“天琴计划”领头人、物理学家李淼:“可能会影响下一个爱因斯坦” 发现引力波的美国LIGO实验基地。
李淼科普著作:《<三体>中的物理学》。
李淼的系列科普著作。
作为中国顶尖的物理学家,李淼是中山大学天文与空间科学研究院院长及筹建人,国内弦论领域最有发言权的科学家,他所著的《暗能量》是国内暗能量研究方面的第一本学术专著。
在物理研究领域成果颇丰,李淼却被称为“非典型物理学家”,以诗人、科普作家和网红科学家著称。李淼很早活跃于科普领域,所著的科普读物长期占据各大图书畅销榜首。
“科普和科研同样重要”,在李淼看来,在中国正在迈向科技强国之路上,科学普及是科技创新的基础。越是好的科学家越应该担起科普之责,“我永远无法成为爱因斯坦,却可能会影响下一个爱因斯坦。”
科普&跨界
李淼认为科普和科研同样重要,“我永远无法成为爱因斯坦,却可能会影响下一个爱因斯坦。”
“像开完学术会议后聊大天”
1999年,在海外留学多年的李淼回到中国。
彼时国内研究超弦理论的物理学家还不多,《牛顿科学世界》向他约稿,写一篇关于超弦的卷首语。这是李淼第一篇科普文章。
当时李淼在中科院的一位同事,对编程感兴趣,自己做了服务器,创建了一个叫“超弦论坛”的BBS。他们时不时在论坛讨论,讲一些研究进展,最初是出于科研的目的,想与同行建立更多联系。
来论坛的人越来越多,有些并非同一学科领域,很多甚至只是普通爱好者。和更加广泛意义上的网友交流,迫使李淼越来越通俗。逐渐地,他将科学、历史以及八卦糅合在一起,写了一系列“弦论小史”,用通俗的方式讲解弦论,发表在这个论坛上。“超弦论坛”存在了六七年。2005年,“弦论小史”结集成《超弦史话》出版,成为李淼最初的科普类书籍。第一次印刷卖了3000本,在当时已经是不错的成绩。
社交网络尚未兴起的年代,李淼已经收获了一众粉丝。
2005年,李淼开了个人博客“闲谈物理”。他在开篇写道:“将认真的劲头用在学问上,八卦的精神用在网上。”一年时间,有了十七万次的被访问纪录。
当时他形容写博客科普,像是“开完学术会议后在聊大天”。
几乎从一开始,李淼就敏锐地嗅到科学家的另一种可能,并坚定地走上科普这条路线。
2006年,李淼在《新发现》开了“惯性参照系”专栏,7年写了约80篇文章,后来许多篇目集结成《越弱越暗越美丽》。
在李淼后来看来,《超弦史话》和《越弱越暗越美丽》都太专业,真正意义上的科普著作,应该要从2015年出版的《三体中的物理学》开始。
这一年,中国科协评选出年度科学传播人物,李淼名列其中。
2016年,李淼将微信上的授课,做有关量子力学的科普。课程内容整理下来,出版了《给孩子讲量子力学》,开始了“给孩子的物理学”系列。
在主流的价值判断里,科研意味着纵深的专注,外界对他有“不务正业”的评价。过去微博里有人质疑他科研不专,李淼还拿出近年的科研成果反驳。后来,他的态度变得坦然,“正业不就是活着嘛,我活得挺快乐的。”
李淼认为科普和科研同样重要,“我永远无法成为爱因斯坦,却可能会影响下一个爱因斯坦。”
科研&重任
李淼认为:“探测引力波是长时间的马拉松,而非短期百米冲刺。”而“天琴计划”就是探测连续的引力波,可以持续验证。
“探测引力波是场马拉松”
回想和物理最初的联系,只是一个夏天培养起来的缘分和时代的感召。
1976年唐山大地震,李淼远在江西的家乡也受到影响,大家住进用油毡搭的防震棚。因为在外住着无聊,李淼翻看过去很少的接触的书,包括他母亲过去的理科教科书,边看边觉得物理特别有意思,“那些原理非常简单,同时又很强大。”
