專訪諾獎得主喬治·帕裏西:科研需要正確的靈感,但這只是起點_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴(ID:fanpu2019),阅读更多!2022-10-29 09:28
近日,在首部科普作品《隨椋鳥飛行》中文版正式上市後不久,2021年諾貝爾物理學獎得主喬治·帕裏西與B站知名UP主Zhan |、中國科學院理論物理研究所研究員金瑜亮一起,暢談科研與生活的感悟。
帕裏西坦言,研究椋鳥的問題非常有趣。基於動物的集體行為,研究的羣體可以是椋鳥、蟲子,還有移動的馬羣、牛羣等,但研究不限於動物。對複雜系統的研究也是人類羣體行為關係的隱喻。
在首部科普作品《隨椋鳥飛行》中,喬治·帕裏西也大方地與我們分享了研究課題的緣起、思考過程與方式、解決中的各種試錯,以及令人醍醐灌頂的感悟。這些寶貴的經歷,天馬行空的思維,妙趣橫生的講述,再次刷新我們對科學家的認識。
獲得諾獎的心情如何?走向科學道路的原動力是什麼?如何平衡事業與生活?休息時間做什麼最能放鬆?談戀愛會耽誤學習嗎?……來自諾獎得主新鮮熱辣的趣問趣答,我們對人生和世界的疑問與迷茫,都能在本次對談中找到真誠而深刻的解答。
以下是對談內容的精彩回顧。
採訪 | Zhan |、金瑜亮
受訪 | 喬治·帕裏西
01
諾獎與複雜系統
Zhan |:您得知獲得諾貝爾獎的時候,正在做一些什麼,當時的心情是怎樣的?
喬治·帕裏西:獲得諾貝爾獎是件極其令人喜悦的事情。從某種意義上説,諾貝爾獎好似一面玻璃櫥窗,其中展示了這個時代物理學界公認的一些重要成果,同時也肯定了我和整個物理學界對複雜系統的研究。獲得諾獎一事也促進了統計力學的發展。得知獲得諾貝爾獎的那天,我看到數不清的人一同歡欣雀躍。數百名物理學家在巴黎高師聚首,一起幹杯慶祝。
Zhan |:您覺得您獲得諾貝爾獎是意料之中的一件事情嗎?
喬治·帕裏西:我在《隨椋鳥飛行》這本書中提到過,有一個問題曾經困擾了我25年。我對這個問題一直非常感興趣,本可以解決,也做好了一切必要的準備。遺憾的是,出於一系列原因,我還是少了一點靈感。我犯了一個概念上的錯誤,即一些先入為主的印象。這些“成見”會阻礙我們探索真相。但從另一方面來看,有時候也是這些“成見”引導我們往正確的方向上走。就這方面而言,這可能跟運氣有關。不過與其稱之為碰巧的運氣,不如説是獲取正確靈感的能力。如果本身不具備這種能力的話,他人也無法給予。
Zhan |:您是因在複雜系統方面的貢獻而獲得去年的諾貝爾物理學獎。但是複雜系統對於普通人來説是一個非常晦澀難懂的概念。之前我學相對論的時候,他們解釋“動鍾變慢”,説在一個赤道上的火車裏時鐘會比在兩極的走得慢,這個例子其實是讓普通人能非常清晰地瞭解相對論的意思。對於複雜系統而言,有沒有這樣精妙且小小的例子呢?
