如果我要纯粹根据智商水平来区分物理学家,我会先选择 R. 和 S.。这可能就是我取这个网名的原因。(当然,中文也有“妙笔胜华”的意思,还有 的音译,大致跟我的姓氏有关。这两个人从事的工作需要大量的智慧和想象力,这就是宇宙学的精髓。
恐怕是家喻户晓的人物,从童年到成年,我听过无数残疾人的例子,但无论抱负多么强大,恐怕能做出突出成就的人也很少。海蒂的姐姐投身社会慈善和政治,成为国家的宣传工具,她所取得的成就很难夸大。另一方面,斯蒂芬霍金从哈佛大学毕业时只有 20 多岁,他在年轻时就表现出了惊人的才华。他对一系列最微妙和最先进的理论物理学领域游刃有余,例如广义相对论、粒子物理学和宇宙学。小艾还需要向格罗斯曼寻求帮助,霍金可以单枪匹马地毫无阻碍地驾驭这个艰难的世界。以至于在一段时间内,这些领域的研究人员将他视为马。
重要的工作是奇点定理的证明。爱因斯坦的广义相对论问世后,爱因斯坦的场方程被用作基本方程,这是一个超越方程,很难找到解析解。在球对称性下,史瓦西找到了最简单的解析解,甚至是最简单的,也是相当复杂的,而且无论如何,这个时空解都给出了惊人的结果,那就是时空存在一个奇点,此时所有可观测的物理量都是发散的,物理定律失效。根据这个解析解,有一个简单的推论,即恒星的质量决定了它死后的命运,像太阳这样的恒星,在燃烧自身的能量后物理学家罗斯曼,会冷聚起来,然后爆炸成为超新星,而中国宋代就观测到了一次超新星爆炸(原文《昼白如太白(金星)》“, 这表明超新星的亮度相当大)。超新星中会有新的结构,如果恒星质量足够大,大约有 2-3 个太阳的质量,它可以坍缩成一颗白矮星,而 就因为计算这个临界质量而获得了诺贝尔奖(他是一位优雅的英国绅士,我的广义相对论老师和他有好几段关系)。)。如果恒星的质量稍大一点,它就会坍缩成一颗中子星。打个比方,一艘万吨级的船只能容纳一颗足球大小的白矮星或一颗芝麻大小的中子星。当然,如果恒星的质量再大一点,它就会继续坍缩,因为内部的排斥力无法抵抗引力,那么它最终会坍缩成一个点,那就是奇点,而奇点周围有一个范围是漆黑的,因为即使是最快的粒子,光子, 无法逃脱引力的约束,就像一个大黑洞,可以吞噬所有物质,我们称之为“黑洞”(与只进不出的“黑洞”相反,叫“白洞”,就是只能进进出)。首先证明了奇点的存在,当然,他的第一个证明是他自己独立做出的,而且还有很多前提,所以他不是很满意。
说起来,该出现了,原来他是在做数学,数学很强,著名的谜题就是他发现的,用“箭”和“风筝”无缝拼凑起来,后来在凝聚态物理学领域被发现。其他人建议,既然你数学这么好,就应该参与广义相对论,你一定会取得伟大的成就。他也毫不谦虚,很快就转向了广义相对论,而奇点定理只是一个小测试。他还独立给出了奇点存在的证明,这让他颇为震惊,这就像独孤终于找到对手一样令人兴奋。毕竟,在这个世界上很少能变得更聪明。
对手可以是朋友,科学上没有敌人。并决定携手合作,以更宽松的前提物理学家罗斯曼,用他们的话说:“只要满足一些条件,那么奇点的存在是必然的。这些非严酷的条件看似非物理的直觉条件,包括因果定律。他们完美地证明了奇点定理,没有人再怀疑奇点的存在,每个人都转向了奇点性质的研究。这叫定话,只有师父的师父和天才的天才才能做到这一点。
而除了奇点定理的证明之外,还有一些其他的工作,其中一些有趣的是他们对量子力学和广义相对论中最基本问题的辩论,比如可爱的薛定谔猫。(物理学家喜欢设计可爱的小动物来说明这个问题,比如薛定谔的猫和麦克斯韦的小怪物,我在这里不多讨论。这场经典的辩论,就像玻尔和爱因斯坦的辩论(他们争论上帝是否在掷骰子)一样,永远铭记在后人的心中,它对科学界有许多深远的影响。
重要的工作还包括著名的黑洞蒸发理论,随着黑洞缓慢蒸发,这令人惊讶。还有关于宇宙形成的理论,包括多元宇宙模型、宇宙气泡、量子宇宙和许多其他奇怪的事物。我钦佩使如此复杂的宇宙理论如此完美的想象力。
重要的工作在于时空扭转的观点,可以说是一种新的时空理论,也可以说是广义相对论的另一种表现形式,就像费曼的量子力学以路径积分的形式出现一样。时空扭转的思想非常经典和优美,很多从事相对论研究的人都非常喜欢它,比如我的同学张玄中(见我博客的链接,他的博客叫“张玄中的扭转宇宙”)。
任何 and 的工作都是非常深奥和难以理解的,即使是广义相对论的专家也可能无法理解奇点定理。我的广义相对论老师梁灿斌先生师从著名的瓦尔德,在国内第一次以微分几何的形式传播广义相对论,他回国后的第一份报告就是讲奇点定理的证明。要知道,北京师范大学当年是全国广义相对论的中心,现在也差不多。梁先生勤奋地将广义相对论以微分几何的形式传播到国内,当他意识到一些持有固有观点的老书无法接受新事物后,他开始培养一大批年轻学生,从本科生开始教授广义相对论,这门课难度很大,第一堂课可能新鲜,大概有 80 人听课, 第二次可能减半,第三次只有 20 人左右,当然有很多人在听、在玩,最后敢于考试,可能不到 10 人,我大一的时候,看到一个人在听课,一个人在睡觉,一个人在看书, 一个巨大的教室,包括老师。我很幸运地遇到了最好的一届,也许是梁老师带领的最后一届本科生贝语网校,我们大概有 30 个人,从大二到大二各个年级,跟着梁老师学习了将近两年的广义相对论,我受益匪浅。梁先生严谨的科学作风、一丝不苟的数学推导、对世界的冷漠态度,是我学习的榜样,他们一直陪伴着我的科研工作。在这里,我要感谢梁老师孜孜不倦地教导我们年轻一代,不求名利,只传播科学知识,这种学习精神现在非常罕见。
我最近也有幸亲眼目睹了它,那是他不久前来到中国时举行的世界弦理论大会的开幕式。在介绍他的新宇宙观时(见之前的转贴文章),他在友谊宾馆开玩笑地说,他喜欢中餐和女人。此时的他已经严重残疾,只有两只眼皮能动。
我刚到中国时,是我的老师梁先生陪着他,推着他的轮椅爬上了长城。那时候,他的喉咙里还能说出一些说不清的话。大学毕业后不久,我就染上了这种奇怪的病,肌肉不断萎缩,一开始走不动,后来又不能说话。到 2002 年在中国参加世界数学大会时,他只能移动三个手指,现在只剩下眼睑了。他的健康是一个真正的问题。这是不可避免的,也许以后这个师父什么都动不了,就跟植物人差不多了,要是等到那一天,理论物理界就彻底伤心了,对物理界来说会是个很大的损失。
佑!
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