張翼成 | 我與諾貝爾物理學獎獲得者Parisi教授的故事_風聞

作者 | 張翼成****瑞士弗裏堡大學終身教授，1984年獲羅馬大學物理學博士（導師Parisi教授），與Kardar、Parisi提出KPZ（Kardar-Parisi-Zhang）方程

編者按：2021年10月8日，葦草智酷NO.116期沙龍，邀請瑞士弗裏堡大學終身教授張翼成教授，以“從諾獎看複雜科學“為主題發表了演講。

以下內容根據現場速記整理：

Parisi近十年來每年都會獲得諾獎提名，我和同事們都深信他遲早會獲獎，只是有些驚訝諾獎來得如此之快。

從諾貝爾獎的歷史上來看，這次獲獎是破天荒的。首先諾貝爾獎並不是給最聰明的人，也不是給影響力最大的人，而是頒給那些做出重大意義且又能被實驗證實工作的人。比如李楊宇稱破缺的預言得到實驗驗證立馬獲獎，又比如愛因斯坦的相對論改變了人們時空觀，但其獲獎的理由卻是一個當時可驗證的具體工作，光電效應。

Parisi獲獎理由説白了就是他開創了複雜科學的研究。瑞典皇家科學院與以往不同的是並不糾結Parisi的有無實驗成果，而是其對這個領域的深遠影響！國內外複雜科學領域的同仁們深感振奮備受鼓舞，這不就是對複雜科學最好的正名嗎？！

複雜科學也稱之為跨界科學，其實最初大多數人起源於物理學，所以領軍人物獲獎物理界的複雜圈也隨之而振。如今的複雜科學跨度之大令人暈眩——除了數理化之外，信息、金融、經濟、社會、生物，大腦、區塊鏈等領域。不過同仁會有這樣的感覺，有時炒的非常火爆，但落實到資源分配就變得寥寥無幾，因為傳統的分科機構配置還遠遠不適合新科學。

張翼成和Parisi在他鄉間駐地近影

到底什麼是複雜性？從物理來講，微觀上像李政道、楊振寧基本粒子夸克、相互作用，宏觀上像宇宙觀察，都可以分離逐個理解，這才是正宗（傳統）的物理研究範式。複雜性就是把各種東西切分開以後，儘管懂得每一個具體的成分，但是不一定能夠理解它的合成效應。

所以複雜科學不可能將研究對象分成一小塊一小塊的研究，所以我們的工作範式要更新。我們對自己提的要求也要變，不一定能研究那麼細微。複雜科學裏面的論題可能既沒有起點，也沒有終點。複雜科學在人類尺度上的研究尤其重要。這次，瑞典皇家科學院特別讚譽Parisi在原子與星際尺度之間的開創性進展。

1981春我在奧地利留學時讀他粒子物理的文章就感覺很神奇。結識了一位在羅馬大學訪問學者高建功（現新疆大學天體物理學家）説“Parisi那個小夥子（32歲）我很熟，我帶你去見他！”這樣我就南下羅馬拜師，見面半小時後就爽快地被接納，興奮之情難以言表。

就這樣我前往羅馬一去就是4年。第一關就要學習意大利語，第二關要明白怎麼當他學生——也就是自生自滅！因為發覺他把學生當同事看待，不安排任務也不教什麼，更不給讀物，僅僅告訴你他現在對什麼感興趣。也許是受他影響，我自己的學生們如今可能也會納悶，張老師怎麼不指導呢？我覺得老師的作用僅限於啓發！

我自覺底子差，雖然在中科大期間惡補了好多物理內容，還在1979年春旁聽了李政道的粒子物理課，但當時聽Parisi聊物理故事（會面總是他喃喃的説些他今早的興趣及困惑，跟講故事似的）的我還是一頭霧水，似懂非懂。他基本不看文獻，需要時臨時從頭推導而無需記憶。

我在羅馬期間Parisi仍然在發表粒子方面的文章，往往和多個同事一起工作，粒子組已經十來個人，他建議我不必參合。雖然我奔他是為了粒子夢的，不過他跟我單獨海闊天空地聊也是非常愜意的，不像今天年輕人發表文章有壓力。深諳多年後才知道這才是複雜科學的啓蒙——今天宇宙、明天大腦、後天鳥羣，再接下來焊接計算機集成電路（他與他的導師Cabibbo等人耗時五年造了一台超級計算機Ape，慶幸我沒有入造機的坑！）。後來又試圖引起我對自旋玻璃感興趣而無果（遺憾沒有抓住機會誤了他的第二大工作！）。