喬治·帕裏西:如果你拿起一杯水,一杯水一點也不有趣對吧。但是如果觀察一隻動物,比如一隻能吃、善跑、愛玩、貪睡的狗,它會有一系列的行為,每個行為差異很大。複雜系統的主要特點是能夠做出差異很大的行為。對比一杯一成不變的水,你們應該能有所體會。因此就這點而言,我們周遭環繞着各類的複雜系統,我們人體本身就是一個複雜系統。我們的頭腦也是一個複雜系統。如果頭腦是個簡單系統的話,我們就沒法思考了,記憶也不復存在了。
所有有生命的系統都可以被稱為複雜系統,因為複雜系統能迅速適應周圍環境的變化。一隻狗睡着了,但聽到一點兒風吹草動,它就會馬上醒來,因為對它而言這些噪聲可能是危險信號。複雜系統涵蓋的範圍非常廣,每個系統都以自己的方式呈現出來,很難用一個標準來統一所有複雜系統。每個人可以選擇一個複雜系統開始研究,再慢慢向前推進。
金瑜亮:您在物理學的很多領域都做出不少貢獻,比如高能物理、粒子物理。近年來,您為什麼會把主要研究興趣轉移到統計物理和複雜系統方面呢?您是覺得這些領域的問題更具有挑戰性嗎?
喬治·帕裏西:謝謝你的提問。我們在複雜系統方向上遇到了很多挑戰。因為我們得把物理學和生物學結合在一起,而且我們採集了大量生物學相關的數據,比如基因組數據。同樣很重要的還有人工智能的技術,這個領域在全球也很火。如果你們去瀏覽一些重要的互聯網平台,比如谷歌、亞馬遜、臉書、圖享(Instagram),你們會發現深度學習在人工智能領域已經佔據了主導地位。人工智能在各個方面都變得越來越重要,比如alphafold(注:一個基於人工智能的蛋白質結構預測工具)用於研究蛋白、發現新藥。
從某種角度看,這也算是一種挑戰。因為研究過程中存在很多當時懸而未決的問題,我們借這個機會是有可能弄清楚這些問題的。物理學和其他很多領域中,依然存在着很多值得推進的問題,我們可以向無窮小極限和無窮大極限的方向推進。量子方向也可能和複雜性交叉,複雜系統也有很多方向等待我們去研究。
金瑜亮:您提到了人工智能,也指出我們現在都看到人工智能在發揮作用,但不知背後運作的機理,就好像個黑匣子一樣。您覺得,物理學家未來能在解決這些問題上做出什麼貢獻呢?會不會有一天,我們能通過物理學的角度詮釋機器學習背後的原理?
喬治·帕裏西:我認為可以。我們可以用物理學的知識,如熱力學分析來計劃、分析、解釋周圍發生的事情。我們可以通過大量已知的案例,來分析和了解一些可能的、未知的領域和一些原本瞭解不透徹的問題。我們物理學家能夠做出一定貢獻。
我在林琴科學院參加了一個會議,遇到了Yann LeCun,他是Meta(Facebook)副總裁,負責人工智能領域。他説起初我們沒法真正理解深度學習為什麼運行,因為一個人能夠思考,也就應該學習。我指的是,這個學習的關鍵在於就是你給機器一些樣本,機器學習並作出反應,機器做出的反應並不限於學習的樣本。本質上來説,深度學習推動着機器學習。我認為十年後我們會更好地理解這些機制發生的原理。
Zhan |:網上有很多説法,説當今現代世界的物理發展已經接近瓶頸。您作為走在物理行業最前線、最前沿的人,對這種看法的觀點是什麼?
喬治·帕裏西:時至今日,我們能看到物理學一直在發展着,雖然有人覺得我們在物理學上沒什麼可為的了,實際上還有很多很多可以研究的。近年來所有一系列意外的發現,例如引力波的發現,使我們學科的視界一直在拓寬,越來越廣。此外,我們在材料物理學上也有所創新。正如複雜系統物理的研究所取得的成果,我一直深信,我們探索科學的範圍越廣,我們瞭解的世界就越多,新的可研究的問題也越來越多。
我們現在正通過實驗中的引力波來傾聽宇宙的聲音,這中間包含了很多信息,如果我們有了可以用於探索的新望遠鏡,我們就會擁有一系列新信息,物理學將繼續打破這些信息壁壘,提升理論物理學家整合信息的能力,這樣他們就能更好從事理論研究,隨着時間的發展形成新的理論,並加以解釋。
02
諾獎大師的靈感來源是?