1978年中学毕业,李淼赶上恢复高考。两年前夏天培养起来的好奇和兴趣,以及当年“科学技术是第一生产力”的号召,让李淼下定决心走进物理的世界,他考入北京大学天体物理专业,后来进入中国科技大学天体物理专业念硕士。
1985年,李淼前往意大利学习,开始了长达15年的海外留学之旅。1990年,他在哥本哈根大学玻尔研究所获得博士学位。
1999年回到中国前,李淼在超弦理论、量子场论、宇宙学等领域都取得了具有国际影响力的研究成果。
2004年,他发表的论文《一个全息暗能量的模型》,提出以全息暗能量模型来解释宇宙加速膨胀的现象,这也是全球第一个可以用来拟合实验数据的全息原理暗能量模型。
这篇文章在学术上的引用率超过一千次,后续在这篇文章上发散的论文大概有三四十篇。“因为它,全世界同行都知道了我。”李淼说。
此后,李淼一直在中国科学院任理论物理研究所研究员、博士生导师。
2015年,中山大学物理与天文学院成立,李淼受任天文与空间科学研究院院长,并作为探测引力波的“天琴计划”带头人。
李淼介绍,“天琴计划”的具体目标主要分四步:第一步,开展地球与月亮之间的测距,以期获得关键性的月地测距技术。这项工作虽然美国已经做过,但对于中国而言还是首次。第二步,发射一颗卫星来验证爱因斯坦广义相对论的重要假说“等效原理”等。第三步,发射两颗卫星测量地球重力场的分布,这也与我国矿藏、水源等资源息息相关,并为第四步做技术准备。最后一步是发射三颗高轨卫星进行引力波探测。
与LIGO探测的短时间引力波不同,“天琴计划”探测的是连续的引力波,可以持续验证。对于“天琴计划”目前发展,李淼认为,“探测引力波是长时间的马拉松,而非短期百米冲刺。”
发现&极限
在一篇2014年的博客中,李淼写道:“我完全改变了45岁以前的想法,那时我除了做学问,要对人类做出精神贡献,其他都不认可……其实仔细想想,我那时是好名而已。”
“做前半生没做过的研究”
回顾李淼每个阶段,都在践行自己不断更新的价值系统。
年轻的时候想做一个物理学家,现在认为那是“明白的功利心”。如今李淼把精力放在更多元的领域,以诗人、作家、网红科学家闻名。但不管是被称为“写诗人中物理最好的”,或是“学物理人中最懂时尚的”,总有声音在针对李淼的跨界,以及指责他对科学研究的“放弃”。
“这说明他们不懂数理科学。”在李淼看来,对于科学家来说,50岁几乎是成就的天花板,不仅推理能力和专注力会下降,思维也会趋向于保守。“爱因斯坦到50岁也做不出东西了,波尔到50岁后完全只是建实验室和发表演讲。”
对于物理研究来说,李淼始终认为要带着一点“洞察和直觉”,“不是在空间上看到远的地方,它是要能超越时间的。”在他看来,20世纪大概只有三个物理学家可以做到,爱因斯坦、海森堡,以及他的老师玻尔。
虽然并不认为自己具备这样的能力,但他也曾在《三体中的物理学》里成功预言——人类极有可能在2015年探测到引力波,而探测仪器是位于美国的两台引力波激光干涉仪LIGO。2015年,LIGO探测到了引力波,李淼提前两年预言了这一伟大发现。
很多人因此称他为“预言帝”。不过,李淼解释了这个预言的秘密,是因为那个时候差不多是极限了,“不光是科学的极限,也到了技术极限,如果探测不到大概永远也看不到了。”
他现在感兴趣的是人的大脑,想了解它的机制是怎样的,也希望能够在研究过程中发现一些新的问题,因为“孟德尔当初也不知道自己会发现遗传规律”。
“发现”被他看作是一流的研究,李淼说,研究大脑不仅仅是要验证和证伪,或者是给某些问题一个回答,而是在过程中,发现以前人们从来没有想过的问题。