1985年畢業了的我在美國Brookhaven做博士後期間暑期回羅馬看他，午餐時他突然談到石油採集要注入高壓水打到岩石裏面將油擠出來。岩石是無規無序的，推動的界面問題既涉及雜質，還有非線性，雖然我們對採油沒什麼興趣，但這可能代表一大類現象。

Parisi非常隨意，聊物理要麼黑板畫畫，要麼飯桌上（因為他很少來辦公室，見他往往是在飯廳）抓個餐巾紙就寫。

這樣我就養成了一個習慣，看到他要思維井噴時趕快拿紙來記錄，容我日後慢慢消化。下面那張發黃的紙就是當時我看到那張餐巾紙太髒了，立馬撕下筆記本一頁讓他謄寫一遍。長話短説：一年後，經過我們的重新認知和改良，這個公式就變成在PRL上發表的KPZ方程。我博士畢業後輾轉了不少地方，美國，丹麥，中國，瑞士，歷史真跡手稿幾乎全沒有了，僅僅他的這幾張發黃的手稿還被我珍藏，或許我當時就有預感這問題日後會備受矚目了？

跟Parisi學習，我慢慢琢磨到了訣竅，要在朦朦朧朧裏邊扒真金白銀。現在有點後悔，他當時的思維井噴時往往令人難以理解，甚至讓人感到窒息，但是如果當時有更多關注的話現在會不會有更多的發現？我當學生３年半，畢業多年與Parisi仍有很多交集，我與同事們到現在也不怎麼理解他的深層的思維方式，覺得他有點不食人間煙火似的。比如有一個非常具體的文章，目的是算一個格點理論的常數，精確到小數點後好幾位。那篇文章共有12個公式，但是隻有一個正確的，那就是最後那個數字。我的理解是，他自己有一套方法，但根本不可能與我等“凡人”説清楚，然而寫文章又要按共識敍事，所以有些地方只能一筆帶過。趁他還健康在世，若誰能把他的研究，思維方法論學到，定會給世人帶來更大貢獻的！

我自己得到的小結論：他的研究成果裏面肯定深藏寶貝，但必須用心琢磨，才能讓寶藏放光。肯定有無數漏網的，因為他在追逐自己某個目標時會帶來意想不到的的“副產品”。記得郝柏林90年代問我，Giorgio的講演我聽過很多，從來沒聽説他講過一次KPZ。我就把那幾張當時還沒有發黃的紙給他看看，把俺利用他相關議題的啓發用到簡單場景了。這故事並不是説他KPZ貢獻不重要，而是非常重要。他不出這麼個怪題我無論如何也不會做這方面的，可以説他的指路我回美國按自己的理解做了。

KPZ對他來説就是無意插的柳！那個手跡上提及的問題其實至今未解，也可能無解，但我當時仍然帶着那幾片紙張回到了美國長島。有段時間，我對該方程近乎要放棄了，但它那個平方項對我吸引力極大，想着是不是可以不糾結什麼油水界面，找個最簡單的系統能把那平方項用上？很快意識到其實自然增長界面正好可以用下面那個方程表述。當時我還想，先解個簡單問題，Parisi原先設想的問題待日後再説。

加個花絮吧。Brookhaven國立實驗室主攻粒子物理，李政道、吳健雄當年協助打造的，李楊獲獎後規模擴大到幾千人。（Parisi唯一的美國經歷就是1974年當了李政道博士後，他時常提到李的影響）後來在粒子物理的大旗下聚集了一幫現在稱之為複雜科學的物理人，領軍人物就是丹麥物理學家PerBak。（我中科大校友湯超的博士後導師，後來他們那個BTW理論劃時代的自組織工作也是在那咖啡室產生的）。他的風格與Parisi相似，不坐辦公室，上班就泡咖啡室。拉人無邊際的聊科學趣事。慢慢他奇葩的咖啡店吸引了各路人馬，大牛們雲集，區區十來平方米，當年聲譽堪比SantaFe（Bak也是SantaFe創始人之一）！郝柏林訪問一年期間也是那咖啡室的常客。我雖是粒子組的博士後，基本時間就在這咖啡室打發。

