边缘物理学

唐唐

加拿大周界理论物理研究所致力于成为业界领头羊。埃里克‧汉德用翔实的文字报道向您展示周界物理研究所是否具备达到其制定目标的条件。

在周界研究所工作，意味着享受某种非凡的贵宾待遇。无论何时，只要有新入所的职工抵达多伦多机场，恭候一旁的豪华轿车随即敞开了车门，搭载着新人沿着加拿大401国道向西行驶，驰骋在安大略肥沃的田野上。85公里开外，汽车穿过滑铁卢镇街巷，在公园池塘边绿色玻璃广场上一栋造型优美、明亮摩登的大楼前徐徐停下。走进大楼，新职工会看到整墙的黑板，燃烧的壁炉、桑拿浴室和多功能免费咖啡饮用机，还有一个黑洞酒吧，每周三对所有人供应免费午餐。新入职上岗的员工甚至包括博士后人手配备一部黑莓智能手机及原装电池。这样做将吸引合作者前来访问，在年内开展为期18周的研究工作。

大楼在原址为市政府冰面曲棍球训练场上拔地而起，光鲜明亮，气韵不凡。周界所所长，南非裔物理学家尼尔‧图洛克虽然理解冰球在加拿大人心中的地位，明白其重要性，但他认为滑铁卢将因为理论物理名扬天下。他说：“周界所的一部分职能是寻找加拿大人的自信，也就是说，我们从事的一些工作是无以伦比的。”

此外，图洛克说：“麦克认为冰球纯粹是浪费时间。”麦克‧拉扎里迪斯，这位土耳其裔工程师，是生产黑莓手机公司动能研究部办公地址位于滑铁卢的两位创始人之一，是一位从事能量动力基础研究的浪漫主义者。十年前，他投资1亿加元开工建设周界所，2008年6月，他又追加了5000多万加元。

拉扎里迪斯还不算第一位投资科学的慈善家。之前，弗里德‧柯维利为15个研究所掏了750万美元获得冠名权，学科领域涵盖天体物理、理论物理、神经科学和纳米技术等。通常，此类捐献可以从大学的实体设施设备中眼见为实，而拉扎里迪斯式投资却虚幻得捉摸不到影子。

独立研究所并非鲜为人知。早在1930年，百货商人路易斯‧邦伯格兄妹捐资500万美元在新泽西建立普林斯顿高等研究院，那时候的500万相当于现在的6500万美元。此后，学者们一直试图建立类似的机构，以求一心一意做科研，远离教学压力、论文产量指标和行政管理。不过，类似普林斯顿高等研究院的机构都背着“死气沉沉”的名声。图洛克指出：“周立研究所的气氛将是生机勃勃、思想自由的，非唯项目主义。”

2008年10月，图洛克成为周界研究所第二任终生制所长，在他的管理下，大笔资金得到了有效应用。去年7月份，周界研究所投入3000万加元用以双倍扩张使用面积。即便是经济大萧条时期，图洛克仍在广招贤才。目前，他们有44位博士后，是全世界博士后最多的研究所。图洛克计划下一步将全职员工编制翻倍，从现有的12人增加至25人。最终，扩建大楼的容纳量将从原有的85人提高到250人，其中包括访问学者。图洛克在英国剑桥大学的老同事史蒂芬森‧霍金计划于下半年十月中旬主持所里十年计划发布会，这也是促使该计划争取到两倍于现有两亿资金投入的有力理由。

宏伟远大的目标

在2010开始实行的周界研究所新一轮五年计划中，图洛克这样写到，我们的首要目标是成为世界一流顶尖级理论物理研究中心。其实，早在1999年，他们就定下了这一目标，那时候滑铁卢大学新鲜出炉的博士生霍华德‧伯顿对这一目标热情澎湃、慷慨激昂，琢磨着如何大显一番身手。时年34岁的伯顿似乎并未将学术作为终生职业目标。当时纽约市大部分的物理学家都西装革履、埋头算术，而他却毫不感冒。一时兴起，也许还夹杂着一点点绝望的情绪，伯顿给动能研究部主任写了一封求职信，这封信的标题是“请将我从华尔街的暴利行业中救赎吧”。拉扎里迪斯回邮件表示欢迎伯顿入职动能研究部。不过伯顿是否会对他设想的其他工作有兴致呢？