Zhan |:在您的《隨椋鳥飛行》這本書中,您説到鳥類激發了您的創造靈感,您好像是一個在生活中可以隨時隨地迸發靈感的人。
喬治·帕裏西:研究椋鳥的問題非常有趣。這個問題研究的範圍很廣,我們研究的是動物羣體的行為。也就是説,基於動物的集體行為,這些羣體可以是椋鳥、蟲子,還有移動的馬羣、牛羣等等。但總的來説,我們的研究不限於動物。舉個例子,其實我們的研究問題始於細胞活動,比如組織的形成,幹細胞環繞在組織周圍,開始形成新的組織。
我們發現了這些行為之間的聯繫,這很重要,對生物學而言,這一發現也很重要。從另一方面看,這項研究也是人類羣體行為關係的反映,這種羣體行為並不一定得是物理上的,比如想想時尚體系、給孩子取名,這些都是很重要的。
Zhan |:您年輕時開始走向科學道路的原動力是什麼?是突然發現您有這個天賦,還是説不知不覺間走上了科研的道路?
喬治·帕裏西:對我來説,從事科研道路的原動力有兩個方面。第一是一種強烈的好奇心,我想了解這個東西究竟是什麼。第二是自信,相信我自己,我非常認可自己的能力,還有願意去嘗試。另一方面,這也是一種自我認同的意願。另外,最關鍵的是,我們在研究問題的時候得真的覺得有樂趣,享受鑽研的過程,這或許才是最重要的一點。
當我成為第一個弄清某原理的人時,我特別有成就感,也不僅是成為第一。或者説某一瞬間只有你自己知道,其他人都不知道,甚至你的同事都不知道,這種感覺非常重要,能夠幫助你的科研之路。這點是基礎,很關鍵,因為你可以把發現講給周圍的人聽,這樣大家都能知道你的發現,有些人也許就能把你的發現當作未來研究的出發點。
Zhan |:昂貴的科學設備和個人的靈感之間,哪個對當今科研進步的作用更大一些呢?
喬治·帕裏西:我認為,靈感的作用十分重要,研究設施也不可或缺。也就是説,一個人腦海中想到一個主意或一個概念,而且已經是易理解、可論證的了,但可能最後發現這只是起點,即使這個起點的方向是正確的,我們還需要在實驗室進行後續大量的實驗和案例論證。
因此,讓靈感引導實驗工作這很重要,但光靠靈感肯定沒有辦法得到最後的成果。舉個經典的例子,牛頓被蘋果砸到後,突然有了一個關於重力的靈感,但這一靈感依然耗費了他許多年的時間進行實驗,去驗證萬有引力的猜想是正確的。
03
要工作也要鬆弛感
金瑜亮:您來過中國很多次,比如中國科學院理論物理研究所等。您甚至告訴過我為了來中國您甚至自學了一年中文,對嗎?我想問問您對中國的印象如何。
喬治·帕裏西: 中國是一個我非常喜歡的國家。我愛中國書法。你能看到,我手上拿着的就是一支寫書法用的毛筆。這幅字出自我手,不過,這當然稱不上一幅好的書法作品。我也很希望儘快去中國旅遊。
Zhan |:在我們國內對於西方科學工作者有很多不同的想象。有一種説法是西方的科研工作者待遇很好,還有一種説法是西方科研工作者的待遇和水管工人差不多。以您對科研工作者薪資的理解,您覺得更貼切於哪一種情況呢?
喬治·帕裏西:科研工作者的薪資差異很大,就如同大學教授的收入差距。各個國家付給科研人員的薪水也有差異,有些國家給科研工作者的待遇很突出,可能是美國或瑞士,而其他國家,比如意大利,相較於歐洲其他國家給科研工作者的待遇沒有那麼高。不過我認為,薪水待遇並不是我們成為科研工作者的動機,如果某些人能力很出眾,他們可以去私人機構任職,在私人機構從事其他研究,那就不僅限於研究了,薪水自然比科研人員高很多。
對科研人員而言,重要的是選擇自己感興趣的崗位和方向進行研究,而且需要有自身的能力從事相關的科學研究。重要的與其説是科研人員的薪水,不如説是科研經費,因為一個科研項目通常耗費很大。
Zhan |:您在休息的時候,會選擇哪些娛樂方式呢?此前有采訪説您很喜歡跳舞,您還有其他日常的休閒方式嗎?
