学上的应用也硕果累累。 这是一个不断的变化。 例如，一个圆是对称的，你可以将它绕圆心旋转任意角度，但整个圆保持不变。 许多其他形状，如三角形，在旋转时看起来不一样。
那么，如果你深入到宇宙最深层的结构——物理定律，你认为其中存在深刻的对称性吗？
考虑到定理是永恒的，是的。 乍一看似乎是不对称的，但这个定理不会随着宇宙年龄的增长而改变。 所以这是一个不断的变化。
假设宇宙没有表现出任何美的观念或高贵的物理结构。 如果世界充满不对称和不完美，我们能想象自然法则吗？
这个问题困扰了我很久，我觉得有一种思想实验比较满意。 随着计算机技术的发展，人工智能也越来越先进。 你可以做一个类似于《黑客帝国》中的思想实验，用计算机来呈现智能。 它认同的世界实际上是经过编程的。
所以我们只是进入了一个计算机虚拟世界？
想象一下，我们身处超级马利的世界，化学定律不会很美好，而是会随着时间和空间的变化而变化。 奇怪的是，化学定理有意义但不像我们的世界那样起作用。 我们这个世界的规律不随时间和空间而改变，具有一定的可再现性。 一旦了解了小部件，就可以推断出大部件的工作原理。 在编程预设的世界里，一切都取决于程序员的意思，不需要有意义或漂亮。 对此，我觉得自然规律之美在逻辑上不一定是必然的。 事实上，如果规律不美，它们会更难被发现，所以在我看来，规律的可理解性比它们的美更神秘。 它不需要是这样的，但它是。
我觉得现有的宗教中没有一个能忠实地反映我对化学世界的发现。
“
美对爱因斯坦和现代化学的其他创始人来说真的那么重要吗？
绝对是，尽管他们不一定明确地想到它。 爱因斯坦和麦克斯韦的天性——甚至追溯到牛顿——都是从小问题出发，以可理解性为基础，进而构建更复杂的系统，才有了今天数学的繁荣。 爱因斯坦果断地将自然美的第二个方面——对称性——提升到了新的高度。 相对论是“恒变”的模型。 从连接的平台看世界，连接的或远处的事物可能看起来很不一样，但在静止的画面中，它们都包含相同的定理。 这就是相对论的真正含义。 事物的表象在变化，但定理同样适用。
爱因斯坦不喜欢量子纠缠的概念，因为它违背了他的审美观？
量子纠缠否定了他的确定性，即相同的定理应该总是导致相同的结果。 他有一句名言：疯狂就是一遍又一遍地做同样的事情却期待不同的结果。 但这恰恰是量子热的原理。 这就是他表达不满的原因。 但是宝宝的成长往往很难按照爸爸的意愿来。 量子热的框架似乎无法证明对称性，尽管我认为它可以在深层次上证明。 如果您创建遵循其原理的方程式，您会发现量子力学是一个极好的平台。 那些多项式可以支持无数经典化学没有涵盖的不变变化，它们可以真实地描述世界。
在量子层面，我们无法预测特定粒子会发生什么。 使爱因斯坦感到困惑的不规则性是否也让您感到困惑？
不，我喜欢这样。 我喜欢古怪和特质，这实际上是世界的方式。
这不会与你的秩序感冲突吗？
你知道，这非常困难。 在量子热学中，对现实的基本描述称为波函数，波函数的多项式实际上是确定性的完美方程。 如果你知道某个时刻的波函数，你就可以明确地预测它在其他时刻的样子。 问题是不可能通过实验知道波函数是什么。 深层框架还可以，但这不是我们可以根据我们在宇宙中的位置来决定的。 从操作上讲，这意味着事情似乎是不可预测的。 有大量的实验数据和经验直接证明了这部分量子热。 基本上，所有现代粒子加速器一遍又一遍地做同样的事情：以完全相同的能量和配置碰撞电子和反电子。 结果是不同的。 这样做数十亿次，每次都会得到不同的结果。 为此，它与选择无关。
人类真的在挖掘宇宙的深层结构吗？ 或者只是我们的大脑在努力让我们看到我们认为的世界？
