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由 一星 2014-10-19, 01:18
http://tech.qq.com/a/20141018/010190.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
科学家实验室内模拟黑洞寻找霍金辐射
科学腾讯科技 [微博] 2014-10-18 07:27
[摘要]科学家试图在实验室中模拟黑洞辐射现象，试图证明霍金辐射能够在实验室模拟中被观测到。
宇宙中的黑洞拥有令人惊奇的引力，对黑洞的研究是天文学家关注的焦点
腾讯科学讯 据国外媒体报道，宇宙中的黑洞拥有令人惊奇的引力，能够将物体吸入黑洞的吸积盘内，最终这些物质变成了粒子状态，对于黑洞的研究是天文学家关注的焦点，科学家也希望能在实验室内对黑洞进行模拟研究，发现其基本的属性。实验室内模拟黑洞似乎比较恐怖，有些人认为实验室内创造黑洞无异于自我毁灭，可能把地球吞噬，这一争论在强子对撞机实验时就已经出现，现在科学家试图利用量子效应在实验室内模拟黑洞的行为，探索黑洞的神秘信息。
著名的科学家霍金认为黑洞其实不是黑的，而是灰的，我们应该称之为灰洞，这是因为黑洞存在辐射，对外释放出一定的信息，这说明黑洞并不是宇宙信息的终结者，其实黑洞有着自己独特的一面。霍金辐射来自量子理论的基本原则，在黑洞事件视界周围的粒子和反粒子对可逃离黑洞控制，即粒子和反粒子分离，并对外辐射信息，研究人员试图在实验室内对这一现象进行模拟，通过对接近绝对零度的铷原子实验，验证霍金辐射。
爱丁堡赫瑞瓦特大学实验物理学家丹尼尔·法乔认为这项工作的意义重大，是一个连接广义相对论和量子力学的实验，物理学家泰德·雅各布森在1999年提出了在实验室内模拟辐射现象的观点，根据目前的技术发展而言，这项实验仍然比较困难，但结果应该是非常有趣而令人兴奋的。（罗辑/编译）
科学家实验室内模拟黑洞寻找霍金辐射
科学腾讯科技 [微博] 2014-10-18 07:27
[摘要]科学家试图在实验室中模拟黑洞辐射现象，试图证明霍金辐射能够在实验室模拟中被观测到。
宇宙中的黑洞拥有令人惊奇的引力，对黑洞的研究是天文学家关注的焦点
腾讯科学讯 据国外媒体报道，宇宙中的黑洞拥有令人惊奇的引力，能够将物体吸入黑洞的吸积盘内，最终这些物质变成了粒子状态，对于黑洞的研究是天文学家关注的焦点，科学家也希望能在实验室内对黑洞进行模拟研究，发现其基本的属性。实验室内模拟黑洞似乎比较恐怖，有些人认为实验室内创造黑洞无异于自我毁灭，可能把地球吞噬，这一争论在强子对撞机实验时就已经出现，现在科学家试图利用量子效应在实验室内模拟黑洞的行为，探索黑洞的神秘信息。
著名的科学家霍金认为黑洞其实不是黑的，而是灰的，我们应该称之为灰洞，这是因为黑洞存在辐射，对外释放出一定的信息，这说明黑洞并不是宇宙信息的终结者，其实黑洞有着自己独特的一面。霍金辐射来自量子理论的基本原则，在黑洞事件视界周围的粒子和反粒子对可逃离黑洞控制，即粒子和反粒子分离，并对外辐射信息，研究人员试图在实验室内对这一现象进行模拟，通过对接近绝对零度的铷原子实验，验证霍金辐射。
爱丁堡赫瑞瓦特大学实验物理学家丹尼尔·法乔认为这项工作的意义重大，是一个连接广义相对论和量子力学的实验，物理学家泰德·雅各布森在1999年提出了在实验室内模拟辐射现象的观点，根据目前的技术发展而言，这项实验仍然比较困难，但结果应该是非常有趣而令人兴奋的。（罗辑/编译）
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由 一星 2014-10-19, 01:20
科学家设想把小行星带到地球附近研究
科学腾讯科技[微博]2014-10-18 07:31
[size=14][摘要]选择体积非常小的小行星，万一坠落地球，也能够在大气中解体。
[/size]
腾讯科学 美国宇航局下一步的航天计划是把人类送往小行星。然而，有些科学家反其道而行之，想把小行星带到地球附近，然后直接对其进行当地研究。
理想的小行星是一颗比“小行星2012 DA14”小得多的天体（2012 DA14曾经在2013年2月15日近距离接近过地球，最近距离仅2.7 万公里，甚至比地球同步卫星所在的高度还要低）。这样，万一发生了坠落地球事件，也能够在大气中发生完全解体。
美国加州理工学院物理系教授Paul Dimotakis表示，他们正在研究怎样把质量350吨到1000吨小行星带回地球附近，不是要带到地面，而是想把它安置在绕地球或月球的运行轨道上，然后再派遣宇航员或机器对其进行开采利用。
目前来看，最大困难不在于技术方面，而是找到想要的小行星。目前人类仅发现了地球附近约10%的小行星，由于它们通常非常暗淡，难以被发现！好比马路上每十辆车之中，仅仅有一辆车的车灯是打开的。小行星2012DA14直到去年才被刚刚发现，是由一群业余天文爱好者意外发现的。幸运的是，这颗近地小行星并没有撞向我们，如果它直奔地球而来，恐怕我们只有招架之势。
无论是出于安全角度，还是从潜在商业价值方面考虑，研究小行星的意义都非常重大。（清风）[/size][/size]
科学腾讯科技[微博]2014-10-18 07:31
[size=14][摘要]选择体积非常小的小行星，万一坠落地球，也能够在大气中解体。
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目前人类仅发现了地球附近约10%的小行星，由于它们通常非常暗淡，难以被发现！
[size][size]腾讯科学 美国宇航局下一步的航天计划是把人类送往小行星。然而，有些科学家反其道而行之，想把小行星带到地球附近，然后直接对其进行当地研究。
理想的小行星是一颗比“小行星2012 DA14”小得多的天体（2012 DA14曾经在2013年2月15日近距离接近过地球，最近距离仅2.7 万公里，甚至比地球同步卫星所在的高度还要低）。这样，万一发生了坠落地球事件，也能够在大气中发生完全解体。
美国加州理工学院物理系教授Paul Dimotakis表示，他们正在研究怎样把质量350吨到1000吨小行星带回地球附近，不是要带到地面，而是想把它安置在绕地球或月球的运行轨道上，然后再派遣宇航员或机器对其进行开采利用。
目前来看，最大困难不在于技术方面，而是找到想要的小行星。目前人类仅发现了地球附近约10%的小行星，由于它们通常非常暗淡，难以被发现！好比马路上每十辆车之中，仅仅有一辆车的车灯是打开的。小行星2012DA14直到去年才被刚刚发现，是由一群业余天文爱好者意外发现的。幸运的是，这颗近地小行星并没有撞向我们，如果它直奔地球而来，恐怕我们只有招架之势。
无论是出于安全角度，还是从潜在商业价值方面考虑，研究小行星的意义都非常重大。（清风）[/size][/size]
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由 一星 2014-10-27, 08:16
美科学家提出探测引力波的新方案
天文航天腾讯科学2014-10-27 07:48
[size=14][摘要]纽约自然历史博物馆天体物理学家发现可通过观测恒星亮等的变化来寻找弥散在时空中的引力波。
[/size]
腾讯科学讯 据国外媒体报道，引力波是宇宙中一种神秘的能量，科学家已经发现引力波的来源主要是宇宙中恐怖的碰撞事件，比如黑洞合并、超新星事件等，这些宇宙级的天体行为能够产生强大的引力波。虽然大质量天体的碰撞、合并事件能够产生强大的引力波，但这些能量传递到地球时已经非常微弱，以至于我们需要极高精度的测量仪器才有可能探测引力波的信号，现在位于纽约自然历史博物馆天体物理学家提出了一种探测引力波的新方法，即通过观测恒星亮等的变化来寻找弥散在时空中的引力波。
阿尔伯特·爱因斯坦在广义相对论中提出了时空涟漪的概念，认为这样的涟漪如同海浪一样，也具有能量，其大小取决于产生涟漪物体的质量，质量越大的天体能够形成更强大的引力波，因此这样的引力波传递距离也比较远。在过去将近一个世纪的时间内，科学家们一直在寻找引力波的信号，但是到目前为止仍然没有直接探测到引力波的信号，研究人员只能寻找其他方法来提升激光探测装置的精度，由于引力波非常微弱，探测它的信号是非常困难的。
纽约自然历史博物馆的科学家Barry McKernan是本项研究的主要负责人，他认为强大引力波的产生前提是具有巨大的质量，如果恒星的振动频率与引力波相同，就可以吸收大量的能量，那么我们就能够探测到引力波的信号，这就像一架能够产生引力波的钢琴向外弥散出引力波，而一颗恒星附近存在相同振动频率的小提琴，两者之间会产生共振，并反馈到恒星的亮等上。天文学家如果发现恒星集群的亮等增加，那么就说明这里有强大的引力波通过。
本项研究论文的第一作者为科学家Barry McKernan，他的同事Saavik Ford等人也参与了本项调查，相关文献发表在近期的英国皇家天文学会月刊上。（罗辑/编译）[/size][/size]
天文航天腾讯科学2014-10-27 07:48
[size=14][摘要]纽约自然历史博物馆天体物理学家发现可通过观测恒星亮等的变化来寻找弥散在时空中的引力波。
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阿尔伯特•爱因斯坦广义相对论暗示宇宙中存在引力波，与海浪类似，被喻为时空涟漪
[size][size]腾讯科学讯 据国外媒体报道，引力波是宇宙中一种神秘的能量，科学家已经发现引力波的来源主要是宇宙中恐怖的碰撞事件，比如黑洞合并、超新星事件等，这些宇宙级的天体行为能够产生强大的引力波。虽然大质量天体的碰撞、合并事件能够产生强大的引力波，但这些能量传递到地球时已经非常微弱，以至于我们需要极高精度的测量仪器才有可能探测引力波的信号，现在位于纽约自然历史博物馆天体物理学家提出了一种探测引力波的新方法，即通过观测恒星亮等的变化来寻找弥散在时空中的引力波。
阿尔伯特·爱因斯坦在广义相对论中提出了时空涟漪的概念，认为这样的涟漪如同海浪一样，也具有能量，其大小取决于产生涟漪物体的质量，质量越大的天体能够形成更强大的引力波，因此这样的引力波传递距离也比较远。在过去将近一个世纪的时间内，科学家们一直在寻找引力波的信号，但是到目前为止仍然没有直接探测到引力波的信号，研究人员只能寻找其他方法来提升激光探测装置的精度，由于引力波非常微弱，探测它的信号是非常困难的。
纽约自然历史博物馆的科学家Barry McKernan是本项研究的主要负责人，他认为强大引力波的产生前提是具有巨大的质量，如果恒星的振动频率与引力波相同，就可以吸收大量的能量，那么我们就能够探测到引力波的信号，这就像一架能够产生引力波的钢琴向外弥散出引力波，而一颗恒星附近存在相同振动频率的小提琴，两者之间会产生共振，并反馈到恒星的亮等上。天文学家如果发现恒星集群的亮等增加，那么就说明这里有强大的引力波通过。
本项研究论文的第一作者为科学家Barry McKernan，他的同事Saavik Ford等人也参与了本项调查，相关文献发表在近期的英国皇家天文学会月刊上。（罗辑/编译）[/size][/size]
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由 一星 2015-01-28, 03:52
http://bbs1.people.com.cn/post/1/1/2/144936816.html
纪念爱因斯坦逝世60周年发表广义相对论百年
----科学本地性与普世性需要法律和文化检视
王德奎
21世纪第二个十年开始，新型科技大国关系从新型大国关系提上了国家的议事日程。中国科学院大学李醒民教授很强调“科学具有国际主义或世界主义的特征或精神气质”，这是对的。但这还只是一个哲学命题。科学具有强烈的本地性和普世性特征。但科学需要法律和文化检视，来自科学的普遍性、公有性、非牟利性、自主性、合作性、客观性、似真性、普适性、一致性等价值表达;也来自被高军事用途的科研成果和技术共享，只是在同盟国家才是很正常的事情，以及类似新型传销盯上大学生群体等现象，和“千人计划”、“百人计划”等实践。
暴露对联合国粮农组织的决议“自然科学是国际合作的一个多产领域。因为它本身就是国际性的，物理学和生物学的基本定律是被普遍接受的”；以及玻关于“科学在阐明我们的知识基础的努力中曾经团结全人类；科学是无国界的，它的成就是人类的公共财富”；和中国学者任鸿隽关于“科学是人类智慧的公共产品，科学知识应该公开出来为全人类谋幸福，不应由少数国家或个人据为独得之秘，阻碍人类的进步”等一系列美好认识，在科学本地性的管理和安全文化方面认识的不足。其实，科学的本地性，类似定位系统位置细胞；它发生的科学空间位置不完全是偶然的。科学的普世性，类似定位系统网格细胞；这是属于科学发生的协调机制。普世性科学和本地性科学结合，才共同解决了科学所处环境的地图，以及如何在复杂环境中找到创新线路的。
这可用2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者拥有美国和英国国籍的科学家奥基夫和两位挪威科学家莫泽夫妇，发现大脑定位系统细胞的研究来类比。方位感知和导航能力是我们存在的基础。方位感知让我们对环境中的位置有了概念。而在导航中，这种概念又与以运动和方位掌握为基础的距离感产生相互联系。
1971年奥基夫发现了这种定位系统的第一个组成部分，研究发现老鼠在房间的某个特定位置时，其大脑海马区的一些神经细胞总是处于激活状态，而老鼠移动到房间其他位置时，其他神经细胞则被激活。于是奥基夫得出这些“位置细胞”可以在大脑中构成一幅关于房间的空间地图。30多年后莫泽夫妇在2005年，发现了大脑定位系统的另一关键构成“网格细胞”。这种细胞能形成坐标系，可以精确定位和寻找路径。研究还展示出这些“网格细胞”是如何确定位置并导航的。对大脑定位系统的研究有助于理解病患空间记忆丧失背后的机制。
1967年高能物理SLAC-MIT实验，比约肯发现“标度无关性”规律后，我国结合前沿科学基础研究三旋代数几何研究，已能说明类似时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等自然现象，在进入人的大脑或电脑一类机器网络里，是一种类似符号动力学的编程编码结构，与哲学对应的这些概念也是“标度无关性”的。但正是符号动力学的编程编码结构，延伸到最深层次的弦圈三旋符号动力学的编程编码，这对应自然发生的协调机制，有统一基础结构的类似的定位系统网格细胞一样。而人们进行的物理精准数学测量中，时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等都不是普世性，而是本地性的。如计量一块石头物质，我们称的是重量。同一种东西在地球不同的经纬度秤量，都是不同的。这就是自然科学的本地性。自然和哲学同一，需要引进不同重力加速度进行计算。这对应自然发生的类似定位系统的位置细胞，是普世性发生的科学空间位置。
近年来新型传销盯上大学生群体的案例层出不穷。新型传销披上了电子商务、金融投资等外衣，其活动愈发隐蔽化、信息化，使其更符合网络时代的扩散需求，“就业难”、“发财梦”，致大学生成员增多，同时部分传销骨干的“奢侈生活”对其同学也有很大吸引力。大学生加入传销，折射出现行班级教学制教育有失败的地方。大学生极易落入传销分子陷阱，这类似为害的“转基因植物”教育。
在西安临潼的专项行动中被抓获的大学生，很多都采取三缄其口的态度，不配合调查，不承认参与传销，并固执地认为自己是在“干事业、拼未来”。大学生成传销组织骨干，对大学生自身及家庭造成伤害，影响学校的正常班级制教学，更大的危害在于这些有知识、有技术的大学生一旦被发展为传销组织的骨干，可能被用于设计传销骗局，完善组织架构。在西安市2014年上半年抓获的49个传销骨干中，高学历高智商的不在少数。这些人比过去的传销骨干更聪明、更狡猾，也更不像传销分子。他们往往西服革履、文质彬彬、口才极佳，讲起所谓的“项目”头头是道，在发展新传销人员时优势明显。此外，这些高学历骨干还十分在意规避风险，知道怎样钻政策的空子，会在组织传销时设计出更复杂的分级模式，并严控每级人数，往往会对传销的传播形态加以调整。
许多大学生认为自己班级教学制毕业，也找不到什么好工作，挣不了大钱，还不如跟着同学一起走上“快速致富”的传销班级制道路。在应试班级制教育占统治地位的前提下，各高校几乎没有对防止陷入传销班级制等方面社会知识的教育。有关部门需要对现行的打击传销法规作出调整，对多次参与传销组织但未构成犯罪的顽固人员采取行政拘留等手段，增大他们参与传销的违法成本，以起到震慑作用。让大学生产生自觉抵制传销、远离传销的正确意识。
