#戴森節:生命起源、氣候變化(否認)、數論和核武器

1985 年,弗里曼·戴森在蘇格蘭阿伯丁發表了吉福德講座。這些講座後來被整理成一本名為《無限朝向各個方向》的書。

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


1985 年,弗里曼·戴森在蘇格蘭阿伯丁發表了吉福德講座。這些講座後來被整理成一本名為《無限朝向各個方向》的。這個標題既反映了物理學家埃米爾·維歇特對宇宙中物理學的巨大影響力的驚歎,也反映了戴森本人興趣的廣泛性。這些講座涵蓋了從核冬天到生命起源,從弦理論到永生等主題。它們讚美多樣性是人類和宇宙的精髓美德。

因此,選擇在戴森 90 歲生日當天發言的科學家和政策制定者們,本身就涵蓋了極其多樣化和富有成效的領域,這才是相稱的。會議以三場關於純數學的講座開始,特別是數論。它們涉及了受戴森早期關於分割、模形式和連分數的論文啟發的工作。這些工作中的大部分對我來說是難以理解的,但這表明了一個真正傑出思想家的特徵;他所做的即使是微小的工作,也能激發其他科學家進行長達數月或數年的專案。

純數學會議轉入了物理和化學的會議。重點介紹了戴森關於物質穩定性的工作,以及在傑出的數學物理學家愛德華·威滕的簡短介紹中,他對量子電動力學的著名統一。本次會議中最有趣的演講也許是卡內基研究所的羅素·亨利所做的演講。亨利的研究重點是壓力下的反應,更廣泛地說是極端條件下的物理和化學;約翰·蒂默對這次演講進行了很好的總結,在此。在正常條件下具有“正常”性質的材料在壓力下會呈現出一系列奇妙的性質。例如,氫在室溫和壓力下是一種不導電的氣體,但在巨大壓力下會變成導電和金屬。金屬氫被認為存在於木星和土星的內部,並且很可能構成尚未發現的系外行星的地質構造的一部分。亨利和其他人在地球上進行的研究很可能適用於外太空。亨利的工作很好地說明了專注於一個狹隘、看似平凡的地球問題如何產生宇宙意義。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


亨利還談到了在壓力下觀察大腸桿菌。壓力導致選擇性進化壓力,導致增強細菌存活的突變。如果我們對導致這些突變的基因和蛋白質進行測序,我們很可能會了解使生物分子在如此極端條件下保持穩定的因素。

亨利還談到了一個有爭議的理論,即托馬斯·戈爾德提出的理論,即碳氫化合物不是由生物體的屍體產生的,而是透過非生物過程產生的。2004 年,亨利和他的同事證明了對該假設的有力支援,他們在金剛石砧座細胞中將碳酸鈣、水和氧化鐵置於極端的壓力和溫度下。整個實驗進行了一個下午,但發表在《美國國家科學院院刊》上的論文不僅在很大程度上驗證了戈爾德的理論,而且展示了戴森最喜歡的兩個主題,即成為異端的樂趣,以及新工具而不是思想的革命性影響,在本例中,是金剛石砧座細胞。

該會議上的另一位異端是加州理工學院的約瑟夫·基爾施溫克,他談到了他的工作,證明生命可能首先在火星上出現,然後被運送到地球。“我們都是火星人”,基爾施溫克不止一次地開玩笑說。基爾施溫克也是在我們的腦海中發現磁性鐵氧體晶體的科學家。我發現我們火星起源的三個證據最令人信服。首先,有充分的證據表明,火星隕石中鐵晶體的排列方式表明,火星曾經擁有強大的磁場,一定保持了氧氣(氧氣是我們所說的順磁性,具有未成對的電子並被磁場吸引)。其次,這些鐵晶體在高於 40 攝氏度時會失去方向,表明火星岩石的核心溫度在它們到達地球的過程中從未超過該值,該值足以支援生命。第三,火星土壤中含有大量的硼酸鹽礦物,而化學家史蒂文·本納最近的研究表明,硼酸鹽可以催化核糖的形成,我們知道核糖對於 DNA 和 RNA 的形成至關重要。總而言之,這些和其他證據為生命起源於火星提供了很好的證明,正如我所見。

說到異端,儘管是更值得懷疑的那種,下一個演講是普林斯頓大學著名的氣候“懷疑論者”威廉·哈珀的演講。我之前談論過哈珀關於二氧化碳的錯誤觀點,我也探討過“懷疑論者”和“否認者”之間的區別。我恐怕哈珀似乎很容易就跨越了邊界進入否認者的領地。演講的奇怪之處在於它分為兩個部分。一部分是實際的演講本身,重點關注二氧化碳吸收光譜的一些相當技術性的特徵以及哈珀對二氧化碳捕獲足夠熱量的能力的懷疑。還有一些對氣候模型的批評。如果這一切都是事實,那就一切都很好。事實證明,當進入問答環節時,哈珀似乎不遺餘力。他所犯的錯誤包括以下幾點:幾乎沒有證據表明二氧化碳導致溫度升高,幾乎沒有證據表明化石燃料導致健康問題,幾乎沒有證據表明地球無法在高二氧化碳水平下繁榮發展(我很想問他;當然,地球可以繁榮發展,但人類呢?),沒有證據表明海洋酸化。哈珀似乎甚至不承認氣候變化的最基本事實,人群也不知道該如何回應,除了發出幾聲噓聲和難以置信的笑聲。