“所以你问我还要不要做研究,我说要。”李淼说,“要做我前半生的研究里,从来不会进入的那个层次的研究。”
华西都市报-封面新闻记者薛维睿
李淼的三个面孔
1 科幻电影顾问
“点燃木星产生冲击波,是可能的”
《流浪地球》的摄制组曾找过李淼,聘请我当首席科学顾问。当时李淼没有答应,随着《流浪地球》大火,李淼说他“有点后悔。”
虽然没有担任科学顾问,李淼对《流浪地球》还是有所贡献。跟剧组吃饭时对方问道,“点燃木星有没有可能?”后来李淼才反应过来,他们是要以木星作为中心。
当时李淼回答,这个需要做计算。“科学家必须严谨,不计算不能说是否可能。”不过,李淼也告诉剧组,如果点燃产生冲击波是可能的。
最终,《流浪地球》中人类为了拯救地球,选择了将木星点燃,依靠点燃爆炸的冲击波将地球推出。
李淼看好科幻电影近年的发展。对于科幻与科普的关系,他赞同刘慈欣的观点,“科幻文学无力承担科学传播的重任,因为科幻中的科学不是真正的科学,而是科学在文学中的一种映像和变形。”
虽然认为价值没有科普深远,但科幻的影响力显然更加普遍。最近他也接受了一些科幻电影的顾问工作。
2018年,李淼和科幻小说《三体》的作者刘慈欣等人的基因样本还被长征二号运送太空在轨长期保存。看了《流浪地球》以后,他也开玩笑跟在国外生活的儿女说:“爸爸在天上,你只要一抬头,就可以看见爸爸了。”
2 科普作家
“科普比科研更难”
相对于搞科研,李淼认为科普带给他完全不同的刺激。这种“刺激”,更准确说是一种价值感的实现。
李淼最近开设了抖音账号,有人在后台给他留言,“今天是我儿子五岁生日,他偷偷把自己的生日愿望告诉了我,说长大后要成为像李淼一样的物理学家。”李淼明白地感受到了所谓科普的意义。
今年,《三体中的物理学》再版,距离初稿完成过了五年。李淼对好科普的第一标准,也从五年前的“严谨”变为“有趣”。他认为《三体中的物理学》还不够通俗,够不上一本好的科普。
“科学需要讲故事。”在长期的经验和积累中,李淼总结出科普传播最行之有效的方式,“围绕某一个概念列举的场景,中间需要转折,最后再总结。”
在李淼看来,科普比科研更难,大部分物理学家不具备这样的能力,很多职业教师也很难做好。“科研可以在导师的引导下训练成熟,但科普能力往往没有章程,不能被训练出来,要靠领悟、练习和摸索。”
如今,他的科普著作长期排列在畅销榜单,这是他刚开始写科普文章时难以想象的。而现在孩子的知识和素养,与过去的时代相比更加不可同日而语。
最近有个三年级的小朋友,向李淼指出他书里的一个小瑕疵。李淼写了一封《致小读者》回复:
“一天是24小时还是12小时,就看你怎么看,对于我们人类来说,它有24小时,对于某些动物来说,它只有12小时,比如昼伏夜出的动物。感谢你指出《给孩子讲时间简史》中的错误,中国的希望在你们一代人身上。”
在《三体中的物理学》再版序中,李淼也再一次强调了科普对中国发展的重要性。在中国正在迈向科技强国之路上,科学普及是科技创新的基础。
他特别喜欢自己在序言里写的一句话:让我们一同爱科学学科学,在21世纪中对科学以及中国的进步做出努力,我们必将见证一个伟大的时代。
3 时尚专栏作家
“不会穿衣服的物理学家不是好诗人”
科学以“发现”为终极目的,在纯做科研的时候,李淼觉得只需要满足自己,不屑于跟其他的人交流,特别是非专业的人士。“我们社会专业化太严重,而一旦专业化(坦率地说是工具化)以后,在自己的一方天地里面故步自封,往往很难看到外面。”
最开始的转向是写诗,“诗歌和科学在审美上基本是一致的,虽然它们走的方向不一样,甚至精神都不一样,但它们给人带来的愉悦是一样的。”