而如何培养一批新世纪科技领军人才和学术技术带头人，让这些顶尖的人才能基于颠覆性创新与核心知识产权来创造新知识、新商业，也是对教育科学检视的需求。1994年中科院率先推出了面向海内外的人才计划“百人计划”，先行探索，不拘一格广揽海内外优秀人才。截至2013年年底，“百人计划”共引进培养优秀人才2145人，90%以上具有海外学习或工作经历，主要来自欧美等科技发达国家，近1/3来自100所世界顶尖大学和59所世界著名科研机构；20年间“百人计划”走出28位中科院或工程院院士，实现人才队伍的“代际转移”。
“百人计划”开启我国科技人才引进的先河，国家有关部门和地方陆续借鉴和参考“百人计划”的经验和做法，从2008年以来，10批“千人计划”共引进4180余名中外专家。这最近的20年是中国科技快速发展的20年，“百人计划”、“千人计划”使我国科技创新人才队伍规模发展到世界第一，整体水平和创新能力大幅提升。但对此的思考，英国诺丁汉大学中国科学政策研究专家曹聪说：“持有欧洲或北美终身职位的学者不可能抛下一切，来中国完成五年的全职研究工作，因此一些科研机构就聘用了已经在华工作的学者，或者没有严格保证海外学者的全职工作”。精神层面的事，难于用经济层面的物质刺激办法解决。在美国工程院院士、普林斯顿大学讲席教授李凯看来，政府主管部门的官员很大程度上并不具备评判研究成果质量的能力和水平。他说：模仿1928年斯大林在苏联建立的集中式教育体系，按计划设置大学专业，学生转专业并不是件容易的事，这使得许多学生无法有效地发挥自己的天赋，尤其是在瞬息万变的高科技领域，市场变化迅速，在毕业时很可能面临难于就业的局面。政府不应当以行政方式主导顶尖人才的流动。学生在入学后可以有机会接触不同学科、发掘兴趣并了解就业市场。
中科院院士、复旦大学副校长金力教授说：一味强调自力更生，其结果无异于自毁长城；要着眼于让全世界的优秀人才为我所用。一个青年人才的成功，需要三个要素：所在单位的科研条件、所在单位的学术氛围和所在单位的培养。目前对后两个要素不够重视。学术氛围是优秀人才不断保持高度竞争力的关键。他本人在美国多所大学工作的经历说明，一流大学和二流大学的差别，主要在于学术氛围。在一流大学，通过交流，好的想法和思路不断涌现，引领相关领域的发展；而在较差的学校，尽管每天很忙，但工作的立意不高，科研水平下降。
李醒民教授说：“科学家有自己的祖国，但科学家毕竟是世界公民。他强调科学的国际性或世界性，是既不否认科学家有自己的祖国，也不否认科学家热爱祖国并为之服务。尤西姆兄弟把不同社会的科学家创造、共享和学习的文化式样称为第三种文化，并认为这一式样的文化是现代文化的决定性力量，能够促进国际合作和全球统一。例如爱因斯坦，他的祖国是德国，他最后的落脚地是美国。他本人是犹太种族，但是无论在本能、情感还是理智上，他都坚定地站在世界主义和国际主义的立场上。他旗帜鲜明地反对国家主义和民族主义，谴责德国法西斯主义和美国麦卡锡主义，并且没有犹太复国主义的狭隘思想，从而赢得’世界公民’的美誉”。但反相反量反中医一百多年来一代又一代前赴后继从来没有停止过，说明李醒民教授强调科学的国际性或世界性的哲学总结，不足以震慑这类信息高速公路的“汽车杀手”要求高能物理实验、量子通信工业重返经典简单性，以及要把超弦理论、多维时空、虫洞、黑洞、暗物质、暗能量、反物质等统统都变成荒谬者的墓志铭，挟持高能物理实验和量子通信工业的这种类似极端组织思潮。李醒民教授还说：“科学的竞争是和平的，科学的传播是和平的，科学确实也有利于和平。甚至萨顿认为’ 科学发现基本上同种族条件和国家条件无关’”。科学与政治标度无关性，说明和平和发展，是统一时代的主流；信息高速公路在科技领域，是统一时代的主流实现和平和发展的体现。
科学的国际性或世界性，是由科学的技术规范和科学方法决定的，能够为世界上每一个国家和民族或迟或早乐于接受和利用的，是全人类共同的宝贵财富。科学本身，须靠国际间学者的合作方能得到迅速的发展。若专靠一国学者的努力，不但会产生许多重复劳动，迟缓总是免不了的，有些工作的进展简直是不可能的。用科学方法获得的真实知识，不因社会制度不同而有差别。无产阶级决无拒绝接受人类所积累的实践经验的意思。但反相反量反中医的这类信息高速公路的“汽车杀手”发生在“云时代”、“自媒体时代”，成为全世界真正的专业物理学家关注的焦点是，对经典物理学实验中的数学描述公式，进行哲学总结升华为的时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等一系列普世性基本概念，还要不要接受本地性高能物理实验大数据、云计算的检验？
1968年费曼到SLAC实验小组作及时配合，他根据电子深度非弹性散射实验和比约肯的标度无关性，提出高能碰撞中的强子结构模型，认为强子是由许多点粒子构成，这些点粒子就叫部分子。部分子模型能较好地描述有关轻子对核子的深度非弹性散射、电子对湮灭、强子以及高能强子散射等高能过程，并在说明这些过程中逐步丰富了强子结构的物理图像。因费曼的部分子模型和盖尔曼的夸克模型从不同角度，用不同方法，达到了相同结论，夸克-部分子模型不但得到广泛的高能实验的检验而被承认，而且还推动了数学家庞加莱对数学函数论、代数拓扑学、阿贝尔函数和代数几何学、数论、代数学、微分方程、数学基础、非欧几何、渐近级数、概率论等当代完整数学体系和庞加莱猜想奠定的当代前沿科学数学基础的发展；推动了超弦理论、多维时空、虫洞、黑洞、暗物质、暗能量、物理“无”等理论物理的建立和完善，已成为经典物理与现代物理的分水岭。
例如，用标度无关性认识时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等一系列经典物理的基本概念，作为普世性哲学在非专业的现代物理工作使用，是适用的。它的非大数据，云计算的简单性，甚至能产生“逻辑自洽性”和“物质第一性”原则的客观和内蕴“公众性”的特征。但在涉及同一种东西的大数据网络所在“标度无关性”中，不学习高能物理实验推陈出新的前沿科学知识，要跟上用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展的产业链，是很吃力的。
然而，用普世性和本地性研究科学，也说明罗素·格雷（Gray）的“没有奇迹”的格言。也表明当代完整数学体系和庞加莱猜想奠定的当代前沿科学数学基础研究，其发展进化的力量能解释许多事情。这里有很多类似奇妙的感兴趣的描述科学行为的系谱图和科学基因的图谱。中科院北京基因组研究所的科学顾问斯蒂芬·许说：“超级智力的可能性直接源于智力的基因基础。身高和认知能力等特性是由成千上万个基因控制的，每一个基因都发挥着细微的作用。”
北京基因组研究所正在确定世界上最聪明的2000人的基因组顺序，以期开展正如斯蒂芬·许描述的那种研究项目。现在的主流进化理论几乎完全聚焦于基因控制的遗传和变异。但新的研究数据逐渐证明这种观点十分狭隘。进化论的升级版已经逐渐出现，新的进化论版本称为合成进化论，认为不仅基因关键，更注重生物体生长和发育过程的关键地位。该理论认为生物体并不是基因简单“编程”，而是在发育中被建构：进化的主要动力不能只关注基因，必须将基因作为进化论整体结构的一个部分看待。生物体能与环境共同建构和共同进化，生物进化过程本身也会改变生态系统。支持该理论最强的，来自发育生物学、基因组学、实验胚胎学、生态学和社会科学等学科。但类似基因论，却不用人体内基因解释人类智力的研究早在进行中，说是类似有生物基因遗传的文化。
最早对这种人体外存在类似有文化智力遗传的基因，称“敏因”，以后还有称“迷因”、“思因”的，是文化资讯传承时的单位。1976年牛津大学教授道金斯的《自私的基因》一书中提出敏因概念。“敏因”、“迷因”、“思因”被类似作为遗传因子的基因，为文化的繁衍因子，也经由复制（模仿）、变异与选择的过程而演化。例如，某个人类大脑中的观念（敏因），经由模仿或是学习复制到不同人的大脑中。而经过复制的观念并不会与原来观念完全相同，因此产生变异。这些相似但是有所不同的观念，则在散布时互相竞争，因此出现类似天择的现象。道金斯认为：演化的驱动力不是个人、全人类或各个物种，而是“复制者”。
所谓复制者既包括基因也包括敏因。基因是细胞内决定某一生物体的性状的遗传物质。道金斯认为基因是我们的原动力：自私并且只对自己的生存和繁殖感兴趣。他宣称行为和生理机能可以由基因的永久性来解释。我们只是自己基因的传播媒介，是一套“生存机器”，而这些“机器”的价值体现于是否能够提高基因存活与繁衍的成功率。道金斯还解释说，即使那些看起来利他的行为，都符合这个“自私”的模式。无私的行为实际只是基因（即“复制者”）利用生存机器，确保自己的复制体更可能存活下去的一个策略。
美国著名生理学家、心理学家布莱克默尔的《敏因的力量》一文，也把这种体外遗传，叫敏因。“敏因”论，为“人与人之间通过模仿而得的思想和行为”，为研究人类个体幼态持续时期生理特征以及动作技能形成特点提供了科学依据，论述了①动作是构建人类个体最早期智慧大厦的砖块；②人类个体早期动作的产生、发展与完善过程；③人类个体幼态持续是动作技能敏因的最佳期；④人类个体的最终辉煌与幼态持续期正确有效的敏因息息相关，旨在寻觅“敏因”对于人类个体幼态持续期动作技能的形成所起的重要作用。
用类似的“敏因论”，可以很好理解“癌症会扩散传染”、“白痴会扩散传染”等一类的现象。例如，美国亚利桑那州立大学（ASU）校长迈克尔·克劳提到的癌症研究的广泛基础，说的是随着癌症扩散，它会激活一系列对多分子生物体十分重要的古老基因。该研究暗示深层根系和强健基因，可能解释为何一些肿瘤如此难以去除：肿瘤是一种组织响应，而非一系列遗传“事故”。
类似的研究很多。如微小RNA研究，这是关于非编码RNA的种类和现象的研究。1993年科学家发现在线虫体内存在一种RNA（lin-4）。在RNA干扰（RNAi）方面，MicroRNA是一种小的内源性非编码RNA分子，大约由21－25个核苷酸组成。这些小的miRNA通常靶向一个或者多个mRNA，通过翻译水平的抑制或断裂靶标mRNAs而调节基因的表达。研究发现每个miRNA能在翻译水平通过抑制一种核蛋白lin-14的表达，调节线虫的幼虫发育进程。以后又发现了第二个miRNA－let-7，let-7相似于lin-4，同样可以调节线虫的发育进程。
又如克隆的战争，一些免疫学家发现，抗体分子是拥有两个结合位点的蛋白质，能识别大量外在分子（抗原），甚至是合成抗原。同时，抗体由两种重链和两种轻链组成。其中，每个重链和轻链N末端的氨基酸多变，而C末端相对稳定。而另一些免疫学主张克隆选择理论，认为淋巴细胞是多样的，而且每个细胞都是独特的或者可以生成克隆。每个细胞都拥有一个独一无二的表面受体，当其与抗原结合时，会触发细胞的克隆和扩散。后来对于不同淋巴细胞类型的理解开始改变白血病和淋巴瘤的治疗。这些肿瘤的细胞起源可被用来对癌症进行分类，并制定不同的治疗方法。针对免疫缺陷疾病的两种淋巴细胞模型得到一致解释：由于同X染色体相关的丙种球蛋白缺乏症患者在抗体产生上有缺陷，但在细胞免疫方面正常，因此他们的疾病或许只能归因于B细胞发育缺陷。相反，细胞免疫和基于抗体的免疫都严重缺乏的瑞士型无丙种球蛋白血症，可能是由一种对T细胞和B细胞均有影响的前体细胞缺陷引起的。
用“敏因论”理解所谓“癌症会传染”，可看着即使不是癌症细胞在遗传，也因有些正常细胞表面受体的差异，和癌症细胞本身会扩散一些非癌症细胞但与癌症细胞有联系的物质，也会激活正常细胞的组织响应。这正如俗话说“敏因”类似是“近朱者赤近墨者黑”一样。而反过来看所谓“白痴会传染”的开玩笑话，已有科学家说真发现了“白痴病毒”的。如美国约翰霍普金斯大学和内布拉斯加大学一项新的实验研究发现，近半数的人可能感染了一种能使人变笨的病毒。这是一种绿藻病毒，潜伏在44%受试者的喉咙中。由于绿藻病毒ATCV-1，过去只在淡水湖泊的绿藻中发现，目前仍不确定该病毒究竟如何感染人类。这种病毒通过进入大脑，影响可塑性、学习、记忆的形成神经回路关联，使得大脑功能下降。
科学家推断，这是人类长期以来就已经携带了的，只不过以前并没有被发现。而且“白痴病”现在还没有法得治。但由于毕竟有半数人都感染，所以对于生活的影响并不是很大。但从体外的“敏因”、“迷因”、“思因”论看，类似的智力的“基因”也就潜伏在基础研究的数学分野中，才有这些的深沉和广泛。
“百人计划”、“千人计划”和新型传销盯上大学生，两者虽有本质的差别，但也有人类的一个共同点：看重效益和物质收获。从现代社会“用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展”的完整规律链来看，这实际是把基础研究和应用研究、工业创新、经济发展的完整链分开成两段，而且95%的人都看重效益和物质收获的应用研究、工业创新、经济发展，所以对生活、工作、智力的影响并不是很大。没有看到“百人计划”、“千人计划”类似沙皇喀德林一世邀请瑞士数学家欧拉全职到俄工作一生这类情况过。
1727 年欧拉被邀来到彼得堡，年仅 26 岁在1733年就任彼得堡科学院的数学教授。欧拉1741 年离开俄国，只因是他不喜欢沙皇政权镇压人民。但欧拉去的柏林也并不理想，普鲁士国王嫌他是“数学独眼龙”。1766年欧拉又被沙皇叶卡捷琳娜二世邀请回到圣彼得堡，直到1783年逝世。欧拉从1748年出版的《无穷小分析引论》、《微分学原理》、《积分学原理》等著作，都成为数学界中的经典，也是划时代的代表作。欧拉在分析学、数论和力学方面作的大量出色的基础研究工作，引领和统一了俄国人的基础研究方向，使俄国没有出现大批反相反量反中医类似的群体。这也许是288年来俄国为什么逐渐在世界上强大的原因之一。
科学的国际性或世界性虽是自然科学的统一方法锁定，但并没有明确一些具体的指示。用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展，澜源容杯，实际基础研究可分为数学基础研究和理化基础研究；应用研究可分为技术应用研究可科学应用研究，工业创新可分为民用工业创新和军品工业创新，经济发展可分为城市经济发展和农村经济发展，这里面类似“敏因”、“迷因”、“思因”的智力的“基因”就落实在数学基础问题上，即使理化基础研究最终也还是类似球量子与环量子之争在引导。例如常健民先生的《地球翻转》说是地球最大的非稳态运动现象的理化基础研究探索。实际球量子与环量子涉及的三旋数学基础研究，体旋已作为数理公设，地球翻转也成为它的应用研究，并能为地球翻转的乾坤颠倒之谜的动力来源提供了最基础的说明。
又如环圈面三旋数学基础研究用于高温超导晶格形态机制的研究，得出方形或菱形应为最佳网格，能预言高温超导材料跟有关宝石材料有联系，能改造包括做薄膜分子层状结构晶体的测试。1987年第6期北京《潜科学》杂志就发表了《高温物理超导和生物超导机制的思维》。《绵阳师专学报》，1989年第4期已发表了《基本粒子到超导的物元分析》的论文。后来该成果在美国实现了用价廉且现成的蓝宝石作高温超导电子技术的衬底和测射靶，其产品在国际市场出售。
球量子与环量子三旋符号动力学编码用于基本粒子，可统一量子色动力学从夸克到超弦的分类。而且环圈面三旋数学基础研究，一直可以联系到城市经济发展和农村经济发展的三旋经济学。《2014世界科技排名》虽然中国大陆没有进入前20名，但这并不影响中国实际存在的科学智力“基因”进化的进展。正如远古联合国因四川远古盆塞海干涸而解散，但它凝聚的“世界大同，幸福共享”的精神仍在保存一样。新中国解放因古物质无限可分数学基础研究，将球量子与环量子之争在科学殿堂之外与庞加莱猜想的数学基础研究联系上，绵阳人近50多年做的这类基础研究，通过庞加莱猜想熵流筛法几何认识到在一个三维空间中，几何形状的分类存在着最基本的几个原件，诸多学科的思考方式也会因此发生改变，影响人们的生活。例如空心圆球内外表面翻转熵流，2012年7月号《环球科学》高级科普杂志，发表陈超先生整理的《量子引力研究简史》一文，已表明能把时间和热力学、量子论、相对论、超弦论等联系了起来。
反相反量反中医群体作为类似体外的“敏因”、“迷因”、“思因”智力的“白痴病毒基因”看，实际都不懂得球量子与环量子拓扑区别的数学基础研究。他们认为赖以生存的球量子与环量子拓扑数学基础研究这个物质世界，并不是真实的物质世界，而很可能只是一个巨大的幻象。他们讨论的数学看似很深，如非线性光学领域的孤波方程、非线性连续介质力学方程等数学描述，其实仍处在球量子拓扑类似“敏因”的扩散传染中。这会产生马海飞先生说的“现代物理学真的到了改弦易辙的时候了。广大的人们群众也没有理由继续上当受骗。不愿意受骗的人都应该站出来指正现代物理学研究的那种本末倒置现状。”其实这都是反相反量反中医群体“敏因”相互传染的一个幻象。