在之後的半年左右我逢人就在Brookhaven咖啡室的黑板上探討這個“簡單”方程， 因為有了後邊的漲落項，在數學上很難處理。大家雖然覺得很有趣，但也都愛莫能助。恰逢Kardar當時從哈佛來訪，我倆一拍即合。他數學功底極強，我們之後有了多個合作。他帶來當時哈佛開發的無序重整化羣的方法，特別適合這類帶有漲落的系統。

他接手後幾天就算出了定標指數等結果，接着我們寫了一篇文章，然後發了一封郵件請Parisi過目，致歉那個原始問題雖然沒什麼進展，但簡單問題也挺有趣。他幾個月也不回答，我和Kardar就投稿到PRL，KPZ文章發表一年以後他才知道這件事情，並沒有特別在意，或許期待我繼續做原來那個難題？

1985.7.15

PRL 1986三月

他的獲獎公認為三大工作的組合（言外之意就是僅其一個工作不足獲獎，三個工作大跨度才足以顯示覆雜科學）：夸克漸進自由、自旋玻璃、再就是KPZ（Kardar和我互相謙讓，他認為我解釋了物理機制讓我打頭，我們就按物理界的傳統姓氏筆畫為序）。如果説Parisi在決賽中進三球奪冠，我算助攻了第三粒球。這三個工作按時間排序，分別是1977,1979,1985（86）。相對重要程度見仁見智。

我在美國期間也去過SantaFe，也跟一些物理界PhilAnderson、MurrayGell-Mann等泰斗聊過，他們與Parisi類似，都是在傳統物理有了豐功偉績之後跨了學科。霍金也意識到了，他在2000年預言：“下個世紀會是複雜性的世紀”。從師Parisi之後我就走上了複雜科學這條道路。

Parisi的中國情結。他早年就對中國非常向往，他曾讓我看過他本科時代帶着紅衞兵袖章的話劇劇照，後來他也關注改革開放。而且為了去中國居然學了一年中文（看到老師為了訪華居然都要學中文，學生我也必須要通意文）。1980年，他如願訪問中科院，吳泳時是他第一個中國合作人，在《中國科學》發表了一篇文章，關於規範場中“鬼”粒子的處理辦法，這篇文章也是奠基性的。他初次見我時就拿出來炫耀，告訴我寫什麼論題無所謂，但在中國期刊發表文章無上榮光。

其實複雜性科學在歐美還是邊緣化的研究領域，這次諾獎也許會改善這一現狀。而在中國，複雜科學要“火爆”的多。我開始接觸的國內合作是北京師範大學系統科學學院王有貴教授，當時他剛從物理所出走，2003年跟狄增如、王有貴等先行者們一拍即合，從此我跟中國複雜性領域開始了緊密的合作。

看歷史主要是為了展望未來，我覺得複雜科學的黃金時刻即將到來，中國在複雜科學領域的研究肯定會走在世界前列。Parisi在這方面展示給我們一個很好的方向與舞台，在坐各位尤其是年輕的同事們，要再接再厲再創輝煌。

現在國內跨學科領域非常火爆，在世界上的影響力也蒸蒸日上，或許霍金的預言就要在中國首先實現了！

80年代有幸結識了幾位開創複雜科學的泰斗，Andersen，Gell-mann，霍金，現在我導師也加入了泰斗的行列。Parisi有意無意對我的言傳身教，讓我深諳一個哲理：真正的研究是趣味驅動的，他的世界裏沒有什麼KPI，從不計較外界怎麼看，但皇家科學院並沒有輕視他！

我及我的同行們，尤其是活躍在國內的幾位前博士生，博士後，如呂琳媛、周濤、劉建國、張子柯、曾安、廖好、唐泳、尚明生、任卓明、周豔波、陳伯倫、任飛、張成軍等人都倍感鼓舞。我也向我在科大四系期間，王秉宏、汪克林、尹鴻鈞、張子平、陳平等老師給我提供極有啓發的治學環境與精神特別緻意。我們會在前輩指引的道路上繼往開來，再創輝煌。