他曾想改写《超弦史话》,为此写了个极有拉美文学风格的开篇:
“古时候有一个留着小胡子的人……16岁时幻想光停下来的模样,26岁顿悟时空的相对,据说那时正推婴儿车走在伯尔的一条小路上……他不懈地努力直到白发苍苍,这并没有打动他忙碌的同行,量子理论的富有,使得他们每人能够分一勺子品尝……”
五六年前,李淼开始减肥,每天少吃碳水,做腹肌锻炼,五个月从90公斤减到76公斤。
减肥以后,李淼在商店里发现,衣服穿在自己身上也能“得体”,“如果你不凑近看我的脸,就像网友们评论的那样,我居然有了年轻人的身材。”
他开始关注衣服的剪裁和搭配,看关于时尚和品牌的文章,找到了适合自己的穿戴。他喜欢深色粗框眼镜、熨烫妥帖的衬衣,喜欢积家的手表和菲拉格慕的墨镜,看上去更像个传统意义上的“精英”。
有一些体会以后,李淼给时尚专栏写文章。在一篇《男人,你为什么不在意如何穿衣》里,他开篇改写了一句当年的时髦话,“不会穿衣服的物理学家不是好诗人。”
比起作家、诗人或时尚达人,李淼还是希望“做一个文明的人”。
李淼最崇拜的时代是古希腊,这是人类第一次真正达到理性高峰的时代。他引用英国诗人雪莱一首长诗,“我们全都是希腊人。我们的法律、我们的文学、我们的宗教,根源皆在希腊。”
在李淼喜欢的壁画《雅典学院》里,记录了那个理性高峰的黄金时代,齐聚了柏拉图、苏格拉底、亚里士多德、毕达哥拉斯等人,“他们每个人都是诗人、艺术家、哲学家和运动家。”
兼容并蓄、自由开放,追求更广泛的智慧和真理,暗合了李淼更加多元的人生目标。
华西都市报-封面新闻记者薛维睿
人物名片
李淼
1962年出生。中山大学天文与空间科学研究院院长及筹建人。1982年毕业于北京大学天体物理专业,1984年获中国科技大学理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习,1990年获哲学博士学位。
1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国,任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。著有《超弦史话》《越弱越暗越美丽》《<三体>中的物理学》等。
精彩书摘
宇宙与智慧
《三体》一开始就展示了三体人令人不可思议的技术,从发射智子到派出以十分之一光速飞行的太空舰队。这支太空舰队之后还出现了可以直接进入光速飞行的第二太空舰队。可是,三体人的技术与后来的“神一样的文明”相比完全是小巫见大巫。那种神一样的文明可以改变空间维度,甚至改变物理学规律。改变物理学规律成了文明之间战争的终极武器。最后,宇宙不得不在文明的干涉之下完全改变了演化进程。
改变物理学规律,这可能吗?智慧生物将成为无所不能的神?其实,刘慈欣不是在科幻中涉及这个话题的第一人。波兰科幻作家、哲学家斯坦尼斯拉夫·莱姆在《宇宙创始新论》中写的就是这个。
《三体》中的种种设定和莱姆的设想,其实在超弦理论中原则上是可以实现的,这是目前最为流行的物理基础理论。弦论作为一个统一所有物理学基本规律的理论,并不预言一个唯一的宇宙。在弦论中,我们的宇宙只是所有可能的宇宙中的一个,它所遵循的物理学规律,它包含的物质形态,都是弦论中无数可能的一种。因此,设想超级智慧可以改变宇宙,改变物理学规律,并不像看上去那么异想天开。当然,物理学家还不知道弦论是否正确。很多实验家和理论家还在努力证明弦论就是描述这个世界的理论。
——李淼《三体中的物理学》
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