2015年度获国家自然科学奖一等奖的张尧学教授的“透明计算”，是对这类“敏因”信息高速公路“汽车杀手”的公开宣战。在技术应用研究上，“透明计算”是将数据存储、计算与管理相分离。这是对以往存储计算的一个扩展，并非完全取代，它不破坏、不反对、不消灭原来的体系结构。这是在科技领域，实现和平和发展是统一时代的主流的体现。因为从用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展的实事求是战略看，别的已有公司，在用户体系、资金与市场上，都已经非常成熟，不可能轻易撼动。寻找和解决的途径，只能是共存。
纪念爱因斯坦逝世60周年发表广义相对论百年
----科学本地性与普世性需要法律和文化检视
王德奎
21世纪第二个十年开始，新型科技大国关系从新型大国关系提上了国家的议事日程。中国科学院大学李醒民教授很强调“科学具有国际主义或世界主义的特征或精神气质”，这是对的。但这还只是一个哲学命题。科学具有强烈的本地性和普世性特征。但科学需要法律和文化检视，来自科学的普遍性、公有性、非牟利性、自主性、合作性、客观性、似真性、普适性、一致性等价值表达;也来自被高军事用途的科研成果和技术共享，只是在同盟国家才是很正常的事情，以及类似新型传销盯上大学生群体等现象，和“千人计划”、“百人计划”等实践。
暴露对联合国粮农组织的决议“自然科学是国际合作的一个多产领域。因为它本身就是国际性的，物理学和生物学的基本定律是被普遍接受的”；以及玻关于“科学在阐明我们的知识基础的努力中曾经团结全人类；科学是无国界的，它的成就是人类的公共财富”；和中国学者任鸿隽关于“科学是人类智慧的公共产品，科学知识应该公开出来为全人类谋幸福，不应由少数国家或个人据为独得之秘，阻碍人类的进步”等一系列美好认识，在科学本地性的管理和安全文化方面认识的不足。其实，科学的本地性，类似定位系统位置细胞；它发生的科学空间位置不完全是偶然的。科学的普世性，类似定位系统网格细胞；这是属于科学发生的协调机制。普世性科学和本地性科学结合，才共同解决了科学所处环境的地图，以及如何在复杂环境中找到创新线路的。
这可用2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者拥有美国和英国国籍的科学家奥基夫和两位挪威科学家莫泽夫妇，发现大脑定位系统细胞的研究来类比。方位感知和导航能力是我们存在的基础。方位感知让我们对环境中的位置有了概念。而在导航中，这种概念又与以运动和方位掌握为基础的距离感产生相互联系。
1971年奥基夫发现了这种定位系统的第一个组成部分，研究发现老鼠在房间的某个特定位置时，其大脑海马区的一些神经细胞总是处于激活状态，而老鼠移动到房间其他位置时，其他神经细胞则被激活。于是奥基夫得出这些“位置细胞”可以在大脑中构成一幅关于房间的空间地图。30多年后莫泽夫妇在2005年，发现了大脑定位系统的另一关键构成“网格细胞”。这种细胞能形成坐标系，可以精确定位和寻找路径。研究还展示出这些“网格细胞”是如何确定位置并导航的。对大脑定位系统的研究有助于理解病患空间记忆丧失背后的机制。
1967年高能物理SLAC-MIT实验，比约肯发现“标度无关性”规律后，我国结合前沿科学基础研究三旋代数几何研究，已能说明类似时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等自然现象，在进入人的大脑或电脑一类机器网络里，是一种类似符号动力学的编程编码结构，与哲学对应的这些概念也是“标度无关性”的。但正是符号动力学的编程编码结构，延伸到最深层次的弦圈三旋符号动力学的编程编码，这对应自然发生的协调机制，有统一基础结构的类似的定位系统网格细胞一样。而人们进行的物理精准数学测量中，时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等都不是普世性，而是本地性的。如计量一块石头物质，我们称的是重量。同一种东西在地球不同的经纬度秤量，都是不同的。这就是自然科学的本地性。自然和哲学同一，需要引进不同重力加速度进行计算。这对应自然发生的类似定位系统的位置细胞，是普世性发生的科学空间位置。
近年来新型传销盯上大学生群体的案例层出不穷。新型传销披上了电子商务、金融投资等外衣，其活动愈发隐蔽化、信息化，使其更符合网络时代的扩散需求，“就业难”、“发财梦”，致大学生成员增多，同时部分传销骨干的“奢侈生活”对其同学也有很大吸引力。大学生加入传销，折射出现行班级教学制教育有失败的地方。大学生极易落入传销分子陷阱，这类似为害的“转基因植物”教育。
在西安临潼的专项行动中被抓获的大学生，很多都采取三缄其口的态度，不配合调查，不承认参与传销，并固执地认为自己是在“干事业、拼未来”。大学生成传销组织骨干，对大学生自身及家庭造成伤害，影响学校的正常班级制教学，更大的危害在于这些有知识、有技术的大学生一旦被发展为传销组织的骨干，可能被用于设计传销骗局，完善组织架构。在西安市2014年上半年抓获的49个传销骨干中，高学历高智商的不在少数。这些人比过去的传销骨干更聪明、更狡猾，也更不像传销分子。他们往往西服革履、文质彬彬、口才极佳，讲起所谓的“项目”头头是道，在发展新传销人员时优势明显。此外，这些高学历骨干还十分在意规避风险，知道怎样钻政策的空子，会在组织传销时设计出更复杂的分级模式，并严控每级人数，往往会对传销的传播形态加以调整。
许多大学生认为自己班级教学制毕业，也找不到什么好工作，挣不了大钱，还不如跟着同学一起走上“快速致富”的传销班级制道路。在应试班级制教育占统治地位的前提下，各高校几乎没有对防止陷入传销班级制等方面社会知识的教育。有关部门需要对现行的打击传销法规作出调整，对多次参与传销组织但未构成犯罪的顽固人员采取行政拘留等手段，增大他们参与传销的违法成本，以起到震慑作用。让大学生产生自觉抵制传销、远离传销的正确意识。
而如何培养一批新世纪科技领军人才和学术技术带头人，让这些顶尖的人才能基于颠覆性创新与核心知识产权来创造新知识、新商业，也是对教育科学检视的需求。1994年中科院率先推出了面向海内外的人才计划“百人计划”，先行探索，不拘一格广揽海内外优秀人才。截至2013年年底，“百人计划”共引进培养优秀人才2145人，90%以上具有海外学习或工作经历，主要来自欧美等科技发达国家，近1/3来自100所世界顶尖大学和59所世界著名科研机构；20年间“百人计划”走出28位中科院或工程院院士，实现人才队伍的“代际转移”。
“百人计划”开启我国科技人才引进的先河，国家有关部门和地方陆续借鉴和参考“百人计划”的经验和做法，从2008年以来，10批“千人计划”共引进4180余名中外专家。这最近的20年是中国科技快速发展的20年，“百人计划”、“千人计划”使我国科技创新人才队伍规模发展到世界第一，整体水平和创新能力大幅提升。但对此的思考，英国诺丁汉大学中国科学政策研究专家曹聪说：“持有欧洲或北美终身职位的学者不可能抛下一切，来中国完成五年的全职研究工作，因此一些科研机构就聘用了已经在华工作的学者，或者没有严格保证海外学者的全职工作”。精神层面的事，难于用经济层面的物质刺激办法解决。在美国工程院院士、普林斯顿大学讲席教授李凯看来，政府主管部门的官员很大程度上并不具备评判研究成果质量的能力和水平。他说：模仿1928年斯大林在苏联建立的集中式教育体系，按计划设置大学专业，学生转专业并不是件容易的事，这使得许多学生无法有效地发挥自己的天赋，尤其是在瞬息万变的高科技领域，市场变化迅速，在毕业时很可能面临难于就业的局面。政府不应当以行政方式主导顶尖人才的流动。学生在入学后可以有机会接触不同学科、发掘兴趣并了解就业市场。
中科院院士、复旦大学副校长金力教授说：一味强调自力更生，其结果无异于自毁长城；要着眼于让全世界的优秀人才为我所用。一个青年人才的成功，需要三个要素：所在单位的科研条件、所在单位的学术氛围和所在单位的培养。目前对后两个要素不够重视。学术氛围是优秀人才不断保持高度竞争力的关键。他本人在美国多所大学工作的经历说明，一流大学和二流大学的差别，主要在于学术氛围。在一流大学，通过交流，好的想法和思路不断涌现，引领相关领域的发展；而在较差的学校，尽管每天很忙，但工作的立意不高，科研水平下降。
李醒民教授说：“科学家有自己的祖国，但科学家毕竟是世界公民。他强调科学的国际性或世界性，是既不否认科学家有自己的祖国，也不否认科学家热爱祖国并为之服务。尤西姆兄弟把不同社会的科学家创造、共享和学习的文化式样称为第三种文化，并认为这一式样的文化是现代文化的决定性力量，能够促进国际合作和全球统一。例如爱因斯坦，他的祖国是德国，他最后的落脚地是美国。他本人是犹太种族，但是无论在本能、情感还是理智上，他都坚定地站在世界主义和国际主义的立场上。他旗帜鲜明地反对国家主义和民族主义，谴责德国法西斯主义和美国麦卡锡主义，并且没有犹太复国主义的狭隘思想，从而赢得’世界公民’的美誉”。但反相反量反中医一百多年来一代又一代前赴后继从来没有停止过，说明李醒民教授强调科学的国际性或世界性的哲学总结，不足以震慑这类信息高速公路的“汽车杀手”要求高能物理实验、量子通信工业重返经典简单性，以及要把超弦理论、多维时空、虫洞、黑洞、暗物质、暗能量、反物质等统统都变成荒谬者的墓志铭，挟持高能物理实验和量子通信工业的这种类似极端组织思潮。李醒民教授还说：“科学的竞争是和平的，科学的传播是和平的，科学确实也有利于和平。甚至萨顿认为’ 科学发现基本上同种族条件和国家条件无关’”。科学与政治标度无关性，说明和平和发展，是统一时代的主流；信息高速公路在科技领域，是统一时代的主流实现和平和发展的体现。
科学的国际性或世界性，是由科学的技术规范和科学方法决定的，能够为世界上每一个国家和民族或迟或早乐于接受和利用的，是全人类共同的宝贵财富。科学本身，须靠国际间学者的合作方能得到迅速的发展。若专靠一国学者的努力，不但会产生许多重复劳动，迟缓总是免不了的，有些工作的进展简直是不可能的。用科学方法获得的真实知识，不因社会制度不同而有差别。无产阶级决无拒绝接受人类所积累的实践经验的意思。但反相反量反中医的这类信息高速公路的“汽车杀手”发生在“云时代”、“自媒体时代”，成为全世界真正的专业物理学家关注的焦点是，对经典物理学实验中的数学描述公式，进行哲学总结升华为的时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等一系列普世性基本概念，还要不要接受本地性高能物理实验大数据、云计算的检验？
1968年费曼到SLAC实验小组作及时配合，他根据电子深度非弹性散射实验和比约肯的标度无关性，提出高能碰撞中的强子结构模型，认为强子是由许多点粒子构成，这些点粒子就叫部分子。部分子模型能较好地描述有关轻子对核子的深度非弹性散射、电子对湮灭、强子以及高能强子散射等高能过程，并在说明这些过程中逐步丰富了强子结构的物理图像。因费曼的部分子模型和盖尔曼的夸克模型从不同角度，用不同方法，达到了相同结论，夸克-部分子模型不但得到广泛的高能实验的检验而被承认，而且还推动了数学家庞加莱对数学函数论、代数拓扑学、阿贝尔函数和代数几何学、数论、代数学、微分方程、数学基础、非欧几何、渐近级数、概率论等当代完整数学体系和庞加莱猜想奠定的当代前沿科学数学基础的发展；推动了超弦理论、多维时空、虫洞、黑洞、暗物质、暗能量、物理“无”等理论物理的建立和完善，已成为经典物理与现代物理的分水岭。
例如，用标度无关性认识时间、空间、物质、质量、运动、惯性、引力、能量等一系列经典物理的基本概念，作为普世性哲学在非专业的现代物理工作使用，是适用的。它的非大数据，云计算的简单性，甚至能产生“逻辑自洽性”和“物质第一性”原则的客观和内蕴“公众性”的特征。但在涉及同一种东西的大数据网络所在“标度无关性”中，不学习高能物理实验推陈出新的前沿科学知识，要跟上用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展的产业链，是很吃力的。
然而，用普世性和本地性研究科学，也说明罗素·格雷（Gray）的“没有奇迹”的格言。也表明当代完整数学体系和庞加莱猜想奠定的当代前沿科学数学基础研究，其发展进化的力量能解释许多事情。这里有很多类似奇妙的感兴趣的描述科学行为的系谱图和科学基因的图谱。中科院北京基因组研究所的科学顾问斯蒂芬·许说：“超级智力的可能性直接源于智力的基因基础。身高和认知能力等特性是由成千上万个基因控制的，每一个基因都发挥着细微的作用。”
北京基因组研究所正在确定世界上最聪明的2000人的基因组顺序，以期开展正如斯蒂芬·许描述的那种研究项目。现在的主流进化理论几乎完全聚焦于基因控制的遗传和变异。但新的研究数据逐渐证明这种观点十分狭隘。进化论的升级版已经逐渐出现，新的进化论版本称为合成进化论，认为不仅基因关键，更注重生物体生长和发育过程的关键地位。该理论认为生物体并不是基因简单“编程”，而是在发育中被建构：进化的主要动力不能只关注基因，必须将基因作为进化论整体结构的一个部分看待。生物体能与环境共同建构和共同进化，生物进化过程本身也会改变生态系统。支持该理论最强的，来自发育生物学、基因组学、实验胚胎学、生态学和社会科学等学科。但类似基因论，却不用人体内基因解释人类智力的研究早在进行中，说是类似有生物基因遗传的文化。
最早对这种人体外存在类似有文化智力遗传的基因，称“敏因”，以后还有称“迷因”、“思因”的，是文化资讯传承时的单位。1976年牛津大学教授道金斯的《自私的基因》一书中提出敏因概念。“敏因”、“迷因”、“思因”被类似作为遗传因子的基因，为文化的繁衍因子，也经由复制（模仿）、变异与选择的过程而演化。例如，某个人类大脑中的观念（敏因），经由模仿或是学习复制到不同人的大脑中。而经过复制的观念并不会与原来观念完全相同，因此产生变异。这些相似但是有所不同的观念，则在散布时互相竞争，因此出现类似天择的现象。道金斯认为：演化的驱动力不是个人、全人类或各个物种，而是“复制者”。
所谓复制者既包括基因也包括敏因。基因是细胞内决定某一生物体的性状的遗传物质。道金斯认为基因是我们的原动力：自私并且只对自己的生存和繁殖感兴趣。他宣称行为和生理机能可以由基因的永久性来解释。我们只是自己基因的传播媒介，是一套“生存机器”，而这些“机器”的价值体现于是否能够提高基因存活与繁衍的成功率。道金斯还解释说，即使那些看起来利他的行为，都符合这个“自私”的模式。无私的行为实际只是基因（即“复制者”）利用生存机器，确保自己的复制体更可能存活下去的一个策略。
美国著名生理学家、心理学家布莱克默尔的《敏因的力量》一文，也把这种体外遗传，叫敏因。“敏因”论，为“人与人之间通过模仿而得的思想和行为”，为研究人类个体幼态持续时期生理特征以及动作技能形成特点提供了科学依据，论述了①动作是构建人类个体最早期智慧大厦的砖块；②人类个体早期动作的产生、发展与完善过程；③人类个体幼态持续是动作技能敏因的最佳期；④人类个体的最终辉煌与幼态持续期正确有效的敏因息息相关，旨在寻觅“敏因”对于人类个体幼态持续期动作技能的形成所起的重要作用。
用类似的“敏因论”，可以很好理解“癌症会扩散传染”、“白痴会扩散传染”等一类的现象。例如，美国亚利桑那州立大学（ASU）校长迈克尔·克劳提到的癌症研究的广泛基础，说的是随着癌症扩散，它会激活一系列对多分子生物体十分重要的古老基因。该研究暗示深层根系和强健基因，可能解释为何一些肿瘤如此难以去除：肿瘤是一种组织响应，而非一系列遗传“事故”。
类似的研究很多。如微小RNA研究，这是关于非编码RNA的种类和现象的研究。1993年科学家发现在线虫体内存在一种RNA（lin-4）。在RNA干扰（RNAi）方面，MicroRNA是一种小的内源性非编码RNA分子，大约由21－25个核苷酸组成。这些小的miRNA通常靶向一个或者多个mRNA，通过翻译水平的抑制或断裂靶标mRNAs而调节基因的表达。研究发现每个miRNA能在翻译水平通过抑制一种核蛋白lin-14的表达，调节线虫的幼虫发育进程。以后又发现了第二个miRNA－let-7，let-7相似于lin-4，同样可以调节线虫的发育进程。
又如克隆的战争，一些免疫学家发现，抗体分子是拥有两个结合位点的蛋白质，能识别大量外在分子（抗原），甚至是合成抗原。同时，抗体由两种重链和两种轻链组成。其中，每个重链和轻链N末端的氨基酸多变，而C末端相对稳定。而另一些免疫学主张克隆选择理论，认为淋巴细胞是多样的，而且每个细胞都是独特的或者可以生成克隆。每个细胞都拥有一个独一无二的表面受体，当其与抗原结合时，会触发细胞的克隆和扩散。后来对于不同淋巴细胞类型的理解开始改变白血病和淋巴瘤的治疗。这些肿瘤的细胞起源可被用来对癌症进行分类，并制定不同的治疗方法。针对免疫缺陷疾病的两种淋巴细胞模型得到一致解释：由于同X染色体相关的丙种球蛋白缺乏症患者在抗体产生上有缺陷，但在细胞免疫方面正常，因此他们的疾病或许只能归因于B细胞发育缺陷。相反，细胞免疫和基于抗体的免疫都严重缺乏的瑞士型无丙种球蛋白血症，可能是由一种对T细胞和B细胞均有影响的前体细胞缺陷引起的。