带着好奇心，伯顿与拉扎里迪斯在多伦多郊区一家迷你购物中心内的意大利餐厅见面了。看过伯顿在其新书《第一原理》中的描述后，拉扎里迪斯说道：“我有一个大的设想。”接着，他在餐巾纸上写下一个数字。显然，这是薪酬的议价范围。“从战略角度看，他其实猜到我最想要什么”，事后伯顿在法国里昂接受采访时回忆道。他于2007年携家带口离开周界研究所前往那里。与此同时，伯顿也觉察出拉扎里迪斯想要什么，这位总裁要的是一辆“科学思考装甲车”，而非再建动能研究部的另一个实验室。

伯顿接受了这个职位。入职第一天，他在安大略湖旁散步时，灵光闪耀，想出了“周界”这个名字。接下来，他开始参观其他物理研究所，一边招纳贤才一边学习借鉴。他希望像IAS那样设立固定岗位，同时，又希望像圣塔芭芭拉加利福尼亚大学科维里理论物理研究所（KITP）那样灵活变通。因此，伯顿采用KITP的方式，通过前来进行短期合作项目的访问学者来了解时下最热门的研究。

同时，伯顿希望周界的研究者们能像圣菲研究所一样去解决科学中一些被忽略的边角问题。圣菲研究所坐落在新墨西哥州，由洛斯阿拉莫斯的一群物理学家于1984年建立，旨在探索当时复杂的自适应系统的大致概念。因此，他寻找的研究者要对物理学边缘领域感兴趣，比如伯顿称之为量子基础的量子力学根源问题，还有接近量子引力的非弦论，用以研究统一理论和量子力学。

2001年，伯顿新招的第一批员工在滑铁卢古旧的邮局大楼里办公。2004年末，职工人数增加了，他们也搬到滑铁卢公园的新办公楼里上班。到2007年，伯顿认为自己完成了大部分的既定目标，当年6月份，他辞去了所长一职。他说自己从没想过永远待在那里。而且他突然感觉到一股寒气，就是感觉周界研究所董事长拉扎里迪斯不再信任喜欢他。这可能是因为拉扎里迪斯听说伯顿在写一本自己经历的书。一位周界新闻发言人表示伯顿的离职属于私人行为，与写书无关。

独一无二的建立

不管是什么原因，伯顿依然对拉扎里迪斯对研究所控制过紧感到怒发冲冠。他承认拉扎里迪斯对周界的投入比其他捐资来源都要慷慨大方。他1亿多加元的捐款几乎与联邦政府和州级投入持平。连滑铁卢市也共同捐助，将其公园留给了周界。伯顿质疑，为什么这类研究所董事会里从没物理学家的一席之地？“如此看来，难道这只是有钱人的一个玩具吗？”IAS的天体物理学家斯科特‧特里梅供职于周界学术委员会，他也认为拉扎里迪斯对周界有着非比寻常的影响，而通常情况下是“你撒手不管”。

图洛克说，当时他接手时确实感觉有点奇怪，董事会成员都是律师、商人和工程师。他问道：“为什么不是由科学家们来管？”不过，他说自己与这位拒绝接受《自然》采访的拉扎里迪斯关系还不错。因为拉扎里迪斯不仅仅做到了信守诺言，也没有干预图洛克的战略定位和周界所的研究方向。

现在，图洛克说，他其实很喜欢周界的构架。董事会的组成方式使得周界所与硅谷一样动力十足，充满冒险精神，甚于普通学术研究所。也意味着图洛克可以更加高效的行动。自2008年10月上任以来，他将研究者关注的四个领域翻倍扩大到八个，包括宇宙学中的一个新分支。他新增了一个没有教学期限为9个月的研究生项目。为了提醒员工咖啡并非无限量，他将周界免费提供的咖啡换成便宜些的另一牌子。