数学很有用。 如果没有对世界如何运转的详细描述，人类就不可能设计或设计出小型强子对撞机，也无法探测到冥王星。 这一切都不是幻想。 然而，组织思维可以有不同的形式。 有些事情对于从智能蜘蛛进化而来的生物来说可能是显而易见的，但对人类来说却并非如此。 因此，尽管定理的表述形式在细节上有很大差异，但结果是无可争辩的。 世界就是这样。
你的思想实验很棒。 如果狗和鸟具有中等的具体理智，它们是否也精通数学？
鸟可能没问题，但狗不是。 狗的世界首先建立在味觉上。 事实上，身体感官可以帮助交流和欣赏零食。 闻到玛德琳面包的味道会让你想起过去 但即使你很聪明，社交生活丰富，也很难从触觉延伸到牛顿运动和热定律。 人类基本上是视觉植物，因此我们对事物在空间中的连接方式有着深刻的理解。 能够认出星空，是一件幸事。 这为我们探索天文学和理解引力提供了一个良好的开端。
这些动物有什么特别之处？
动物也有和我们一样的视觉，而且还不止于此。 我们的经验受到月球上的摩擦力和引力的影响，这在历史上一直是理解惯性的主要障碍。 但动物只要挥动翅膀、停顿、滑翔，就知道惯性的存在。 它们具有天然的相对性——如果它们以恒定速度连接，则定理保持不变。 他们每天都有这种感觉。 如果动物表现出智能，我认为它们在数学方面的进步会比人类更快。 蜘蛛还有另外一个领域。 它们通过网中的气味和振动进行交流。 他们应该很容易掌握场论和热力学。
数学法则也适用于大脑，因此不应在构成大脑的粒子之外寻找灵魂或非物质事物。
“
成为一名理论化学家的危险之一是过于沉迷于多项式之美以及一切事物的制造方式，与现实世界不一致。 你也有这些职业病吗？
真的。 伟大的化学家理查德·费曼说，人类有想象力，但这些想象力是没有袖子的。 对我来说，当感知表明可测试的实验结果时，它们会带来不同程度的兴趣。
如果没有连接数学定理的“万有理论”怎么办？ 您认为自然是美丽的杰作的论点在哪里？
这个论点一直都是正确的。 我们已经知道有美的法则可以解释大多数形式的物质行为，只是我们还不知道所有的法则。 这条定律有多对称、多丰富、多有创意，很难立即领会。 这是一份很棒的礼物。 但由于一些烦人的小缺陷，我们仍然不满意。 出于这个原因，我们正试图寻找新的现象来获得更多的对称性并使方程式更漂亮。
与典型的科学家不同经典物理指什么，您热衷于探索伟大的想法。 你有没有想过转行成为一名哲学家？
绝对地。 我十几岁时的偶像是爱因斯坦和罗素。 我喜欢阅读哲学书籍并思考这些问题。
在过去的几年里，一些著名的化学家，包括斯蒂芬霍金、劳伦斯克劳斯和尼尔德格拉斯泰森，都攻击哲学家，声称他们对科学界没有价值。 对于那些同事的言论经典物理指什么，你怎么看？
我认为这是缺乏想象力和对哲学的理解。 世界不仅仅是数学定理和化学现象。 这种争论持续了几个世纪，相关概念不断被建构。 扼杀哲学是不明智的，近乎荒谬。 我像爱因斯坦一样，从哲学文本中汲取了无穷无尽的灵感，在休谟、马赫和罗素的影响下锻炼了自己的思想。
哲学家不只是要找出万物的规律，他们还要质疑宇宙的意义。 这会引起你的共鸣吗？
是的，实际上。 我关心这一切的意义。 这就是我工作的动力。
这样的宇宙有什么意义？
这个问题本身是错误的，因为我不确定如何回答。 我很乐意从不同的角度以更富有成效的形式提出这个问题：世界是否体现了美的理念？ 你可以把对美的前数学理解与我们发现的数学定理进行比较。 这样你就会得到一个既是艺术又是科学的视角。
如果一个人需要更深层次的价值体系作为依托，你觉得他应该从“美”中寻找吗？