用“敏因论”理解所谓“癌症会传染”，可看着即使不是癌症细胞在遗传，也因有些正常细胞表面受体的差异，和癌症细胞本身会扩散一些非癌症细胞但与癌症细胞有联系的物质，也会激活正常细胞的组织响应。这正如俗话说“敏因”类似是“近朱者赤近墨者黑”一样。而反过来看所谓“白痴会传染”的开玩笑话，已有科学家说真发现了“白痴病毒”的。如美国约翰霍普金斯大学和内布拉斯加大学一项新的实验研究发现，近半数的人可能感染了一种能使人变笨的病毒。这是一种绿藻病毒，潜伏在44%受试者的喉咙中。由于绿藻病毒ATCV-1，过去只在淡水湖泊的绿藻中发现，目前仍不确定该病毒究竟如何感染人类。这种病毒通过进入大脑，影响可塑性、学习、记忆的形成神经回路关联，使得大脑功能下降。
科学家推断，这是人类长期以来就已经携带了的，只不过以前并没有被发现。而且“白痴病”现在还没有法得治。但由于毕竟有半数人都感染，所以对于生活的影响并不是很大。但从体外的“敏因”、“迷因”、“思因”论看，类似的智力的“基因”也就潜伏在基础研究的数学分野中，才有这些的深沉和广泛。
“百人计划”、“千人计划”和新型传销盯上大学生，两者虽有本质的差别，但也有人类的一个共同点：看重效益和物质收获。从现代社会“用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展”的完整规律链来看，这实际是把基础研究和应用研究、工业创新、经济发展的完整链分开成两段，而且95%的人都看重效益和物质收获的应用研究、工业创新、经济发展，所以对生活、工作、智力的影响并不是很大。没有看到“百人计划”、“千人计划”类似沙皇喀德林一世邀请瑞士数学家欧拉全职到俄工作一生这类情况过。
1727 年欧拉被邀来到彼得堡，年仅 26 岁在1733年就任彼得堡科学院的数学教授。欧拉1741 年离开俄国，只因是他不喜欢沙皇政权镇压人民。但欧拉去的柏林也并不理想，普鲁士国王嫌他是“数学独眼龙”。1766年欧拉又被沙皇叶卡捷琳娜二世邀请回到圣彼得堡，直到1783年逝世。欧拉从1748年出版的《无穷小分析引论》、《微分学原理》、《积分学原理》等著作，都成为数学界中的经典，也是划时代的代表作。欧拉在分析学、数论和力学方面作的大量出色的基础研究工作，引领和统一了俄国人的基础研究方向，使俄国没有出现大批反相反量反中医类似的群体。这也许是288年来俄国为什么逐渐在世界上强大的原因之一。
科学的国际性或世界性虽是自然科学的统一方法锁定，但并没有明确一些具体的指示。用基础研究支撑应用研究，用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展，澜源容杯，实际基础研究可分为数学基础研究和理化基础研究；应用研究可分为技术应用研究可科学应用研究，工业创新可分为民用工业创新和军品工业创新，经济发展可分为城市经济发展和农村经济发展，这里面类似“敏因”、“迷因”、“思因”的智力的“基因”就落实在数学基础问题上，即使理化基础研究最终也还是类似球量子与环量子之争在引导。例如常健民先生的《地球翻转》说是地球最大的非稳态运动现象的理化基础研究探索。实际球量子与环量子涉及的三旋数学基础研究，体旋已作为数理公设，地球翻转也成为它的应用研究，并能为地球翻转的乾坤颠倒之谜的动力来源提供了最基础的说明。
又如环圈面三旋数学基础研究用于高温超导晶格形态机制的研究，得出方形或菱形应为最佳网格，能预言高温超导材料跟有关宝石材料有联系，能改造包括做薄膜分子层状结构晶体的测试。1987年第6期北京《潜科学》杂志就发表了《高温物理超导和生物超导机制的思维》。《绵阳师专学报》，1989年第4期已发表了《基本粒子到超导的物元分析》的论文。后来该成果在美国实现了用价廉且现成的蓝宝石作高温超导电子技术的衬底和测射靶，其产品在国际市场出售。
球量子与环量子三旋符号动力学编码用于基本粒子，可统一量子色动力学从夸克到超弦的分类。而且环圈面三旋数学基础研究，一直可以联系到城市经济发展和农村经济发展的三旋经济学。《2014世界科技排名》虽然中国大陆没有进入前20名，但这并不影响中国实际存在的科学智力“基因”进化的进展。正如远古联合国因四川远古盆塞海干涸而解散，但它凝聚的“世界大同，幸福共享”的精神仍在保存一样。新中国解放因古物质无限可分数学基础研究，将球量子与环量子之争在科学殿堂之外与庞加莱猜想的数学基础研究联系上，绵阳人近50多年做的这类基础研究，通过庞加莱猜想熵流筛法几何认识到在一个三维空间中，几何形状的分类存在着最基本的几个原件，诸多学科的思考方式也会因此发生改变，影响人们的生活。例如空心圆球内外表面翻转熵流，2012年7月号《环球科学》高级科普杂志，发表陈超先生整理的《量子引力研究简史》一文，已表明能把时间和热力学、量子论、相对论、超弦论等联系了起来。
反相反量反中医群体作为类似体外的“敏因”、“迷因”、“思因”智力的“白痴病毒基因”看，实际都不懂得球量子与环量子拓扑区别的数学基础研究。他们认为赖以生存的球量子与环量子拓扑数学基础研究这个物质世界，并不是真实的物质世界，而很可能只是一个巨大的幻象。他们讨论的数学看似很深，如非线性光学领域的孤波方程、非线性连续介质力学方程等数学描述，其实仍处在球量子拓扑类似“敏因”的扩散传染中。这会产生马海飞先生说的“现代物理学真的到了改弦易辙的时候了。广大的人们群众也没有理由继续上当受骗。不愿意受骗的人都应该站出来指正现代物理学研究的那种本末倒置现状。”其实这都是反相反量反中医群体“敏因”相互传染的一个幻象。
2015年度获国家自然科学奖一等奖的张尧学教授的“透明计算”，是对这类“敏因”信息高速公路“汽车杀手”的公开宣战。在技术应用研究上，“透明计算”是将数据存储、计算与管理相分离。这是对以往存储计算的一个扩展，并非完全取代，它不破坏、不反对、不消灭原来的体系结构。这是在科技领域，实现和平和发展是统一时代的主流的体现。因为从用应用研究支撑工业创新，用工业创新支撑经济发展的实事求是战略看，别的已有公司，在用户体系、资金与市场上，都已经非常成熟，不可能轻易撼动。寻找和解决的途径，只能是共存。
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回复： 科学
由 一星 2015-01-28, 11:31
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苏格兰科学家成功降低光速：这意味着什么？
腾讯科学罗辑/编译2015年01月26日02:48分享
[摘要]苏格兰大学物理学联盟高校的科学家在实验室内成功将光的速度降低，即便光子回到自由的空间中，其仍然以较低的速度运行。
腾讯科学讯 据国外媒体报道，光速被认为是宇宙中最快的速度，在爱因斯坦的相对论中光速是无法被超越的，虽然光速无法进一步突破，但科学家却反其道而行，让光的速度下降，一组来自苏格兰的科学家在实验室内成功将光的速度降低。
在实验中，科学家使用了单个光子通过一个特殊的装置，可以改变光子的形态，使得光子的速度出现了下降，有趣的是，即便光子回到自由的空间中，其仍然以较低的速度运行，因此这个实验可能改变科学界对光速的看法。
进行本项实验的科学家来自格拉斯哥和赫瑞瓦特大学，这是苏格兰大学物理学联盟的两位成员，这篇论文发表在《科学周刊》杂志上。大约在两年半前，格拉斯哥大学博士Jacquiline Romero与Daniel Giovannini博士等试图创造一个光子的赛马场，通过各种不同的途径观察光子的速度。
在实验设置中，一个光子处于正常的状态前进，另一个光子使用特殊的装置释放，科学家对比两个途径光子的速度，最后发现后一组的光子速度出现的下降。
此前光速被认为是绝对的，在自由空间中的速度接近每秒30万公里，当光通过诸如水体、玻璃等材料时光速会出现降低，但只要它再次返回自由空间中，其速度就会回归正常。
科学家猜想能否通过一种装置让光子的速度降低，在其返回自由空间中仍然以较低的速度运行。因此，选择何种装置就成了一个难题。格拉斯哥大学Miles Padgett教授认为使用计算机控制的液晶装置能够达到这一目的。
对于光速降低实验的实际意义，科学家认为光时常被用于非常精确的测量，比如从地球到月球之间的测距等，因此光速降低的发现可应用到更多的物理学实验中，或许其中还有更大的奥秘等待着我们去发现。（罗辑/编译）
苏格兰科学家成功降低光速：这意味着什么？
腾讯科学罗辑/编译2015年01月26日02:48分享
[摘要]苏格兰大学物理学联盟高校的科学家在实验室内成功将光的速度降低，即便光子回到自由的空间中，其仍然以较低的速度运行。
腾讯科学讯 据国外媒体报道，光速被认为是宇宙中最快的速度，在爱因斯坦的相对论中光速是无法被超越的，虽然光速无法进一步突破，但科学家却反其道而行，让光的速度下降，一组来自苏格兰的科学家在实验室内成功将光的速度降低。
在实验中，科学家使用了单个光子通过一个特殊的装置，可以改变光子的形态，使得光子的速度出现了下降，有趣的是，即便光子回到自由的空间中，其仍然以较低的速度运行，因此这个实验可能改变科学界对光速的看法。
进行本项实验的科学家来自格拉斯哥和赫瑞瓦特大学，这是苏格兰大学物理学联盟的两位成员，这篇论文发表在《科学周刊》杂志上。大约在两年半前，格拉斯哥大学博士Jacquiline Romero与Daniel Giovannini博士等试图创造一个光子的赛马场，通过各种不同的途径观察光子的速度。
在实验设置中，一个光子处于正常的状态前进，另一个光子使用特殊的装置释放，科学家对比两个途径光子的速度，最后发现后一组的光子速度出现的下降。
此前光速被认为是绝对的，在自由空间中的速度接近每秒30万公里，当光通过诸如水体、玻璃等材料时光速会出现降低，但只要它再次返回自由空间中，其速度就会回归正常。
科学家猜想能否通过一种装置让光子的速度降低，在其返回自由空间中仍然以较低的速度运行。因此，选择何种装置就成了一个难题。格拉斯哥大学Miles Padgett教授认为使用计算机控制的液晶装置能够达到这一目的。
对于光速降低实验的实际意义，科学家认为光时常被用于非常精确的测量，比如从地球到月球之间的测距等，因此光速降低的发现可应用到更多的物理学实验中，或许其中还有更大的奥秘等待着我们去发现。（罗辑/编译）
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由 一星 2015-02-05, 10:40
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【华人之光Ⅰ】文小刚（上）：物理学新的革命
开栏的话： 在国际科学舞台上，华人科学家担当了越来越举足轻重的角色，他们的身影和足迹备受关注，他们的科学影响力不断提高。从本期起，《赛先生》设立“华人之光”专栏，聚焦世界华人学术豪杰，在无远弗届的网络空间共享科学之光。
文小刚，凝聚态物理领域的当代著名理论物理学家，现任美国麻省理工学院（MIT）终身教授、格林讲席教授，美国物理学会会士，加拿大滑铁卢前沿理论物理研究所(PI)牛顿讲席教授。1982年他毕业于中国科学技术大学低温物理专业。但由于对更宽广的凝聚态物理感兴趣，文小刚赴此领域的权威安德森（P·W·Anderson）教授所在的普林斯顿大学求学。但很快，普林斯顿大学一批年轻教授在高能物理领域的活跃主导地位，让文小刚在博士期间研究起了高能物理，师从当今物理学界大名鼎鼎的爱德华·威滕（E·Witten）。在博士后期间，文小刚重返凝聚态物理学研究领域。
文小刚拥有十分清晰的物理图像，他对量子多体系统有非常好的洞察力，他把凝聚态物理语言由狭义物态推广到宇宙普适，独立开创并发展了量子物态的拓扑序/量子序理论，和基本粒子的弦网凝聚理论。他的系列工作开辟了拓扑物态(topological state)、对称保护物态(symmetry protected state)、长程量子纠缠(long range entanglement)等物理新领域，进而提出了“信息就是物质”这一新的世界观，是当代理论物理了不起的启示录。
近日，《赛先生》在北京专访文小刚教授，畅谈当代物理学研究的重大问题和他在探索解决这些基本问题时，设法彻底改变与宇宙对话的理论范式的研究道路。本系列专访将分三篇陆续刊发，敬请关注。
文小刚（上）：物理学新的革命
《赛先生》记者 潘颖
1
“答案可能就在凝聚态物理里面”
《赛先生》：在你看来，当代物理学最伟大的未决问题有哪些?
文小刚：就物理学的基础问题而言，人类一直追求万物起源这一问题，希望了解万物是从哪儿来的，基本规律是什么。直到今天，这个问题都还是物理学的最大梦想。但有人会说，这个问题不是已经解决了吗？我们有基本粒子的“标准模型”，有牛顿的万有引力理论，还有爱因斯坦的广义相对论，这些已经把我们的世界解释得清清楚楚，很让人满意了。但实际上不是这样的。在标准模型提出40年后的今天，没有一个物理学家认为标准模型是基本理论，大家都认为它只是一个近似的有效理论。基本粒子的起源到底是什么，不知道，这就是问题。
爱因斯坦的广义相对论是非常漂亮的，好像这么漂亮的东西应该是个基本理论。但实际上也不是。广义相对论也是一个近似的有效理论。为什么呢？因为爱因斯坦的广义相对论是一个经典理论，和量子力学格格不入，虽然它很漂亮，但它只是一个漂亮的经典近似，它是从什么样的量子的结构中出来的？也不知道。所以，有没有更基本的、更漂亮的量子结构能把广义相对论、引力和基本粒子都搞出来，我觉得这还是基本物理学最大的未决问题。
我是做凝聚态物理的，为什么要谈这个高能物理的问题呢？因为在我看来，这个物理学最大梦想的答案可能就在凝聚态物理里面。虽然我们一直想弄清楚基本粒子、时空、引力的真正起源，但长期以来，进展甚微。在山穷水尽时，出路往往在意想不到的方向。1989年以来，我们在凝聚态物理的研究中，发现了新型物质态--拓扑物态。后来我们意识到，拓扑物态起源于复杂体系里的量子纠缠1。表面看来，拓扑物态量子纠缠和基本粒子的起源毫无关系，但我现在认为，它们是完完全全联系在一起的。也就是说，复杂体系里的量子纠缠是基本粒子、时空、引力的起源。这种解决问题的思路和以前很不一样。
以前的思路是，你要找一个东西的起源，都是要把它分解，来得到其组成和基本构件，分得越小就越基本。但现在考虑量子纠缠的话，解决问题的思路就变了。我们认为万物（基本粒子及空间）源于量子比特：空间是量子比特的“海洋”，基本粒子是量子比特的波动涡旋，基本粒子的性质和规律则起源于量子比特海中量子比特的组织结构（即量子比特的序）。新思路下，结构是更重要的。考虑结构会使我们对自然界的基本性质有更深刻的理解，这跟老思路考虑物质的构件很不同。二者的区别就好比，观察一根绳子时，是看它由什么分子构成的，还是看这根绳子的扭结结构是什么。老思路看重基本构件是还原论，而新思路看重组织结构（序）是演生论。
所以说，问题还是老问题，但由于最近凝聚态物理带来的一些新思维方式和新思想，也许会使老问题得到解决。
2 第二次“量子革命”已经来临
《赛先生》：你为什么说“物理学处在大变革的前夜，可能会迎来一个黄金时代”？
文小刚：我指的是对复杂体系的量子纠缠的研究。我们先回顾一下之前的历史。我觉得物理学经历了四次革命。
第一次物理学革命是牛顿力学。牛顿说星星在天上跑，苹果往地上掉，这两个现象是由同一个机制引起的，就是“万有引力”引起的。他由此统一了天体运动和地面上物体运动的规律。描写这个理论的数学就是微积分，而微积分是牛顿发明的。一般来说，一个物理理论都要有个数学来描写，我们希望当提出一个新的物理学思想的时候，它需要的数学已经有了，如果没有的话就惨了，新的理论连写都无法写出来。牛顿正好就是遇到了这个情况，当时他发明他的理论的时候还没有微积分，所以理论写不出来，他必须发明微积分才把理论写了出来。这是最高级的发现和创新。牛顿既做数学家又做物理学家，非常不容易。
第二次物理革命是麦克斯韦对电、磁和光的统一。他先统一了电和磁，发明了麦克斯韦方程。他发现麦克斯韦方程的波动解--电磁波--的波速，和当时测的光速差不多。虽然还差了5%，麦克斯韦大胆提出电磁波就是光，把电、磁和光都统一了。
第三次革命是爱因斯坦的广义相对论。他把时间空间的弯曲和引力作用统一了。广义相对论用的数学是黎曼几何。那时候黎曼几何已在前几十年就发明出来了，所以爱因斯坦不需要自己发明新数学了，把黎曼几何搬过来用就行了。
第四次物理革命应该是量子力学。量子力学是非常非常深刻的革命，应该是最大的物理革命，但它不是一个人搞出来的，是一大群人的共同成果。所用的数学是线性代数，就是把微积分给扔掉了，由分析变成代数了。我们的世界不是由分析来描写的，而是由代数来描写的。这一世界观的变化非常重要。
