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他的決賽入圍年份: 1965
他的決賽專案:研究潛在的晶體結構
專案起源:在20世紀50年代和60年代,J·理查德·戈特在肯塔基州路易斯維爾長大,他喜歡研究幾何學。在那些早期的後蘇聯時代,學校裡對數學和科學有“巨大的活力和巨大的興奮”,他的老師們鼓勵了他的興趣。
因此,為了一個獨立的研究專案,他決定研究金屬晶體結構。在像鈉這樣的金屬中,每個原子都在晶體中佔據一定的空間。這些原子以可以用某些多面體圖案表示的方式排列——具有平面和直邊的幾何形狀。戈特試圖找出能夠完全填充空間的多面體排列。例如,最簡單的一種就是像積木一樣堆疊的一組立方體,儘管還有其他遠不那麼直觀的排列。
他獲得了足夠有趣的成果,他的工作為他贏得了1965年西屋科學人才搜尋決賽的入圍名額。
對他的職業生涯的影響:戈特進入哈佛大學學習物理學,然後進入普林斯頓大學獲得天體物理學博士學位,於1972年畢業。在加州理工學院和劍橋大學短暫工作後,他於1976年返回普林斯頓大學加入天體物理學系。他的西屋經歷對他早期的一項主要研究產生了相當大的影響,該研究名為“宇宙中大規模結構的類似海綿的拓撲結構”,該研究觀察了太空中的星系團。
當時,關於它們的密度和排列存在一些爭議。星系團是像肉丸一樣,被廣闊的低密度區域隔開的小的高密度區域嗎?還是它們更像瑞士乳酪,在較稠密的區域中有空隙?戈特調查了這些思想流派,認為“它們都不可能是正確的”,並提出了更像海綿的結構,其中結合了他從排列多面體以完全填充空間中學到的一些經驗。(今天的更高功率的望遠鏡表明他的觀點接近事實。)
他現在在做什麼:如今,戈特偶爾會因一個更熱門的天體物理學話題而成為頭條新聞:時間旅行。(他在2008年SciAm.com的科學談話節目中討論了這個問題。)作為2001年出版的《愛因斯坦宇宙中的時間旅行:穿越時間旅行的物理可能性》一書的作者,戈特認為物理學中沒有任何東西可以阻止時間旅行。雖然你不能建造一艘速度比光快的宇宙飛船,但利用彎曲的時空,你可能可以透過走捷徑來擊敗光束,要麼繞過一對移動的宇宙弦,要麼跳過蟲洞;這些潛在的解決方案可能允許時間旅行者回到過去訪問自己過去的事件。那麼為什麼沒有來自未來的訪客乘坐時間機器出現在白宮草坪上呢?:時間旅行者不可能訪問這種機器存在之前的時間——而且它們尚未被髮明出來。
雖然這聽起來像科幻小說,但“戈特是一位嚴肅且受人尊敬的科學家,他在時間旅行方面的工作絕對是主流,並且符合廣義相對論,”流行的物理學作家兼《尋找薛定諤的貓:量子物理學與現實》的作者約翰·格里賓說。
除了他的天體物理學工作之外,戈特還在 20 世紀 80 年代和 90 年代的大部分時間裡擔任西屋科學人才搜尋的評委——這一經歷給了他許多機會反思美國的科學教育。“人們有時會想,最好的科學學生的素質是在提高還是下降,”他說。“答案是,它仍然保持在同一高水平。”
他發現特別令人著迷的是,不同地點不時出現的半決賽選手和決賽選手的“叢集”。首先,一所以前從未有過決賽選手或半決賽選手的學校會產生一名。然後,第二年,將會有來自同一所學校的兩到三名半決賽選手。這種突然出現的活動通常是一位頂尖教師啟動研究專案的證據。不幸的是,這也表明那裡有“相當多未被發現的科學人才”,他說。在缺乏此類專案和教師的情況下,許多高潛力的孩子永遠不會進入雷達螢幕。
但他希望,隨著時間的推移,大型獎學金和關注將刺激更多的此類專案。畢竟,在奧運會金牌得主邁克爾·菲爾普斯之後,“有更多的人跳入泳池,”他說——而科學也需要同樣的事情。