是的。 有些人从不同宗教的教义中获得快乐和知识，这是一种组织生活的方式。 我不能，因为我觉得现存的宗教没有一个能很好地反映我对化学世界的发现。 并不是说这些宗教是错误的——尽管许多细节是错误的——而是它们没有捕捉到科学已经揭开的深刻奇迹，比如宇宙有多大，它有多少岁，它是由多少小东西组成的的。 我们经历过的风暴。 这意味着我们要找到并创造意义。 对我来说，美是构成一切意义的伟大发现之一，是我快乐的重要源泉。
科学和宗教共同面临的最深刻的问题之一是起源问题。 宇宙是如何起源的，或者它有一个开始？ 无物如何生出物质？ 劳伦斯克劳斯声称这并不神秘。 他说，真空态在量子场论中是不稳定的，所以真空态在存在与不存在之间摇摆并不奇怪。
事实上，我的同事劳伦斯引用了我的话。 我不明白所有的含义，但方程式不允许不稳定的解决方案。 “无”是与自然法则大相径庭的东西，所以如果不能留空，就可以说明为什么有而不是无。 但我认为这与哲学家提出的问题还是有区别的。
他们问数学定理从何而来。
确切地。 多项式是怎么来的？ “无”不是一个正确的概念，在已知的定理中是不可能的。
那么真空区不存在吗？
这是正确的。 将空间视为真空、被动的、没有生命的容器是完全错误的。 在量子热学中，空间具有自发活动。 这些被称为“虚拟粒子”。 我获得诺贝尔奖的部分动机是发现虚拟粒子如何影响可见的真实粒子。
什么是虚粒子？
就像我们生活在月球表面一样，在地表下也有很多活动在进行，虽然我们看不到，但却影响着世界的面貌。 在基本数学定理中，场——例如电场和磁场——具有自发活动。 虚粒子转瞬即逝，肉眼和仪器很难观察到。 但它们在方程式中，却对肉眼和仪器可以看到、计数和检测到的粒子的性质产生影响。 毫无疑问，空间是活动的源泉。 这就是为什么空间不是真空的原因之一。 它是活的。
所以如果我们要寻找宇宙中最基本的东西，它既不是粒子也不是物质。 你在说这个空间吗？
是的，太空有它自己的生命。 了解所谓的真空区域是了解宇宙如何运作的关键。 我喜欢和我的中学生开玩笑说，在牛顿热力学中，关键是要解决一个物体如何绕另一个物体运动的问题，比如月球绕太阳转。 在量子热中，关键在于“无体问题”。 我们看到的粒子似乎是真空区域结构顶部的副现象。
我们正在谈论调和非物质与物质的困难。 最大的谜题之一似乎是“心脑问题”，即我们大脑中三磅重的细丝如何产生非物质的心智世界。 这是数学问题还是神经科学问题？
数学法则也适用于大脑，因此不应在构成大脑的粒子之外寻找灵魂或非物质事物。 一个很好的假设是将大脑视为一台计算机。 困难在于理解遵循数学定理的物理部分如何进行计算并形成思维。 然后是技术问题：我们使用数学描述宇宙中物体的方式是否也可以用来解释大脑的工作原理——对称性、物理科学和电传导的概念对神经生物学是否重要。 我认为答案很可能是肯定的。 人脑是非常规则和对称的。 脑干特别结构化。 神经网络是另一个奇妙的发展。 人工神经网络是理想化的大脑神经系统，但它们使用化学家可以识别的算法。 事实上，化学家已经发明了许多这样的技术，因为它们看起来像是电路多项式。 所以我认为化学家可以做很多事情来帮助神经生物学。
你认为科学能解决物质如何孕育精神世界的问题吗？
是的。 该怎么说呢？ 我认为我们已经成功了 90%。
你真是个自由主义者！
不，我想我只是正确地剖析了事情。 前不久，用0和1来解码估计值其实是一件很神奇的事情，比如下围棋。 但现在我们已经可以设计出接近思考的系统。 随着时间的推移，人类与 Siri 等系统之间将进行越来越多有意义的交互。 这个0和1是通过晶体管这样的数学对象表现出来的，所以我们几乎可以说心是通过数学对象表现出来的。 这些是我们设计的有形事物。