那么，我们现在对复杂体系的量子纠缠的研究（即对拓扑物态的研究），可以说是第二次量子革命。这一研究想要解决很多基本问题：它首先要统一所有基本粒子，把光和电子统一，也要把引力和空间统一进来。就是想统一这些很不同的现象。比如说要统一光子和电子，这好像很困难，因为光子和电子，一个是玻色子，一个是费米子，差太远了。但我们最近就发现，这好像是可能的。因为，量子比特海中的量子比特会有一种叫“长程量子纠缠”的现象，这量子比特海中的波可以是光波，量子比特海中的“涡旋”可以是电子。这说明光子和电子是可以被统一描写的。但我们面临的局面，跟牛顿当时面临的情况一样，长程量子纠缠是个新现象，没有现成可用的数学方法，可能需要我们发明新的数学。
从这个意义上讲，跟前几次物理革命相比起来，现在对复杂体系的量子纠缠的研究，有点“革命”的意味了。第一，我们要统一的各种现象，非常基本的现象，像电子、光子、引力，各种各样的相互作用，都要以同一个框架来理解它。第二，我们要研究探索新的物质态--拓扑物态。拓扑物态有可能成为量子计算的理想媒介。这些都源于一个基本物理现象--长程量子纠缠。
但我们发现长程量子纠缠可以非常复杂和丰富。它也非常新，新到我们现有的数学都无法描写它，可能需要发展新数学。现在很多数学家也在做这个工作。由于这些原因，我认为，我们现在遇到了物理学的一个新的大发展的机遇，这就是量子纠缠。
长程量子纠缠是凝聚态物理里的新的物质态起源。它又可能是基本粒子的起源。这是因为我们可以把真空本身看作一种物质态，一种很特殊的、高度纠缠的物质态。此外，它还和量子计算机有关，因为长程量子纠缠可作为量子计算的理想媒介。最后，它又跟现代数学有关，因为量子纠缠需要新的数学。当物理学需要某种新数学时，这一数学就会蓬勃发展起来。综合考虑下来，我觉得第二次“量子革命”已经来临。这是一个非常激动人心的事情。
《赛先生》：也就说是，你认为量子纠缠会是以后引发研究高潮的问题？
文小刚：对。但这是我个人的想法。在粒子物理领域里，大家可能不这么看。但是在凝聚态物理里，大家已经这么认为了。就是说，凝聚态物理中提出的长程量子纠缠，及其导致的量子拓扑物态，是现在凝聚态物理研究的一个中心，一个高潮，非常非常活跃。
但是长程量子纠缠能不能统一粒子物理中的四种相互作用？能不能更进一步统一光和电子？能不能统一所有基本粒子？我认为是可能的。我这么认为，是因为我很熟悉量子纠缠。我明确地感觉到，也深深地相信，长程量子纠缠能统一所有基本粒子。但量子纠缠太新了，一般只有学量子信息和凝聚态物理的人比较熟悉，一般学物理的人都不熟悉量子纠缠，所以他们自然而然也不从这个角度想问题，不见得认同这种观点，或者说他们还没能理解到，反正就是看不出来量子纠缠和基本粒子的统一有什么联系。但这要以后再慢慢看，看看这种观念能不能传播到高能物理的基本粒子理论里头去，我觉得可能需要一些时间。
文小刚在清华大学高等研究院接受《赛先生》专访。李晓明/摄
3 “新的数学”还在路上
《赛先生》：你觉得长程量子纠缠需要的新数学是已经出现在数学家的宝库中了，还是需要新发明新发现？
文小刚：长程量子纠缠需要的新数学没有现成的，现在正在被数学家发现、发掘。我可以举个例子来说明“新数学”是什么意思。我以前看过一本科普书，有一段大意说有一个比较原始的部落，它们的语言中描述数字的只有三个词：一、二、三，再往下就没名字了，统一叫“好多好多”。如果用这种语言来表达算术的话会非常非常困难，因为三以上的数连个名字都没有。而我们现在遇到的困难就是这种情况。长程量子纠缠是一个现实存在的现象，但大家以前没有意识到有这种现象，自然而然也没有描摹它的语言，也没有名词，也没有数学，什么都没有。我们最近的研究发现，长程量子纠缠不仅存在，它还有很复杂的结构，我们真的是没有语言能描述这些不同的结构。这些结构很重要，所以我们要发明新语言，科学的语言就是数学。也许，这个数学目前还在发展中，不像爱因斯坦用的黎曼几何，在他需要时的几十年前就有了。
长程量子纠缠需要的新数学，在数学里也重要。“科学突破奖”(Breakthrough Prize) 今年是第一次颁发给数学家。一共5名获奖人，每人三百万美元奖金。其中一人是雅各·劳瑞（Jacob Lurie）。他得奖的工作叫higher category theory（大约可译作“高维范畴理论”），或者叫做n-category theory（“n维范畴理论”）。这可能跟我们想要的数学有关。
但是这一数学，连大部分数学家都不做，是数学里的一个很高深的小分支。我最近的很多工作都是在试图把这个高维范畴理论从数学引入到物理里去。早期的时候，群论也是数学里的高深东西，但在七八十年前，为了研究对称性，群论被从数学引到物理里去了。现在我们遇到类似的问题，为了研究复杂系统的量子纠缠，需要把高维范畴理论从数学引入到物理里去。一个简单系统的量子纠缠倒是用不到那么高深的数学，而复杂系统（又叫“多体系统”），由于很多很多东西可以纠缠在一起，它才有长程量子纠缠现象。这种长程纠缠变得非常复杂，就要靠这个新的数学理论来阐明。
所以从某种意义上讲，现在的情况跟前四次物理学革命挺像的。需要新数学是新的物理革命的征兆。我觉得我们处在一个很幸运的时期。据说前苏联的著名物理学家朗道当年总说自己不幸运，因为朗道开展主要工作的时候都是上世纪四十、五十年代了，那时候量子力学框架已经基本奠定了，等他进入科学研究高峰期的时候，量子力学革命的高潮已经渐渐平展了。如果朗道赶上了量子力学的爆发期，他肯定会是一个能做更大贡献的人。相比之下，现在的人应该觉得很幸运，当然不见得每个做物理的人都这么认为，但我是这样看的，现在有很多新的东西等待着被发现。
一个很有意思的问题是，现在学物理的人基本都受过标准训练。被训练过的物理学家面对长程量子纠缠，会觉得很不舒服。因为新东西跟他以前学的东西离得比较远，人们一般喜欢做能被标准训练所涵盖的东西，比如，能被能带理论涵盖的自由电子系统。像我说的高维范畴学、长程纠缠什么的，都是物理学家不怎么被训练的内容，所以物理学家做这种工作往往觉得很难受。当然，不见得很多人认同我的观点，他们可能会想，你怎么知道量子纠缠就是未来基础物理学的发展方向呢，你怎么就这么兴奋，而我怎么就兴奋不起来呢？
每个人都有他的判断，根据自己的背景都有所思考。有人兴奋，有人不兴奋，这很正常。这就像欣赏艺术品一样，大家欣赏口味不一样，当然观念想法也会不一样。我觉得我看到了有价值的东西，就会兴奋，就希望跟大家分享。也许有人跟我口味一样，同样欣赏这些工作。科研就是这样，创新就是作自己最欣赏的东西，不管有没有别人在作。大家把自己觉得最欣赏的拿出来，如果有越来越多的人去欣赏你的工作，慢慢地就会成为主流。我的拓扑物态理论，等了十年，才被欣赏接受。当然，一直得不到欣赏的东西，一般来说可能就被淘汰了，这基本也是正常现象。
中国要搞创新，就要有敢于作自己最欣赏的东西的志气。科学训练最重要的内涵，不是学学公式，而是学习对科学工作的品味和感觉。这样你欣赏的东西，别人也欣赏，才能成大气候。中国教育要朝这方向努力。
4 真空是0和1的海洋
《赛先生》：弦网凝聚理论是你近年来的一项重要的开创性工作，请介绍一下这一理论都解决了哪些问题。
文小刚：弦网凝聚正好跟上一个问题是密切相关的，就是“为什么量子纠缠，能够跟基本粒子的统一和起源有关系”。弦网凝聚就是把我刚刚讲的那些更具体化一些。
实际上，弦网凝聚的中心不是弦网，而是量子比特，而且这个理论的深层内涵是，信息和物质的统一，也就是说信息和物质是一回事。这听起来可能难以理解，人们往往说，信息都需要有个物质载体，都是物质携带着信息，所以信息是物质的性质，而不是物质本身。
但真要是追问物质起源的话，归根结底就追到信息上去了。这是因为如果说物质是信息的载体的话，就意味着信息仅仅是物质的部分性质，这个物质还有其他性质。换句话说，物质的有些性质是你要的信息，另外还有些是你不用的性质。但物质中, 相对于你要的信息多余的那些性质，其本质也是信息。这么追究下去，也就是说，这个物质本身就带信息的信息。如此看来，说物质可以完全等同于信息本身，也不奇怪。这看上去有点哲学意味了。
信息的基本单元是比特，其有0和1两种状态。因为我们要用到量子纠缠，我们这里的比特实际上是量子比特。关于基本粒子起源的弦网凝聚理论，其基本出发点，是认为我们的真空是量子比特的海洋，也就是0和1的海洋。这一基本观念，是一种“以太”学说。真空（或空间）是富有动态的量子比特海，0和1可以互相变，0变到1，1变到0。从这一观点出发，万物就都浮现出来了。比如光波，就是这个海洋里的0和1的一种波，而电子、夸克的起源也能搞出来。
但要同时搞出光和电子、夸克，我们需要长程量子纠缠。因为纠缠有很多很多种形式，0和1的海洋可以有很多不同形式的纠缠。不同的纠缠会给出不同的世界，我们的世界只对应其中一种纠缠，不是随便什么样一个海洋都能给出我们的世界。
在我们的世界里，光波满足麦克斯韦方程，电子满足狄拉克方程，是个很特殊的世界。如果量子比特海中的0和1只有短程纠缠，那么比特海中的波，不会满足麦克斯韦方程。所以比特海中的0和1，要有一个很特殊的长程纠缠才能给出麦克斯韦方程和狄拉克方程。这就是为什么150年来，以太学说一直不成功，一直得不到满足麦克斯韦方程的波：因为150年来，我们一直没有考虑有长程纠缠的以太，我们甚至想都没想到还有长程纠缠这个东西。在凝聚态物理的研究中，我们发现了拓扑物态，发现了拓扑物态的本质就是长程纠缠。这就是我们为什么说，凝聚态物理拓扑物态，给基本粒子的起源，提供了突破口。
物质起源的还原论。
实际上很早以前，美国物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）就提出，信息就是物质，这一想法称为“It from bit”。在英文里，it就是物质，bit（比特）表示信息，意思就是物质从信息中来，这是很有名的一个观念。
但和早期的以太学说一样，约翰·惠勒的“It from bit”也不成功，因为它也没有考虑有长程纠缠。用物理的行话来说，比特（bit）是玻色性的，电子（it）是费米性的。长期以来，大家都不知道怎么把一个费米性的东西从玻色性的东西中搞出来，因为玻色性的东西跟玻色性的东西放在一起的话还是玻色性的东西，你怎么把玻色性的东西绑在一起，都出不来费米性的东西。所以虽然“It from bit”这个观念非常好，富有哲学性的漂亮，但物理上一直做不通。我们的世界太奇特了，光子满足麦克斯韦方程，电子满足狄拉克方程，电子还有费米特性，所以从bit出发，我们搞不出这东西来，想法是很好，但是不成功。
不成功的原因是什么呢？是因为，和早期的以太学说一样，“It from bit”也没有考虑长程纠缠。如果比特只有短程纠缠的话，那满足麦克斯韦方程的光子、费米性的电子,一个都出不来。 但如果比特有一种特殊构型的长程纠缠，那就什么全都有了，这就是最近十几、二十年的工作。这到底是个什么样的长程纠缠呢？“弦网”就是一种用通俗语言对这种长程纠缠的描写。
我们的真空不是一个简单的0和1的海洋。我们的量子比特海中，这些1排成一串，就像根弦一样，是有些组织和结构的，就像纤维组成的弦状网状结构。我们的量子比特海就是这样一种弦网液体。而由这种弦网中的波，还真满足麦克斯韦方程。所以，你光看简单的0和1的波还不行，要1变成弦网之后，这个弦网的波就得出麦克斯韦方程了。
真空是有长程纠缠的量子比特海。
但我们真空中有满足麦克斯韦方程的光，是否一定意味着我们的真空是一碗汤面？满足麦克斯韦方程的光，是否一定要起源于有弦网结构的量子比特海？一个假说能自圆其说，不能证明这一假说是正确的。但我对弦网理论很有信心。这是因为我们发现，有弦网结构的量子比特海，不仅能给出麦克斯韦方程，它还能自然而然地给出有费米性的电子。
我们真空里的弦都是闭弦，弦形成大大小小的圈，大部分圈和宇宙一样大。这样的真空里没有电子，而弦的密度波就是光波。但弦可以打开，成为有端点的开弦。这个端点就是有费米性的电子和夸克。这一下就把电子和光子给统一了，就这么简单。
这里我想强调，在弦网理论中，弦本身并不是基本构件，基本构件还是那个量子比特。弦网只是用来描写量子比特的长程纠缠。
总结一下，弦网理论假设我们的真空是一个有弦网结构的量子比特海。弦的密度波就是光波（电磁波），弦的端点正好是电子，电子和电磁有相互作用，这个相互作用正好跟弦的端点和它的密度的相互作用完全一样，完全能用弦网理论描写。除此之外，不仅电磁相互作用在里面，弱相互作用、强相互作用全在里面，都能起源于有弦网结构的量子比特海。就连弱相互作用的手征性，也能起源于有弦网结构的量子比特海。现在唯一解释不了的就是引力。
像我刚才说的基本粒子的起源和统一问题，以及引力和时空的起源和统一问题，这都是我们想做的基本问题。我们看到，量子纠缠和弦网凝聚理论可以具体解释基本粒子的起源和统一，可以把基本粒子和相互作用全部统一了（除了引力之外）。这使我们对这一思想方法有信心，希望能进一步解决引力和时空的起源和统一问题。
我想说，最近超弦理论取得了很大发展，揭示了几何与量子纠缠之间有非常非常深刻的关系，就是引力和时空与量子纠缠之间应该有非常大的关系。但这个关系还没有形成一个完备的理论。现在这个观念大家都在讲，很多征兆都有了，但数学上还没有把这个方程全写出来，还没有形成一个完备的理论。
《赛先生》：如何看待你的弦网凝聚理论与其他尝试性的解释大自然最基本作用机制统一理论的比较，如超弦理论、圈理论等？
文小刚：这个问题提得非常好。弦网理论、超弦理论、圈理论的目标都是一样的，就是基本粒子的起源和统一问题，以及引力和时空的起源和统一问题。只是解决问题的思路不一样。我的理论的思维是从一种演生的角度出发的。它的基本构建单元是量子比特，而我们的真空就是量子比特的海洋。我们世界的自然规律来源于量子比特的长程纠缠。某种量子比特的长程纠缠，能给出麦克斯韦方程和狄拉克方程。如果换一种纠缠的话，世界的规律就完全不一样了，会是另外一些方程。所以我强调是量子比特和它的纠缠，是这两种东西构造出我们的这个丰丰富富的世界。
超弦理论觉得电子、光子等基本粒子不是粒子了，而是一小段一小段的弦，是很小的弦，这种弦有各种各样的振动模式，它不同的振动模式给出不同的粒子。所以某种程度上，它还是有点还原论的思路，还是在找物质更小的基本构件。只是超弦理论说，电子不是最小的，每个基本粒子还有更小的组成部分，就是弦，是弦在小范围上的不同的局部运动方式构成了不同的粒子。
对比之下，弦网理论中的量子比特不是基本粒子更小的基本构件。许许多多量子比特遍布整个空间，形成和宇宙一样大的海洋。这个量子比特海的波动涡旋给出了各种各样的基本粒子，而不是说这些基本粒子是由量子比特组成的。这就是演生的观念。在超弦理论那，电子是一小段弦，对应于弦的一种振动模式；而在弦网理论里，电子是一根弦的一个端点。这根弦可以跟宇宙一样长，其另一个端点，对应于一个正电子，可以随便跑多远。
至于圈理论，圈理论的思路跟我的思路有点像，但圈理论一直不成功，它还不是一个完全能明确定义的理论。其本身作为一个量子理论，都是有些困难的，还缺乏严格的基础。大家对该理论做了很多近似研究后也得到了一些结论，但也不清楚这些结论是近似的结论还是这理论本身的结论。为什么呢？因为大家对目标都很明确，就是希望得到那个结果，所以可能是你取它的近似，使近似达到你想要的结果，但不清楚实际上能不能达到那个结果，所以这一点不太清楚。
我之所以说圈理论不成功，还因为圈理论和弦网理论一样，能很自然地解释SU（2）弱相互作用。但圈理论的目标是解释引力，它好像不能自然而然地解释引力。所以说圈理论更自然地是一个SU（2）弱相互作用理论，而不是一个引力理论。我挺赞同圈理论的思路，但圈理论本身的结构有问题，使得我们没法儿从理论本身的结构中推导出爱因斯坦的场方程。
《赛先生》：你怎么看待当今宇宙学里最大的，最令人困惑的暗物质和暗能量问题？
文小刚：这个有点不在我的专业里了。实际上，我并不是太清楚到底应该怎么来理解它。最简单的标准模型里没有暗物质、暗能量这样的东西，所以为什么有暗物质和暗能量就是个最大的疑问。
那我们应该怎么来理解这个问题呢？我觉得有两种看法，一个是，我们现在的标准模型不太对，需要扩张，应该有新粒子。那会怎么扩张就是很有意思的问题了。弦网理论导出的基本粒子理论不是标准的标准模型，而是变形的标准模型，它包括有新粒子。所以弦网理论提出了一个对标准模型的扩张方案。那么另外一种可能是，万有引力在大尺度下有偏差，这种看法也非常基本。但我对第二种看法不是太赞同。我觉得大尺度下广义相对论是挺漂亮的，只是小尺度下有问题，那是因为量子化有问题。所以我不觉得大尺度下广义相对论有问题。我比较赞同的是，也许是有一些其他的新的粒子。所以现在很多人也在找，如果真有新的粒子，标准模型真的需要修改的话，那当然是一个很大的进展了。因为我们现在觉得标准模型似乎把所有东西都解释了，没解释的东西也不多，如果暗物质真的是由于新的粒子引起的话，那就把标准模型的缺陷暴露出来了。所以我觉得暗物质、暗能量问题有可能会修正标准模型，会对发现新的粒子有帮助。但是再具体的东西，我也不是太清楚了。
注：