喬治·帕裏西:其實我的休閒方式也是隨着時代的變化而在變化。比如,有些年,我最喜歡的放鬆方式是滑雪,一年中我會選兩三個星期出去滑雪。近些年我也不常滑雪了,因為我背部不適。現在我更喜歡長時間的散步,走一兩個小時,這種方式特別有助於我放鬆。
跳舞也是我特別喜歡的活動。跟隨着音樂和諧的節奏翩然起舞是一件非常令人放鬆的事,因為當跳舞的時候一個人會去思考,比如右腳放在左腳前面五公分、右腳起跳到一定高度。我覺得這和有個活動很類似,不過我沒嘗試過。通常在清晨,在中國的公園裏,這種活動很常見,一羣人在公園裏面步調一致地晨練。晨練者組成了一個集體,所有人一起做相同的事情,這點令人很放鬆。因為,每個人會聽着音樂、找節拍,不知不覺沉浸在優美的音樂中,身體也不自覺地合着音樂舞動。
帕裏西跳民族舞(圖源網絡)
Zhan |:我們現在迴歸一些當今年輕的學生關心的問題。在中國,很多人會覺得上學期間談戀愛,會耽誤學習或者耽誤科研,您對這樣的觀點是怎樣的態度?
喬治·帕裏西:我認為每個學生都有自由戀愛的權利,這是種非常重要的“分心”。因為在戀愛過程中的一些經歷有助於人格的塑造。我們應當避免的情況是,我們形成了自己的人格,但到了某個年紀突然崩潰了,遇到了各種各樣的危機。這種“分心 ”我認為對人格塑造很重要,我認為談戀愛絕不會是一種阻礙。相反,這就是件再自然不過的事情了。
Zhan |:現在的學生很多會選擇打電子遊戲來作為一種放鬆自己的方式,您認為電子遊戲對於當今學生作為一種休閒方式的態度是什麼?
喬治·帕裏西:我認為,我也絕對相信,放鬆是必要的。因為沒有放鬆的話,壓力就會過量,過重的壓力負擔會導致工作效率降低。換句話説,人們得身處一種略微鬆弛的狀態。就我而言,對於學生選擇何種方式放鬆,我本人不設限。腦力勞動本身需要極強的專注力,但這種高強度的專注必須配合定量的休息和放鬆。太多壓力、太多複雜的事情壓在身上,對我們沒有好處。
Zhan |:如果讓您對當今的大學生提一條建議,您覺得對於當今大學生什麼是至關重要的?
喬治·帕裏西:我認為對於當今的大學生最重要的,是能夠充分認識到自身的才能,發現自身的愛好有哪些,發現在哪些方面自己能夠做得更好,充分挖掘自身的能力,也就是説,認識自己。每個人做事的態度可能差別極大,比如有的大學生擅長電腦編程,有些人擅長用紙和筆進行演算,有些人做手工很厲害,或喜歡做實驗,有人總結歸納能力很強,或善於用數據分析設計實驗。顯然,大學生要試着去發現哪些是自身的才華,且一定不要對自己抱有成見,因為你們必須探索一切可能嘗試到的。然後自然而然地,會朝着自身有能力的方向不斷邁進。每個人都會想辦法做好自己正在從事的事情。很多能力來自練習和學習,不過,還有一小部分能力是天生的。因此,我們應該對這兩種能力都有一定了解,然後找到自己能夠做得更好的那份能力。
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本文經授權轉載自微信公眾號“中國科學院理論物理研究所”。