在演講結束時發生了一場有趣的交流,當時愛德華·威滕指出了《紐約時報》最近一篇由伯克利的理查德·穆勒撰寫的文章,標題為“暫停,而不是變暖的結束”,其中穆勒將全球變暖的暫停合理化為暫時的放緩,而他使用非常簡單的模型預測了這一點。這些簡單的模型沒有哈珀討論的複雜模型的侷限性。令所有人驚訝的是,當威滕質疑穆勒的工作時,哈珀唯一的回答是,“那是垃圾”。僅此而已,無需進一步解釋。不知所措,威滕只能重複這個問題。在哈珀評論化石燃料不會導致健康問題後,威滕結束了會議,這標誌著一段幾乎超現實體驗的結束。讓我回顧一下我在那篇文章中指出的懷疑論者和否認者之間的區別;戴森是一位理智和健康的懷疑論者,他的批評體現了科學的最佳傳統,哈珀是一位否認者。我該如何看待像他這樣的人?我已經決定,科學和公共政策的每個領域都需要一批挑戰現狀的關鍵人物。這些人中有一些是理智的,另一些則不是。但他們至少都開始了對話,並迫使其他人審視論點的另一面。當這些現狀挑戰者的人數增長到如此龐大的程度,以至於理性的對話變得不可能時,問題就開始了。

研討會的第二天專門討論天文學和公共政策。戴森很晚才開始從事天文學工作,但做出了一些重要貢獻。他最廣為人知的貢獻也許是他對與外星人使用後來被稱為“戴森球”的紅外輻射進行通訊的推測。還有其他想法,包括最初作為政府顧問 JASON 小組一部分完成的自適應光學研究。戴森也因其作為“未來主義者”而廣受歡迎,儘管他本人不喜歡這個詞,並且經常撰寫關於人類向太空擴張的文章。他提出過各種聽起來很古怪但科學上可信的想法,比如尋找木星軌道上的冷凍魚和在彗星上種植可以自己生長溫室的植物。戴森是這樣一個人的完美榜樣,他的科學推測力求像他發表的科學工作一樣嚴謹。天文學會議的一個亮點是麻省理工學院的薩拉·西格爾的演講。西格爾是系外行星大氣層方面的專家,她談到了未來幾十年為研究類地系外行星大氣層的存在和組成而計劃的令人興奮的任務。這無疑是科學中最令人興奮的領域之一。它肯定符合戴森的興趣,今年湯森路透社已經提名了系外行星天文學之父傑弗裡·馬西為諾貝爾獎候選人。

戴森節的最後一部分討論了公共政策。會議由軍備控制領域的老前輩西德尼·德雷爾(Sidney Drell)拉開序幕。幾年前,他曾與喬治·舒爾茨(George Schulz)和亨利·基辛格(Henry Kissinger)等經驗豐富、頗具影響力的政策老將一起發表了一篇呼籲廢除核武器的激情澎湃的宣告,引起了轟動。德雷爾比幾乎任何人都更瞭解擁有數千件核武器的世界所固有的安全問題和政治不穩定。他曾與戴森在JASON共事,併為該問題的許多方面做出了貢獻,從“小型”核武器到彈道導彈防禦。看著這位拄著柺杖的93歲老人以堅定而有力的聲音談論他對一個無核世界的擔憂,令人深受鼓舞。我有機會和他單獨交談了一段時間,他的話清楚地表明,將他和他的同事們開始的工作付諸實現,取決於年輕人。最後兩位演講者分別是德克薩斯大學的威廉·普雷斯(William Press)和落基山研究所的阿莫里·洛文斯(Amory Lovins)。洛文斯關於替代能源的演講是明智的,但一個過於花哨的PowerPoint簡報破壞了其效果,該簡報的耀眼之處,加上洛文斯像一個狂熱的會計師一樣頻繁丟擲數字的習慣,掩蓋了他的主要論點。

普雷斯談到了將博弈論的思想應用於道德和更有效的臨床試驗,其中可以決定何時撤回或繼續在對照組中給藥實驗性藥物。他已經與戴森一起參與了對囚徒困境的一種新穎且有爭議的解釋。對博弈論的涉足體現了戴森的力量:將優雅的數學應用於他遠非專家的領域的能力。在這一領域,很少有在世的思想家能勝過他。

戴森節的結束感覺就像是對整個科學和技術領域的巡禮。從數論到火星生命,從系外行星到物質的穩定性,從廢除核武器到臨床試驗,就多樣性而言,這可能是我參加過的最不尋常的科學研討會。總的來說,這是一次非常愉快的經歷,也為一位傑出的知識分子和受人愛戴的人增添了一筆榮譽。他作為一位慈愛的丈夫和祖父的成就也透過他的整個家庭——六個孩子和十六個孫子孫女——參加活動而充分展現。他的精力和熱情讓我真正感到重新煥發了活力。願弗里曼長壽,並繼續讚揚和促進各種形式的多樣性。

Ashutosh Jogalekar is a chemist interested in the history, philosophy and sociology of science. He is fascinated by the logic of scientific discovery and by the interaction of science with public sentiments and policy. He blogs at The Curious Wavefunction and can be reached at curiouswavefunction@gmail.com.

More by Ashutosh Jogalekar
© .