1 量子纠缠：量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。举例说明：考虑两个体系（如两个比特），每个体系有两个态，0和1，那么两个体系总共就有四个态：00、01、10、11。在量子力学中，我们有新的形式存在——这些态的“混合态”。如00+11是00和11的“混合态”，00-11是另一个00和11的“混合态”，00+01+10+11是00、01、10，和11的“混合态”。00+11和00-11都是纠缠态，因为其中第一个体系，既不是处于1态，也不是0态，甚至不是0和1的任意一个“混合态”。其第一个体系是处于1态还是0态，和第二个体系是处于1态还是0态有关。这就是量子纠缠。00+01+10+11不是纠缠态，因为其中第一个体系总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第二个体系无关。第二个体系也总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第一个体系无关。这是因为xx=（0+1）（0+1）=00+01+10+11。
纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题。
（该定义由文小刚提供。）
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精华更多【华人之光Ⅰ】文小刚（中）：“新颖”为什么比“正确”更重要？
转载自‘赛先生’对小刚大神的访谈。比起上篇主谈物理，这篇里小刚则把自己多年的学习和科研经验，对科学和教育的理解无私地给大家分享了。我感觉这些都是非常深刻的见解和重要的经验。
我自己一句话总结起来，所谓科学或者科研，就是各种奇思怪想（形式）的问题和各种深刻（本质）的问题让自己内心深处对宇宙产生深刻的困惑，然后用科学的方式（数学+理论概念+实验）把这种困惑表达出来，乃至一步步明晰化甚至解决。
原文：
“我想用量子纠缠来统一基本粒子和引力，用的是一个全新的思路，一个代数的思路，和几何纤维丛的思路完全不同。也可以说是想用代数的办法来看几何，用代数的东西来看纤维丛。过去爱因斯坦把我们引入了用几何眼光看世界的思路,它主导了物理学一百多年的发展。但我觉得这个方向有点不对，应该用代数眼光看世界，理解世界。”
——文小刚
《赛先生》记者 潘颖
1“用孩子天真的眼光来看世界”
《赛先生》：你读博士的时候，导师是当今物理学界大名鼎鼎的天才人物Witten，他还曾拿过数学界的最高荣誉“菲尔茨奖”，你怎么看待他的传奇？
文小刚：这样说吧，他的数学非常的好！他的物理也非常的好！他把自己称作数学物理学家。可以说，他能同时拥有物理学的思考和数学的思考。一般来说，用物理的想法看数学会很不自然，用数学的想法思考物理也很不自然，别别扭扭的。但正因为数学和物理思考方法不同，所以当两样东西凑到一起的时候，就能互相启发。比如说，有些东西在物理上很容易解释，用数学就怎么都看不清楚，这样就可以用物理的思路来诱导数学的发展。因为当用数学把物理上容易解释的东西严格做出来的时候，对数学就是一个很大的发展。有些数学上看得很清楚的东西，物理学家以前则没想到，也想不到，那你可以把数学引入到物理中去，对物理产生一个很大推动。Witten在这两个方面都做得很好。但他贡献最多的，我觉得是用物理直觉很大程度地推动了数学的发展。因为他在物理上的很多直觉，使他能看清楚数学家看不清楚的问题。所以凭借他的物理直觉，使得他在数学上做出了很多新的贡献。
当一个人站在两个领域交界处的时候，经常容易出成果，因为你对两个领域都很熟悉，你看问题的方法就跟这两个领域的人都不一样，就容易做出更好的工作，都一样的话就不容易出好工作。我觉得Witten是十分有这种优势的。
《赛先生》：你怎么看待广义相对论和量子场论的一致性问题呢？
文小刚：也许我们可以详细讲讲这个问题。广义相对论和（规范）量子场论是同一类型的东西，它们的缺陷在哪儿呢？在于广义相对论和量子力学的基本观念有不可调协的冲突。
杨振宁先生最近在《Physics Today》上发表了一篇文章（编者注：《赛先生》已于2014年12月4日刊出此文的中译版），他回忆了有关规范理论的一些历史。规范场的思路是爱因斯坦首先提出来的。最简单的规范场是电磁学，麦克斯韦方程就是规范场的方程，不过那时大家不那么想。是爱因斯坦的广义相对论，首先用那种局部相对的观点来看问题，把规范概念、相对论的概念提出来。数学家外尔（Hermann Weyl）非常欣赏爱因斯坦的思路，他说既然在相对论中，你的（局域）方向可以是相对的，那我的（局域）单位也可以是相对的。比如说两个地方有两个局域的方向，它们一样不一样，你要比。但要比较不同的地方的两个方向，你要把一个地方的方向，变换到另一个地方，才能比。这就是相对论中方向的相对性。外尔说，那每个地方也都有局域的单位（就像每个国家都有自己的货币）。两个地方的量一样不一样（如在两个国家的存款一样不一样），你要把一个地方的量，通过比较单位，变换到另一个地方，才能比（你要把一个国家的存款值，通过汇率，变换到另一个国家的，才能比）。所有不同地方的单位比值，可以用一个场来描写，这个场就是规范场（所有不同国家间的汇率就是规范场）。所以规范（gauge）的意思就是单位（unit）的意思。外尔觉得电磁场应该就是这种规范场，但发现不行，不成功。后来发现外尔的想法大方向还是对的：电磁场实际上不是源于局域单位的相对性，而是源于量子力学中局域相位的相对性。这样，电磁场就跟数学里的纤维丛完全联系起来了。这种关于电磁力和引力起源的观念，很几何也很漂亮。方向的相对性给出引力，相位的相对性给出电磁力。这样一来，从某种程度上讲，一个物理的新时代就开创出来了，就是用几何纤维丛的思路来描写物理、研究物理。用几何的眼光看世界。
实际上，量子场论和广义相对论都是这种思路，但是这个思路跟量子力学有一些冲突。最著名的就是，为什么引力无法量子化（即搞不出量子引力）？虽然纤维丛黎曼几何理论很漂亮，但它跟量子力学有冲突。关键问题在哪儿？我们知道，几何纤维丛跟牛顿的微积分，是一类东西。但是量子力学是线性代数，是代数那一类的东西。几何和代数在数学上是很不一样的东西，有点凑不在一起，所以就会惹出问题。
我想用量子纠缠【注1】来统一基本粒子和引力，用的是一个全新的思路，一个代数的思路，和几何纤维丛的思路完全不同。也可以说是想用代数的办法来看几何，用代数的东西来看纤维丛。过去爱因斯坦把我们引入了用几何眼光看世界的思路,它主导了物理学一百多年的发展。但我觉得这个方向有点不对，应该用代数眼光看世界，理解世界。所以我觉得，这看上去就好像是爱因斯坦误导了物理一百多年。当然，不能说是误导，那些几何方法是很漂亮的，而且在历史上，它们很大程度地促进了物理学的发展。但现在，到了用新眼光看世界的时候了。
我讲的代数思路是一个非常根本性的东西，就是完全不用几何流形来看世界，完全从代数纠缠的角度看世界。我想要把几何流形的观念用代数纠缠搞出来。因为代数就是一大堆的0和1，怎么搞出一个连续的几何流形的东西，是挺大的一个挑战。这就是量子引力的挑战。但这个代数思路慢慢发展着，好像越来越有戏了，除了广义相对论还搞没出来以外，其他（如规范场、费米场）都能做出来。某种程度上讲，第二次量子革命有多根本，就体现在这里，我们的世界不是几何世界，而是代数世界，是0和1这种根本特点是离散型的东西，其纠缠又给了我们一个类似于连续几何的印象。实际上，几何跟我们日常生活的体验更接近，几何是更接近于牛顿的经典看法，所以几何容易被人接受。而代数是量子力学的方法，用代数方法看世界更难被接受。
2014年11月刚刚去世的数学家格罗滕迪克（Grothendieck）的最大贡献，就是引入代数几何，他用代数来看几何，是真正的代数几何的鼻祖。我听别人这样介绍过，实际上我是这方面的外行，如果你问一个数学家，他也许会说得更清楚。从欧拉开始，几何学传统的观念已经深入人心了，所以他发现发展这一全新的眼光，是了不起的。格罗滕迪克不是出于物理的动机来获得这种思路的，他是觉得用代数眼光去看本来就对，是最自然的眼光。
历史上，物理学家们很想用几何的眼光看世界。现在他们开始用代数的眼光，用量子的眼光看世界，是没办法的办法，不得已的办法，是被自然界硬逼着这么去想的。因为我们以前的几何观念，在微观尺度上，跟自然界格格不入，已被实验否定。被逼到了这份儿上，才把量子力学（代数眼光）逼出来。而格罗滕迪克这样的大数学家，没人逼他，他自己自然而然就想到这。
格罗滕迪克一个重要的经验就是“用孩子天真的眼光来看世界”【注2】，他说自己之所以能做出这些伟大的工作来，最深刻的经验就是这个。所以，你学得太多的话，你做事情就有很多的范式和框框，想问题都是按被教授的东西来想的。头脑里不必要的条条框框太多的话，你自然而然就只能跟前人的想法一样，那就创造不出新东西了。所以我特别欣赏格罗滕迪克的这句话，他像小孩儿一样天真，没有任何包袱，这样才能全心全意地感受到真实的世界，否则你感受到的都是条条框框描摹的不真实的世界，触及不到世界最本质、最根本的东西。我是没有达到他那个水平，所以我看了这些关于他的东西后挺有感触的。
当然被教授的知识很重要，因为要是没这些知识，有时候可能你连边也够不着。科学是有它的底线的，是要能够被证伪的。所以说，做科学要创新，要去开拓未知世界，要冲破条条框框；但你做什么问题，总得着点边际，能够被证伪。如何平衡这两方面，来做创新工作，做来突破对已知世界的极限，这都是科学家要掌握的东西。
2“猜”的学问
《赛先生》：你曾在专著里提出过“新颖比正确更重要”，这句话应该如何理解？
文小刚：这里我想强调的就是要猜。当一个未知的事物出现的时候，我们怎么去了解它，甚至连描写它的语言都没有的时候，我们该怎么思考呢？一个做物理的人怎么能想到这些全新的东西？这就要敢想敢猜。我经常说，要有非逻辑的思考，要有天马行空般的联想。多猜一猜，也许慢慢就能拼凑出来，是怎么一回事儿了。
很多中国学生由于高考的原因，受到的科学训练非常严格，但严格都严格在计算上，就是题已经出好了，你给我算出来。学校教育就是告诉你一大堆知识，你把它吸收掉。学生都是在吸收知识、消费知识，做计算，然后掌握知识，学校不太注意让大家去胡思乱想，去猜。但是做研究，猜是特别特别的重要。如果仅凭推导演算的话，那就完蛋了。为什么呢？因为你推导演算什么问题，你总得有个数学框架，有个什么东西供你去推导演算，这些都是老东西，都是在以前的框架里头琢磨，所以光推导演算的话就跳不出那个框子来，得不到新的东西。
像我前面提到的几次物理革命，都是全新的东西，理论提出以前，连名词、语言都没有，什么都没有，你怎么去想，怎么推导演算，这是一个基本问题。其实我也不知道怎么想，我经常也做得不是太好。但我觉得，就算什么都没有，也能想。这是非逻辑的、片断的、互相矛盾的思考猜测。但吭哧吭哧这么搞，最后也许就能拼凑点什么出来。做物理创新，需要在什么都没有的情况下，还能够去做工作。
强调新颖比正确更重要，是强调大胆猜想，对不对以后再说。如果你光寻求正确的话，不容易跳出原来的框框。如果你想新东西，哪怕它不正确，哪怕自相矛盾，说不定以后修修补补能把这矛盾解决掉，也许还能有个全新的东西跑出来。而且一般来说，就算你想错了，事后大家查一查，发现哪里错了，也容易修正。但如果你连个想法都没有，那就什么都没有了，也就无所谓修正不修正了。
《赛先生》：那么这也是你带学生的方法吗，鼓励大家去猜？
文小刚：我是鼓励他们猜，但不太容易。因为这种思路等人到了研究生阶段已经比较难培养了，实际上小学生的时候就应该这么想。至于带研究生，我主要还是教学生们一些研究的经验，鼓励学生一起讨论问题，希望从我们讨论问题的过程中，让他们学到我的一些思考方法。其中关键是，脑子里要有很多很多对自然的疑问，这个很重要，有这些问题的话，你才能老去想去猜这些问题的可能的解决方法。因为这些问题蕴含了很多矛盾，你得猜怎么能把它们凑在一起。不一定要用推导的办法来解决这些矛盾，主要是东凑凑、西凑凑，东猜猜、西猜猜的这种思路。但这跟中国现在的教育方式有很大冲突。
我是在文革中上小学、中学，种种机遇，碰巧培养了这样的思路。我喜欢看各种各样的书，但在文革时期，也没有什么书好看。科学书就两种，一个是《十万个为什么》，一个是《科学小实验》，这两套书我看了不知道多少遍。但这种书对一个小学生来说比较吃力，它讲了很多有关自然现象的知识，但真正的科学的背景原因我并不知道，所以一堆东西就这么乱七八糟塞进了脑子，各方面也凑不到一起。
到我上大学的时候，开始读各种各样的科普文章，也是乱七八糟的东西凑在一起，脑子里就跟一锅浆糊似的。你总是觉得一锅浆糊不好，总会想着怎么把它排一排，顺一顺。科学知识没学到家的时候，就是自己胡诌一通，硬凑到一起。但这个过程特别重要，我一天到晚就在那猜猜想想，得到很好的锻炼。反倒是假如已掌握的知识都齐了，思维就死了，猜猜想想的锻炼也没了。课本上把什么事情都解释了，就把你猜的机会也给剥夺了，一看到这个现象就知道是这个知识解释，看到那个现象就知道是那个知识解释，自己就不去想了。所以，在学习课程之前，碰到一个现象，就自己先去想想，想法不见得对，但过程特别重要。一旦你脑子里有了这个问题的思路以后，你知道上一门课到底是要解决什么问题，这样上课效率就会很高。这是我自己学习的一个很重要的经验，我称之为“零碎学习”，就是零零碎碎、莫名其妙搞一大堆东西，然后自己试着拼拼凑凑，猜来猜去。上课的时候也按着安排上，课堂知识能解释很多疑惑，但你还是有很多其他东西可以继续猜啊想啊，养成这种猜想习惯。
《赛先生》：可能每个人学习过程中都有过类似的体验。
文小刚：对，都有，但现在我们的中小学教育把这个完全杀掉了。我觉得我这一辈子就是在一大堆的知识里，努力把它们都拼到一起去。我们会发现很多课本上的东西都说得冠冕堂皇的，实际上如果你真的深入追究的话，很多现象并不像书上解释得那样天衣无缝，它有很多内部的问题在里头。所以这些问题就变成新的问题，又塞到你的脑子里，让你想办法去补上欠缺的东西，直到这个理论真的完成了。如果课本知识讲得特别完美的话，反倒完蛋了，学生就觉得没什么好做的了。如果一名老师上课的时候告诉学生，书上的知识解释了一部分问题，但还留了更多的问题，那学生学完了以后就会有新问题去思考，使得人类知识可以进一步往前发展。但有些老师觉得，自己有疑问，有不知道的东西的话，脸上挂不住，知识是完美的对学生才好，实际上这是不对的。老师不仅仅要传授学生知识，还要传授疑问，好叫学生继续想下去。如果从小养成不断发现问题的思维习惯的话，自然而然就比较容易做出开创性的研究工作。
《赛先生》：在这一点上，你觉得中国的学生和国外的学生差别大吗？
文小刚：差别挺大的。中国学生基础是很好，他知识掌握得很好，这点毫无疑问，知识掌握得也很深。但问题是，中国的教育把学生胡思乱想、敢想敢猜的机会给剥夺了，把知识切成一块一块的，然后一勺一勺喂你，反复机械练习，学生就没有机会自己去想，去判断，去疑惑，去提问。
而美国的教育相比之下就好得多，它一个学期里有很多研究项目（project），这个project要你从提什么问题，怎么组织信息和知识，怎么论证，怎么说明等一整套东西，都要自己搞出来。
我见过一个挺好玩的project，让学历史课的高中生研究美国总统怎么做战争准备。就是假设你是美国总统，要发动战争，你到底该怎么办？那么各种各样的东西就要你自己想了：什么叫做战争准备，该怎么动员，是不是要在舆论上做些什么工作，是不是要在生产上做什么工作呢？老师不会提前告诉你，你要自己想。进入这种情境后，你会真的去想种种过程，以及战争之后怎么办，什么事情重要，要怎么去做，然后你查查历史上像罗斯福是怎么做的之类的，再来和自己想的比较一下。这不是我们有一个范式摆在那的解题教育，是启发性的。所以美国教育是有优势的，它培养的学生更能独立思考。
从我看到的研究生来看，美国或其他外国研究生，总体上他们自然而然就能到那种状态，但是很多国内的学生，就要你领着，他脑子里没有问题。你要给他一个问题的话，他一个礼拜就能给你解出来，但你要不给他问题的话，他就没有问题去解决。
3发展全新方法看问题更重要
《赛先生》：你曾经说过，最好的科学不是解决问题。
文小刚：对，是这样。不过这其实是科学政策的问题。中国有一个很不好的情况，就是把科学和技术混起来，很多所谓的科学政策和技术政策都是不分的，结果相当于政策都是技术政策而不是科学政策。技术问题或工程问题是以目标为导向的，就是说我有一个很明确的目标，我要达到我的目标，这是很有用的思路，但这是技术或工程上的思路。
但科学目标是迥然不同的，它不是解决问题，是开拓知识的疆界。我们除了知道的东西，还有很多不知道的东西，甚至我们不知道还有哪些是我们不知道的东西。对知道我们不知道的东西，我们还可以去攻关，但还有我们不知道我们不知道的问题呢。所以，科学更重要的创新就在于提出问题，要开拓新知识就要能够提出新问题，但这也不是那么简单的。这就是说，如果你有问题的话，说明你已经是在以前知识的范畴内了；而有的时候，你问题都提不出来，因为你都不知道那是什么东西，连提问题的语言都没有。这跟我之前讲的很有关系。在这个状态下，我们怎么继续往前发展，怎么继续做工作。