这种决策方式使得周界研究所大小事务的处理运转迅速，也是将量子物理学家雷蒙德‧拉费雷姆从新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室吸引到周界工作，成为周界元老级员工之一的原因。2002年拉费雷姆成为也位于滑铁卢的周界量子计算研究分所所长，受到拉扎里迪斯另外5000万加元的资助。量子计算研究分所与滑铁卢大学联系紧密，因此不像周界研究所那么独立。拉费雷姆用一个典型的例子说明它们的不同。他在周界有一间办公室，办公室内的窗台上有一架量子密码实验仪器，用于跟踪探测距此几公里外的滑铁卢大学发射器传送的纠缠光子。为了使探测仪在不损失量子能量的前提下接收到光子，拉费雷姆得把办公室一小片彩色玻璃替换成无色透明的普通玻璃。如果在联邦政府管制下的实验室，比如说在洛斯阿拉莫斯，这种申请将会是一场噩梦。在量子研究分所的办公楼里，拉费雷姆有另一台接受仪，更换玻璃的批准历时数月。而在周界，这个问题一天就能解决。“我直接下楼，到大厅找到大楼负责人。”负责人说：“好，砰的一声！问题解决了。”

还是这种企业活力可以导致新物理？图洛克五年计划的另一个重大目标是期待“重大科学突破”。图洛克的朋友兼顾问，KITP所长，诺贝尔奖获得主戴维德‧格罗斯说：“人人都希望突破，但结果是你所不能预料的。”

“事实确实是那样”，图洛克说。不过你可以通过尽可能多的招揽贤才提高达成目标的概率。用免费咖啡让大家人尽其能。

与众不同的途径

咖啡有时候是需要的。譬如说，在六月的一个傍晚，太阳快要下山了，而尼玛‧阿卡尼‧哈米德和弗莱德‧卡查索刚开始进入工作的状态。几只空咖啡杯横七竖八歪倒在卡查索的办公桌上。还有一天，阿卡尼‧哈米德就得飞往罗马参加一个探讨弦论的重要会议。他们一直有压力感。他们希望对粒子物理学边缘领域——S矩阵理论——这个理论代替了20世纪60年代多种多样的描述，对粒子相互作用建模，通过对这一理论的研究，能够阐明我们现在所知的全息术。全息术认为宇宙信息被编码在比我们现在认为的更少维的空间里。

“弗莱德和我在探索宇宙的奥秘”，阿卡尼‧哈米德半开玩笑地说道。强壮的他坐在卡查索的办公桌上，卡查索懒洋洋地窝在沙发里玩弄他的标配黑莓手机。作为周界所的青年学术新星之一，卡查索说自己从委内瑞拉前来部分原因是为了逃避家乡的炎热。周界特聘客座教授阿卡尼‧哈米德是从IAS来的常客。靠着一摞书后的一袋麦片粥度日，他们彻夜工作，为确定一个方程式里12个项的正负号。问题最终在凌晨四点解决。此时，他们可以睡上一个钟头了。差一点儿他们就走进死胡同出不来。不过这种努力状态是图洛克所期待的——无方向的、非传统的、有抱负的。

只有时间能告诉我们这两位物理学家或者说周界所能否达到他们的目标。特里梅因说：“早前，有人问起我周界所。我说周界所很可能成为继IAS后最重要的新研究所。现在我还是这样认为。我还是要用‘有可能’这三个字。”

卡查索熬夜小憩后几小时，周界车库里的一辆洒水车意外切换到喷洒状态。警报器突然发出巨响，几十位物理学家都出来了，在仲夏炎热的太阳底下，他们发现移位了的出水管道喷出一股股水流。一半的水射向入口的墙壁，年轻的物理学家们，有的身着短裤，有的穿着卡其裤，在水花里快乐地沐浴着。另一半的水则给常常来周界的拉扎里迪斯的阿斯顿‧马丁“洗了个免费澡”。图洛克正说着，拉扎里迪斯钻进了他那辆跑车里。

有钱人走了，但物理疑问仍在。警报声停了，物理学家们回到明亮宽敞的大楼里，经过似乎应该挂在柏拉图学园里的一则希腊格言——不懂几何者不得入内。卡查索回到洒满阳光的顶层办公室继续工作。也许是报警器的缘故，空调罢工，室内温度上升到30℃。他感到无精打采，脑袋不转。这位委内瑞拉人说自己已准备好应付滑铁卢的冬天——“正是我来加拿大的原因。”