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弗里曼·戴森的遗产

作者:admin 2020-04-11 我要评论

活跃在20世纪的众多大师和他们的事迹正在逐渐沉入历史。而回顾戴森的一生,我们会明白,不要受到陈旧观念和世俗的束缚,勇于探索,对生活中的一切充满热忱,才是...

活跃在20世纪的众多大师和他们的事迹正在逐渐沉入历史。而回顾戴森的一生,我们会明白,不要受到陈旧观念和世俗的束缚,勇于探索,对生活中的一切充满热忱,才是戴森留给我们的真正遗产。

著名英裔美籍物理学家弗里曼·戴森(摄于1972年)

 

著名英裔美籍物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)于2020年2月28日去世。来自世界各地、各个阶层的人们纷纷哀悼这位科学家的离去。该如何理解这位20世纪人类最杰出的人物之一?现任普林斯顿高等研究院主任、物理学家罗贝特·戴克赫拉夫(Robbert Dijkgraaf)在一份关于戴森去世的声明中对他的描述可能最为准确:现代粒子物理学的建筑师,全能的数学家,太空旅行的倡导者,天体生物学家,作家,未来学家,永远的研究生,对先入为主的概念的反叛者,深刻的作家。

戴森是20世纪科学家的代表性人物之一。他从学生时代开始就受教于多位大师级人物,成年之后又同多位杰出人物合作。当我们回顾戴森的一生,可以发现他一个人串联了人类从19世纪末直到21世纪的科学发展线索。他的离去,也意味着一个时代的彻底结束。

戴森从小就展现了杰出的数学天赋,他在1941年进入剑桥大学学习数学,而他当时的导师正是著名数学家哈代(G.H.Hardy)。除了接受这位大师的指导,戴森在剑桥还曾经受到著名物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)和亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)的指导。在第二次世界大战期间,戴森作为平民数学家,为英国皇家空军服务了两年时间。战争结束之后,他去美国康奈尔大学攻读博士学位,深入研究电子与电磁场之间的相互作用。

江西快三 戴森在美国迅速展示出他作为一位理论物理学家的天才一面,以至于他的导师、诺贝尔物理学奖得主汉斯·贝特(Hans Bethe)认为他已经无需再做学生,推荐他加入普林斯顿高等研究院进行研究,随后他又在没有获得博士学位的情况下就获得了康奈尔大学的教授职位。戴森的数学才能为理论物理学的发展做出了巨大贡献:在与理查德·费曼(Richard Feynman)和朱利安·施温格(Julian Schwinger)的讨论中,他意识到这两个人在从不同的角度构建量子电动力学(QED),戴森通过自己的数学天赋建立了量子电动力学完整的数学形式,并且证明了费曼和施温格的工作在数学上的等价性。这项工作也促使费曼和施温格在1965年与朝永振一郎一同获得了诺贝尔物理学奖。

因为个人天才导致与众不同的求学生涯,这位著名科学家从未获得博士学位,而他把这当作自己的成就之一。戴森认为,博士学位是源于之前德国大学花费长时间培养教授的传统,这个传统如今已经不再适合现代社会。用数年时间攻读一个可能自己并不擅长也不感兴趣的领域的博士学位,只为获取一块进入学术界的敲门砖,只是浪费时间而已。也正是因为如此,戴森“感觉自己永远都是一个研究生,因此也就可以对一切都感兴趣”。

戴森初到普林斯顿高等研究院时,爱因斯坦、奥本海默等大师也在那里生活。戴森因而被称为爱因斯坦的“继承者”,虽然他的志向并非如爱因斯坦一样创建一个能够描述所有物理现象的大统一理论。戴森一生中有超过60年时间在普林斯顿高等研究院生活,但他与诸位大师不同,早早就展现出自己“非典型”物理学家的一面。除了进行数学和理论物理学研究之外,戴森在其他多个领域也有建树。

1956年,戴森在加州圣地亚哥的一家公司开发出一种非常安全的核反应堆。这款核设备至今仍然在世界各地的医院中被用于医疗项目。除此之外,戴森还参与了堪称疯狂的“猎户座计划”(Orion Project),他计划通过定向核爆炸使人类的飞船达到超高速,可以在两周之内就从地球到达火星。而“猎户座计划”后来随着部分禁止核试验条约的签署而被废止,戴森设计的核动力飞船从未实现。

江西快三 戴森广博的兴趣,使他在文学乃至科幻领域都产生了深刻的影响。他经常进行演讲和撰写书评,尤为喜欢展望人类的未来,他认为人类迟早会移民到地球以外的居住地生活。戴森撰写过多部科普、科幻书籍,他提出的“戴森树”(Dyson Tree)和“戴森球”(Dyson Sphere)概念,更是深深影响了科幻领域的发展。

戴森想象,人类可以在彗星上种植一种经过基因编辑的树,这种树会在无重力条件下生长出巨大的形态,供人类生活。这种想象中的植物被冠以“戴森树”的名字。更为著名的则是“戴森球”概念,他认为足够发达的文明应该能够获取整个恒星的能量。通过一种由行星物质制作的薄板,一个足够发达的文明可以将一整个恒星包围起来,吸收其散发的热能。这种极具想象力的球状结构随后被称为“戴森球”。戴森进一步提到,这种用于吸收恒星能量的球状结构,必然会被恒星所加热,进而向外辐射红外线。因此人类想要寻找地外高级生命,应该重点寻找巨大的红外辐射源。

江西快三 作为一个著名的“反叛者”,戴森的一些观点与科学界的共识相悖,也因此引发了巨大的争议,其中最著名的就是他对于气候变化的看法。戴森对于气候变化的看法与科学界存在着巨大分歧,一方面,他怀疑人类活动对于地球气候是否能够造成明显的影响;另一方面,他也怀疑地球气温升高对于人类来说究竟算是好事还是坏事(他认为气温升高可能对人类的好处更多)。这几乎遭到了来自科学界的一致反对。

虽然戴森在多个领域都有独特的贡献,但因为卓越的数学和物理学才能,他仍然被大多数人看作是数学家和理论物理学家。在数学领域,戴森在数论、分析、拓扑几何等领域发表过论文,并发明了以他名字命名的“戴森变换”(Dyson's Transform),成为堆垒数论领域的一个基础工具。在物理学领域,除了完善了量子电动力学的数学形式之外,戴森把场论应用到了凝聚态物理领域,并且最先对宇宙的形态进行了科学描述。

他是20世纪最鲜明的科学人物之一,谦逊地评价自己并没有做出什么真正的发现,只是把其他人的发现表述得更加明白而已。他自己并不特别关注科学上的大问题,而是在寻找一切有趣的谜题。如今这个特立独行的人物离我们远去,与戴森有过交集的众多科学大师距离我们更加遥远。活跃在20世纪的众多大师和他们的事迹正在逐渐沉入历史。而回顾戴森的一生,我们会明白,不要受到陈旧观念和世俗的束缚,勇于探索,对生活中的一切充满热忱,才是戴森留给我们的真正遗产。


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