这就要说国内的政策环境了。因为国内很强调某一个人把什么问题解决了，让公众感觉是很了不起的科学工作。这确实是一个了不起的工作，但还有更了不起的就是提出这个问题。因为大家想问题都有一种思考方式，有时候会有人以全新的角度全新的办法来看问题，这一类的进展我觉得更重要。因为遇到复杂的问题，有时候需要全新的思考方式来解决它，这种新的解决方式非常重要。而解决问题是纯技术活，虽然也难，但解决问题的方法还是在老框架下做的，这种问题我并不觉得有多重要。比如说解决一个哥德巴赫猜想本身可能并不那么重要，更重要的应该是，他解决问题的方法是否有很大的借鉴性和普适性，能否用到其他地方去继续解决问题。
所以说不应该把科学目的当做是解决问题，科学更重要的东西是发展一套全新的思路，全新的看问题的方法。
《赛先生》：不过好的科学是一定能解决问题的，不能解决问题就不是科学。除了解决老问题，还能给出新的预言。
文小刚：对，这我很同意。如果你以正确的方法解决了原来的一个难题，那么往往这个正确的方法还有很多其他的应用。也就是说，它会给出其他的预言，给出一些新东西。比如我刚才举的例子。麦克斯韦方程的“以太说”一开始做不出来，觉得什么媒介都给不出麦克斯韦方程来。后来，用弦网的量子纠缠思想，把麦克斯韦方程搞出来了。结果发现一石二鸟，电子也做出来了。以同样的思维方法，不仅把麦克斯韦方程解决了，狄拉克方程也解决了。原来还觉得麦克斯韦方程都搞了半天搞不出来，狄拉克方程想都不要想。结果新的思维方法，不仅把麦克斯韦方程搞出来了，狄拉克方程也搭班车一通都解决了。所以我说，如果你光有一个方法把麦克斯韦方程解决了并不是太重要。但量子纠缠这种新思路很重要。如果你有一个新思路新方法把原来想解决的东西解决了，新思路新方法还会解决更多的问题，有更多的理解，自然而然地拓展了知识的疆界。
总而言之，用科学来解决问题很好，但如果总是用老想法老思路解决问题就不那么好了，我更关心解决难题的方法是不是新的，还有没有其他的推广应用，这比解决难题本身更重要。
注1：
量子纠缠是量子体系状态的性质：量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。举例说明：考虑两个体系（如两个比特），每个体系有两个态，0和1，那么两个体系总共就有四个态：00、01、10、11。在量子力学中，我们有新形式的存在——这些态的“混合态”。（这种新形式的存在没有经典对应，是量子力学的新概念。这也是量子力学的精髓。）我们用 00+11 来标记这种新形式的存在，其代表00和11的“混合态”，00-11是另一个这种新形式的存在，其代表另一个00和11的“混合态”。类似00+01+10+11是00、01、10，和11的“混合态”。00+11和00-11都是纠缠态，因为其中第一个体系，既不是处于1态，也不是0态，甚至不是0和1的任意一个“混合态”。其第一个体系到底是处于1态还是0态，与第二个体系是处于1态还是0态有关。这就是量子纠缠。00+01+10+11不是纠缠态，因为其中第一个体系总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第二个体系无关。第二个体系也总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第一个体系无关。这是因为xx=（0+1）（0+1）=00+01+10+11。
纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题。
（该定义为文小刚所加，较1月20日刊发的（上）篇略有修改。）
注2：
“然而，不管格罗腾迪克的成就多么杰出，他将自己的创造力归因于一些很卑微的东西：一个孩子的天真而热情的好奇心。‘发现是这个孩子的特权’，他在《收获与播种》（第1页）里面写道，‘他不会由于老是犯错、看上去像个傻瓜、不认真或者不像别人那样做事情而去害怕。’ 对于发现和创造的工作，格罗腾迪克将天资和技术能力放在孩子希望明了事务的单纯渴望次要的位置上。这个孩子存在于我们每个人身上，尽管它可能被边缘化、忽视或者淹没了。‘我们每个人都可以重新发现，发现和创造究竟是什么，而没有人可以发明它们’（《收获与播种》，第2页）。”
“这种孩子式的好奇心的一个方面是对于真理的严谨忠诚。格罗腾迪克教给他学生写数学文章时的一条重要戒律：永远不要说错误的东西。几乎或者本质上正确的陈述是不允许的。 ” ——摘自《仿佛来自虚空》
【华人之光Ⅰ】文小刚（上）：物理学新的革命
开栏的话： 在国际科学舞台上，华人科学家担当了越来越举足轻重的角色，他们的身影和足迹备受关注，他们的科学影响力不断提高。从本期起，《赛先生》设立“华人之光”专栏，聚焦世界华人学术豪杰，在无远弗届的网络空间共享科学之光。
文小刚，凝聚态物理领域的当代著名理论物理学家，现任美国麻省理工学院（MIT）终身教授、格林讲席教授，美国物理学会会士，加拿大滑铁卢前沿理论物理研究所(PI)牛顿讲席教授。1982年他毕业于中国科学技术大学低温物理专业。但由于对更宽广的凝聚态物理感兴趣，文小刚赴此领域的权威安德森（P·W·Anderson）教授所在的普林斯顿大学求学。但很快，普林斯顿大学一批年轻教授在高能物理领域的活跃主导地位，让文小刚在博士期间研究起了高能物理，师从当今物理学界大名鼎鼎的爱德华·威滕（E·Witten）。在博士后期间，文小刚重返凝聚态物理学研究领域。
文小刚拥有十分清晰的物理图像，他对量子多体系统有非常好的洞察力，他把凝聚态物理语言由狭义物态推广到宇宙普适，独立开创并发展了量子物态的拓扑序/量子序理论，和基本粒子的弦网凝聚理论。他的系列工作开辟了拓扑物态(topological state)、对称保护物态(symmetry protected state)、长程量子纠缠(long range entanglement)等物理新领域，进而提出了“信息就是物质”这一新的世界观，是当代理论物理了不起的启示录。
近日，《赛先生》在北京专访文小刚教授，畅谈当代物理学研究的重大问题和他在探索解决这些基本问题时，设法彻底改变与宇宙对话的理论范式的研究道路。本系列专访将分三篇陆续刊发，敬请关注。
文小刚（上）：物理学新的革命
《赛先生》记者 潘颖
1
“答案可能就在凝聚态物理里面”
《赛先生》：在你看来，当代物理学最伟大的未决问题有哪些?
文小刚：就物理学的基础问题而言，人类一直追求万物起源这一问题，希望了解万物是从哪儿来的，基本规律是什么。直到今天，这个问题都还是物理学的最大梦想。但有人会说，这个问题不是已经解决了吗？我们有基本粒子的“标准模型”，有牛顿的万有引力理论，还有爱因斯坦的广义相对论，这些已经把我们的世界解释得清清楚楚，很让人满意了。但实际上不是这样的。在标准模型提出40年后的今天，没有一个物理学家认为标准模型是基本理论，大家都认为它只是一个近似的有效理论。基本粒子的起源到底是什么，不知道，这就是问题。
爱因斯坦的广义相对论是非常漂亮的，好像这么漂亮的东西应该是个基本理论。但实际上也不是。广义相对论也是一个近似的有效理论。为什么呢？因为爱因斯坦的广义相对论是一个经典理论，和量子力学格格不入，虽然它很漂亮，但它只是一个漂亮的经典近似，它是从什么样的量子的结构中出来的？也不知道。所以，有没有更基本的、更漂亮的量子结构能把广义相对论、引力和基本粒子都搞出来，我觉得这还是基本物理学最大的未决问题。
我是做凝聚态物理的，为什么要谈这个高能物理的问题呢？因为在我看来，这个物理学最大梦想的答案可能就在凝聚态物理里面。虽然我们一直想弄清楚基本粒子、时空、引力的真正起源，但长期以来，进展甚微。在山穷水尽时，出路往往在意想不到的方向。1989年以来，我们在凝聚态物理的研究中，发现了新型物质态--拓扑物态。后来我们意识到，拓扑物态起源于复杂体系里的量子纠缠1。表面看来，拓扑物态量子纠缠和基本粒子的起源毫无关系，但我现在认为，它们是完完全全联系在一起的。也就是说，复杂体系里的量子纠缠是基本粒子、时空、引力的起源。这种解决问题的思路和以前很不一样。
以前的思路是，你要找一个东西的起源，都是要把它分解，来得到其组成和基本构件，分得越小就越基本。但现在考虑量子纠缠的话，解决问题的思路就变了。我们认为万物（基本粒子及空间）源于量子比特：空间是量子比特的“海洋”，基本粒子是量子比特的波动涡旋，基本粒子的性质和规律则起源于量子比特海中量子比特的组织结构（即量子比特的序）。新思路下，结构是更重要的。考虑结构会使我们对自然界的基本性质有更深刻的理解，这跟老思路考虑物质的构件很不同。二者的区别就好比，观察一根绳子时，是看它由什么分子构成的，还是看这根绳子的扭结结构是什么。老思路看重基本构件是还原论，而新思路看重组织结构（序）是演生论。
所以说，问题还是老问题，但由于最近凝聚态物理带来的一些新思维方式和新思想，也许会使老问题得到解决。
2 第二次“量子革命”已经来临
《赛先生》：你为什么说“物理学处在大变革的前夜，可能会迎来一个黄金时代”？
文小刚：我指的是对复杂体系的量子纠缠的研究。我们先回顾一下之前的历史。我觉得物理学经历了四次革命。
第一次物理学革命是牛顿力学。牛顿说星星在天上跑，苹果往地上掉，这两个现象是由同一个机制引起的，就是“万有引力”引起的。他由此统一了天体运动和地面上物体运动的规律。描写这个理论的数学就是微积分，而微积分是牛顿发明的。一般来说，一个物理理论都要有个数学来描写，我们希望当提出一个新的物理学思想的时候，它需要的数学已经有了，如果没有的话就惨了，新的理论连写都无法写出来。牛顿正好就是遇到了这个情况，当时他发明他的理论的时候还没有微积分，所以理论写不出来，他必须发明微积分才把理论写了出来。这是最高级的发现和创新。牛顿既做数学家又做物理学家，非常不容易。
第二次物理革命是麦克斯韦对电、磁和光的统一。他先统一了电和磁，发明了麦克斯韦方程。他发现麦克斯韦方程的波动解--电磁波--的波速，和当时测的光速差不多。虽然还差了5%，麦克斯韦大胆提出电磁波就是光，把电、磁和光都统一了。
第三次革命是爱因斯坦的广义相对论。他把时间空间的弯曲和引力作用统一了。广义相对论用的数学是黎曼几何。那时候黎曼几何已在前几十年就发明出来了，所以爱因斯坦不需要自己发明新数学了，把黎曼几何搬过来用就行了。
第四次物理革命应该是量子力学。量子力学是非常非常深刻的革命，应该是最大的物理革命，但它不是一个人搞出来的，是一大群人的共同成果。所用的数学是线性代数，就是把微积分给扔掉了，由分析变成代数了。我们的世界不是由分析来描写的，而是由代数来描写的。这一世界观的变化非常重要。
那么，我们现在对复杂体系的量子纠缠的研究（即对拓扑物态的研究），可以说是第二次量子革命。这一研究想要解决很多基本问题：它首先要统一所有基本粒子，把光和电子统一，也要把引力和空间统一进来。就是想统一这些很不同的现象。比如说要统一光子和电子，这好像很困难，因为光子和电子，一个是玻色子，一个是费米子，差太远了。但我们最近就发现，这好像是可能的。因为，量子比特海中的量子比特会有一种叫“长程量子纠缠”的现象，这量子比特海中的波可以是光波，量子比特海中的“涡旋”可以是电子。这说明光子和电子是可以被统一描写的。但我们面临的局面，跟牛顿当时面临的情况一样，长程量子纠缠是个新现象，没有现成可用的数学方法，可能需要我们发明新的数学。
从这个意义上讲，跟前几次物理革命相比起来，现在对复杂体系的量子纠缠的研究，有点“革命”的意味了。第一，我们要统一的各种现象，非常基本的现象，像电子、光子、引力，各种各样的相互作用，都要以同一个框架来理解它。第二，我们要研究探索新的物质态--拓扑物态。拓扑物态有可能成为量子计算的理想媒介。这些都源于一个基本物理现象--长程量子纠缠。
但我们发现长程量子纠缠可以非常复杂和丰富。它也非常新，新到我们现有的数学都无法描写它，可能需要发展新数学。现在很多数学家也在做这个工作。由于这些原因，我认为，我们现在遇到了物理学的一个新的大发展的机遇，这就是量子纠缠。
长程量子纠缠是凝聚态物理里的新的物质态起源。它又可能是基本粒子的起源。这是因为我们可以把真空本身看作一种物质态，一种很特殊的、高度纠缠的物质态。此外，它还和量子计算机有关，因为长程量子纠缠可作为量子计算的理想媒介。最后，它又跟现代数学有关，因为量子纠缠需要新的数学。当物理学需要某种新数学时，这一数学就会蓬勃发展起来。综合考虑下来，我觉得第二次“量子革命”已经来临。这是一个非常激动人心的事情。
《赛先生》：也就说是，你认为量子纠缠会是以后引发研究高潮的问题？
文小刚：对。但这是我个人的想法。在粒子物理领域里，大家可能不这么看。但是在凝聚态物理里，大家已经这么认为了。就是说，凝聚态物理中提出的长程量子纠缠，及其导致的量子拓扑物态，是现在凝聚态物理研究的一个中心，一个高潮，非常非常活跃。
但是长程量子纠缠能不能统一粒子物理中的四种相互作用？能不能更进一步统一光和电子？能不能统一所有基本粒子？我认为是可能的。我这么认为，是因为我很熟悉量子纠缠。我明确地感觉到，也深深地相信，长程量子纠缠能统一所有基本粒子。但量子纠缠太新了，一般只有学量子信息和凝聚态物理的人比较熟悉，一般学物理的人都不熟悉量子纠缠，所以他们自然而然也不从这个角度想问题，不见得认同这种观点，或者说他们还没能理解到，反正就是看不出来量子纠缠和基本粒子的统一有什么联系。但这要以后再慢慢看，看看这种观念能不能传播到高能物理的基本粒子理论里头去，我觉得可能需要一些时间。
文小刚在清华大学高等研究院接受《赛先生》专访。李晓明/摄
3 “新的数学”还在路上
《赛先生》：你觉得长程量子纠缠需要的新数学是已经出现在数学家的宝库中了，还是需要新发明新发现？
文小刚：长程量子纠缠需要的新数学没有现成的，现在正在被数学家发现、发掘。我可以举个例子来说明“新数学”是什么意思。我以前看过一本科普书，有一段大意说有一个比较原始的部落，它们的语言中描述数字的只有三个词：一、二、三，再往下就没名字了，统一叫“好多好多”。如果用这种语言来表达算术的话会非常非常困难，因为三以上的数连个名字都没有。而我们现在遇到的困难就是这种情况。长程量子纠缠是一个现实存在的现象，但大家以前没有意识到有这种现象，自然而然也没有描摹它的语言，也没有名词，也没有数学，什么都没有。我们最近的研究发现，长程量子纠缠不仅存在，它还有很复杂的结构，我们真的是没有语言能描述这些不同的结构。这些结构很重要，所以我们要发明新语言，科学的语言就是数学。也许，这个数学目前还在发展中，不像爱因斯坦用的黎曼几何，在他需要时的几十年前就有了。
长程量子纠缠需要的新数学，在数学里也重要。“科学突破奖”(Breakthrough Prize) 今年是第一次颁发给数学家。一共5名获奖人，每人三百万美元奖金。其中一人是雅各·劳瑞（Jacob Lurie）。他得奖的工作叫higher category theory（大约可译作“高维范畴理论”），或者叫做n-category theory（“n维范畴理论”）。这可能跟我们想要的数学有关。
但是这一数学，连大部分数学家都不做，是数学里的一个很高深的小分支。我最近的很多工作都是在试图把这个高维范畴理论从数学引入到物理里去。早期的时候，群论也是数学里的高深东西，但在七八十年前，为了研究对称性，群论被从数学引到物理里去了。现在我们遇到类似的问题，为了研究复杂系统的量子纠缠，需要把高维范畴理论从数学引入到物理里去。一个简单系统的量子纠缠倒是用不到那么高深的数学，而复杂系统（又叫“多体系统”），由于很多很多东西可以纠缠在一起，它才有长程量子纠缠现象。这种长程纠缠变得非常复杂，就要靠这个新的数学理论来阐明。
所以从某种意义上讲，现在的情况跟前四次物理学革命挺像的。需要新数学是新的物理革命的征兆。我觉得我们处在一个很幸运的时期。据说前苏联的著名物理学家朗道当年总说自己不幸运，因为朗道开展主要工作的时候都是上世纪四十、五十年代了，那时候量子力学框架已经基本奠定了，等他进入科学研究高峰期的时候，量子力学革命的高潮已经渐渐平展了。如果朗道赶上了量子力学的爆发期，他肯定会是一个能做更大贡献的人。相比之下，现在的人应该觉得很幸运，当然不见得每个做物理的人都这么认为，但我是这样看的，现在有很多新的东西等待着被发现。
一个很有意思的问题是，现在学物理的人基本都受过标准训练。被训练过的物理学家面对长程量子纠缠，会觉得很不舒服。因为新东西跟他以前学的东西离得比较远，人们一般喜欢做能被标准训练所涵盖的东西，比如，能被能带理论涵盖的自由电子系统。像我说的高维范畴学、长程纠缠什么的，都是物理学家不怎么被训练的内容，所以物理学家做这种工作往往觉得很难受。当然，不见得很多人认同我的观点，他们可能会想，你怎么知道量子纠缠就是未来基础物理学的发展方向呢，你怎么就这么兴奋，而我怎么就兴奋不起来呢？
每个人都有他的判断，根据自己的背景都有所思考。有人兴奋，有人不兴奋，这很正常。这就像欣赏艺术品一样，大家欣赏口味不一样，当然观念想法也会不一样。我觉得我看到了有价值的东西，就会兴奋，就希望跟大家分享。也许有人跟我口味一样，同样欣赏这些工作。科研就是这样，创新就是作自己最欣赏的东西，不管有没有别人在作。大家把自己觉得最欣赏的拿出来，如果有越来越多的人去欣赏你的工作，慢慢地就会成为主流。我的拓扑物态理论，等了十年，才被欣赏接受。当然，一直得不到欣赏的东西，一般来说可能就被淘汰了，这基本也是正常现象。
中国要搞创新，就要有敢于作自己最欣赏的东西的志气。科学训练最重要的内涵，不是学学公式，而是学习对科学工作的品味和感觉。这样你欣赏的东西，别人也欣赏，才能成大气候。中国教育要朝这方向努力。
4 真空是0和1的海洋
《赛先生》：弦网凝聚理论是你近年来的一项重要的开创性工作，请介绍一下这一理论都解决了哪些问题。
文小刚：弦网凝聚正好跟上一个问题是密切相关的，就是“为什么量子纠缠，能够跟基本粒子的统一和起源有关系”。弦网凝聚就是把我刚刚讲的那些更具体化一些。
实际上，弦网凝聚的中心不是弦网，而是量子比特，而且这个理论的深层内涵是，信息和物质的统一，也就是说信息和物质是一回事。这听起来可能难以理解，人们往往说，信息都需要有个物质载体，都是物质携带着信息，所以信息是物质的性质，而不是物质本身。
但真要是追问物质起源的话，归根结底就追到信息上去了。这是因为如果说物质是信息的载体的话，就意味着信息仅仅是物质的部分性质，这个物质还有其他性质。换句话说，物质的有些性质是你要的信息，另外还有些是你不用的性质。但物质中, 相对于你要的信息多余的那些性质，其本质也是信息。这么追究下去，也就是说，这个物质本身就带信息的信息。如此看来，说物质可以完全等同于信息本身，也不奇怪。这看上去有点哲学意味了。
信息的基本单元是比特，其有0和1两种状态。因为我们要用到量子纠缠，我们这里的比特实际上是量子比特。关于基本粒子起源的弦网凝聚理论，其基本出发点，是认为我们的真空是量子比特的海洋，也就是0和1的海洋。这一基本观念，是一种“以太”学说。真空（或空间）是富有动态的量子比特海，0和1可以互相变，0变到1，1变到0。从这一观点出发，万物就都浮现出来了。比如光波，就是这个海洋里的0和1的一种波，而电子、夸克的起源也能搞出来。
但要同时搞出光和电子、夸克，我们需要长程量子纠缠。因为纠缠有很多很多种形式，0和1的海洋可以有很多不同形式的纠缠。不同的纠缠会给出不同的世界，我们的世界只对应其中一种纠缠，不是随便什么样一个海洋都能给出我们的世界。
在我们的世界里，光波满足麦克斯韦方程，电子满足狄拉克方程，是个很特殊的世界。如果量子比特海中的0和1只有短程纠缠，那么比特海中的波，不会满足麦克斯韦方程。所以比特海中的0和1，要有一个很特殊的长程纠缠才能给出麦克斯韦方程和狄拉克方程。这就是为什么150年来，以太学说一直不成功，一直得不到满足麦克斯韦方程的波：因为150年来，我们一直没有考虑有长程纠缠的以太，我们甚至想都没想到还有长程纠缠这个东西。在凝聚态物理的研究中，我们发现了拓扑物态，发现了拓扑物态的本质就是长程纠缠。这就是我们为什么说，凝聚态物理拓扑物态，给基本粒子的起源，提供了突破口。
物质起源的还原论。
实际上很早以前，美国物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）就提出，信息就是物质，这一想法称为“It from bit”。在英文里，it就是物质，bit（比特）表示信息，意思就是物质从信息中来，这是很有名的一个观念。
但和早期的以太学说一样，约翰·惠勒的“It from bit”也不成功，因为它也没有考虑有长程纠缠。用物理的行话来说，比特（bit）是玻色性的，电子（it）是费米性的。长期以来，大家都不知道怎么把一个费米性的东西从玻色性的东西中搞出来，因为玻色性的东西跟玻色性的东西放在一起的话还是玻色性的东西，你怎么把玻色性的东西绑在一起，都出不来费米性的东西。所以虽然“It from bit”这个观念非常好，富有哲学性的漂亮，但物理上一直做不通。我们的世界太奇特了，光子满足麦克斯韦方程，电子满足狄拉克方程，电子还有费米特性，所以从bit出发，我们搞不出这东西来，想法是很好，但是不成功。
不成功的原因是什么呢？是因为，和早期的以太学说一样，“It from bit”也没有考虑长程纠缠。如果比特只有短程纠缠的话，那满足麦克斯韦方程的光子、费米性的电子,一个都出不来。 但如果比特有一种特殊构型的长程纠缠，那就什么全都有了，这就是最近十几、二十年的工作。这到底是个什么样的长程纠缠呢？“弦网”就是一种用通俗语言对这种长程纠缠的描写。
我们的真空不是一个简单的0和1的海洋。我们的量子比特海中，这些1排成一串，就像根弦一样，是有些组织和结构的，就像纤维组成的弦状网状结构。我们的量子比特海就是这样一种弦网液体。而由这种弦网中的波，还真满足麦克斯韦方程。所以，你光看简单的0和1的波还不行，要1变成弦网之后，这个弦网的波就得出麦克斯韦方程了。
真空是有长程纠缠的量子比特海。
但我们真空中有满足麦克斯韦方程的光，是否一定意味着我们的真空是一碗汤面？满足麦克斯韦方程的光，是否一定要起源于有弦网结构的量子比特海？一个假说能自圆其说，不能证明这一假说是正确的。但我对弦网理论很有信心。这是因为我们发现，有弦网结构的量子比特海，不仅能给出麦克斯韦方程，它还能自然而然地给出有费米性的电子。
我们真空里的弦都是闭弦，弦形成大大小小的圈，大部分圈和宇宙一样大。这样的真空里没有电子，而弦的密度波就是光波。但弦可以打开，成为有端点的开弦。这个端点就是有费米性的电子和夸克。这一下就把电子和光子给统一了，就这么简单。
这里我想强调，在弦网理论中，弦本身并不是基本构件，基本构件还是那个量子比特。弦网只是用来描写量子比特的长程纠缠。
总结一下，弦网理论假设我们的真空是一个有弦网结构的量子比特海。弦的密度波就是光波（电磁波），弦的端点正好是电子，电子和电磁有相互作用，这个相互作用正好跟弦的端点和它的密度的相互作用完全一样，完全能用弦网理论描写。除此之外，不仅电磁相互作用在里面，弱相互作用、强相互作用全在里面，都能起源于有弦网结构的量子比特海。就连弱相互作用的手征性，也能起源于有弦网结构的量子比特海。现在唯一解释不了的就是引力。
像我刚才说的基本粒子的起源和统一问题，以及引力和时空的起源和统一问题，这都是我们想做的基本问题。我们看到，量子纠缠和弦网凝聚理论可以具体解释基本粒子的起源和统一，可以把基本粒子和相互作用全部统一了（除了引力之外）。这使我们对这一思想方法有信心，希望能进一步解决引力和时空的起源和统一问题。
我想说，最近超弦理论取得了很大发展，揭示了几何与量子纠缠之间有非常非常深刻的关系，就是引力和时空与量子纠缠之间应该有非常大的关系。但这个关系还没有形成一个完备的理论。现在这个观念大家都在讲，很多征兆都有了，但数学上还没有把这个方程全写出来，还没有形成一个完备的理论。
《赛先生》：如何看待你的弦网凝聚理论与其他尝试性的解释大自然最基本作用机制统一理论的比较，如超弦理论、圈理论等？
文小刚：这个问题提得非常好。弦网理论、超弦理论、圈理论的目标都是一样的，就是基本粒子的起源和统一问题，以及引力和时空的起源和统一问题。只是解决问题的思路不一样。我的理论的思维是从一种演生的角度出发的。它的基本构建单元是量子比特，而我们的真空就是量子比特的海洋。我们世界的自然规律来源于量子比特的长程纠缠。某种量子比特的长程纠缠，能给出麦克斯韦方程和狄拉克方程。如果换一种纠缠的话，世界的规律就完全不一样了，会是另外一些方程。所以我强调是量子比特和它的纠缠，是这两种东西构造出我们的这个丰丰富富的世界。
超弦理论觉得电子、光子等基本粒子不是粒子了，而是一小段一小段的弦，是很小的弦，这种弦有各种各样的振动模式，它不同的振动模式给出不同的粒子。所以某种程度上，它还是有点还原论的思路，还是在找物质更小的基本构件。只是超弦理论说，电子不是最小的，每个基本粒子还有更小的组成部分，就是弦，是弦在小范围上的不同的局部运动方式构成了不同的粒子。
对比之下，弦网理论中的量子比特不是基本粒子更小的基本构件。许许多多量子比特遍布整个空间，形成和宇宙一样大的海洋。这个量子比特海的波动涡旋给出了各种各样的基本粒子，而不是说这些基本粒子是由量子比特组成的。这就是演生的观念。在超弦理论那，电子是一小段弦，对应于弦的一种振动模式；而在弦网理论里，电子是一根弦的一个端点。这根弦可以跟宇宙一样长，其另一个端点，对应于一个正电子，可以随便跑多远。
至于圈理论，圈理论的思路跟我的思路有点像，但圈理论一直不成功，它还不是一个完全能明确定义的理论。其本身作为一个量子理论，都是有些困难的，还缺乏严格的基础。大家对该理论做了很多近似研究后也得到了一些结论，但也不清楚这些结论是近似的结论还是这理论本身的结论。为什么呢？因为大家对目标都很明确，就是希望得到那个结果，所以可能是你取它的近似，使近似达到你想要的结果，但不清楚实际上能不能达到那个结果，所以这一点不太清楚。
我之所以说圈理论不成功，还因为圈理论和弦网理论一样，能很自然地解释SU（2）弱相互作用。但圈理论的目标是解释引力，它好像不能自然而然地解释引力。所以说圈理论更自然地是一个SU（2）弱相互作用理论，而不是一个引力理论。我挺赞同圈理论的思路，但圈理论本身的结构有问题，使得我们没法儿从理论本身的结构中推导出爱因斯坦的场方程。
《赛先生》：你怎么看待当今宇宙学里最大的，最令人困惑的暗物质和暗能量问题？
文小刚：这个有点不在我的专业里了。实际上，我并不是太清楚到底应该怎么来理解它。最简单的标准模型里没有暗物质、暗能量这样的东西，所以为什么有暗物质和暗能量就是个最大的疑问。
那我们应该怎么来理解这个问题呢？我觉得有两种看法，一个是，我们现在的标准模型不太对，需要扩张，应该有新粒子。那会怎么扩张就是很有意思的问题了。弦网理论导出的基本粒子理论不是标准的标准模型，而是变形的标准模型，它包括有新粒子。所以弦网理论提出了一个对标准模型的扩张方案。那么另外一种可能是，万有引力在大尺度下有偏差，这种看法也非常基本。但我对第二种看法不是太赞同。我觉得大尺度下广义相对论是挺漂亮的，只是小尺度下有问题，那是因为量子化有问题。所以我不觉得大尺度下广义相对论有问题。我比较赞同的是，也许是有一些其他的新的粒子。所以现在很多人也在找，如果真有新的粒子，标准模型真的需要修改的话，那当然是一个很大的进展了。因为我们现在觉得标准模型似乎把所有东西都解释了，没解释的东西也不多，如果暗物质真的是由于新的粒子引起的话，那就把标准模型的缺陷暴露出来了。所以我觉得暗物质、暗能量问题有可能会修正标准模型，会对发现新的粒子有帮助。但是再具体的东西，我也不是太清楚了。
注：
1 量子纠缠：量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。举例说明：考虑两个体系（如两个比特），每个体系有两个态，0和1，那么两个体系总共就有四个态：00、01、10、11。在量子力学中，我们有新的形式存在——这些态的“混合态”。如00+11是00和11的“混合态”，00-11是另一个00和11的“混合态”，00+01+10+11是00、01、10，和11的“混合态”。00+11和00-11都是纠缠态，因为其中第一个体系，既不是处于1态，也不是0态，甚至不是0和1的任意一个“混合态”。其第一个体系是处于1态还是0态，和第二个体系是处于1态还是0态有关。这就是量子纠缠。00+01+10+11不是纠缠态，因为其中第一个体系总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第二个体系无关。第二个体系也总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第一个体系无关。这是因为xx=（0+1）（0+1）=00+01+10+11。
纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题。
（该定义由文小刚提供。）
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精华更多【华人之光Ⅰ】文小刚（中）：“新颖”为什么比“正确”更重要？
转载自‘赛先生’对小刚大神的访谈。比起上篇主谈物理，这篇里小刚则把自己多年的学习和科研经验，对科学和教育的理解无私地给大家分享了。我感觉这些都是非常深刻的见解和重要的经验。
我自己一句话总结起来，所谓科学或者科研，就是各种奇思怪想（形式）的问题和各种深刻（本质）的问题让自己内心深处对宇宙产生深刻的困惑，然后用科学的方式（数学+理论概念+实验）把这种困惑表达出来，乃至一步步明晰化甚至解决。
原文：
“我想用量子纠缠来统一基本粒子和引力，用的是一个全新的思路，一个代数的思路，和几何纤维丛的思路完全不同。也可以说是想用代数的办法来看几何，用代数的东西来看纤维丛。过去爱因斯坦把我们引入了用几何眼光看世界的思路,它主导了物理学一百多年的发展。但我觉得这个方向有点不对，应该用代数眼光看世界，理解世界。”
——文小刚
《赛先生》记者 潘颖
1“用孩子天真的眼光来看世界”
《赛先生》：你读博士的时候，导师是当今物理学界大名鼎鼎的天才人物Witten，他还曾拿过数学界的最高荣誉“菲尔茨奖”，你怎么看待他的传奇？
文小刚：这样说吧，他的数学非常的好！他的物理也非常的好！他把自己称作数学物理学家。可以说，他能同时拥有物理学的思考和数学的思考。一般来说，用物理的想法看数学会很不自然，用数学的想法思考物理也很不自然，别别扭扭的。但正因为数学和物理思考方法不同，所以当两样东西凑到一起的时候，就能互相启发。比如说，有些东西在物理上很容易解释，用数学就怎么都看不清楚，这样就可以用物理的思路来诱导数学的发展。因为当用数学把物理上容易解释的东西严格做出来的时候，对数学就是一个很大的发展。有些数学上看得很清楚的东西，物理学家以前则没想到，也想不到，那你可以把数学引入到物理中去，对物理产生一个很大推动。Witten在这两个方面都做得很好。但他贡献最多的，我觉得是用物理直觉很大程度地推动了数学的发展。因为他在物理上的很多直觉，使他能看清楚数学家看不清楚的问题。所以凭借他的物理直觉，使得他在数学上做出了很多新的贡献。
当一个人站在两个领域交界处的时候，经常容易出成果，因为你对两个领域都很熟悉，你看问题的方法就跟这两个领域的人都不一样，就容易做出更好的工作，都一样的话就不容易出好工作。我觉得Witten是十分有这种优势的。
《赛先生》：你怎么看待广义相对论和量子场论的一致性问题呢？
文小刚：也许我们可以详细讲讲这个问题。广义相对论和（规范）量子场论是同一类型的东西，它们的缺陷在哪儿呢？在于广义相对论和量子力学的基本观念有不可调协的冲突。
杨振宁先生最近在《Physics Today》上发表了一篇文章（编者注：《赛先生》已于2014年12月4日刊出此文的中译版），他回忆了有关规范理论的一些历史。规范场的思路是爱因斯坦首先提出来的。最简单的规范场是电磁学，麦克斯韦方程就是规范场的方程，不过那时大家不那么想。是爱因斯坦的广义相对论，首先用那种局部相对的观点来看问题，把规范概念、相对论的概念提出来。数学家外尔（Hermann Weyl）非常欣赏爱因斯坦的思路，他说既然在相对论中，你的（局域）方向可以是相对的，那我的（局域）单位也可以是相对的。比如说两个地方有两个局域的方向，它们一样不一样，你要比。但要比较不同的地方的两个方向，你要把一个地方的方向，变换到另一个地方，才能比。这就是相对论中方向的相对性。外尔说，那每个地方也都有局域的单位（就像每个国家都有自己的货币）。两个地方的量一样不一样（如在两个国家的存款一样不一样），你要把一个地方的量，通过比较单位，变换到另一个地方，才能比（你要把一个国家的存款值，通过汇率，变换到另一个国家的，才能比）。所有不同地方的单位比值，可以用一个场来描写，这个场就是规范场（所有不同国家间的汇率就是规范场）。所以规范（gauge）的意思就是单位（unit）的意思。外尔觉得电磁场应该就是这种规范场，但发现不行，不成功。后来发现外尔的想法大方向还是对的：电磁场实际上不是源于局域单位的相对性，而是源于量子力学中局域相位的相对性。这样，电磁场就跟数学里的纤维丛完全联系起来了。这种关于电磁力和引力起源的观念，很几何也很漂亮。方向的相对性给出引力，相位的相对性给出电磁力。这样一来，从某种程度上讲，一个物理的新时代就开创出来了，就是用几何纤维丛的思路来描写物理、研究物理。用几何的眼光看世界。
实际上，量子场论和广义相对论都是这种思路，但是这个思路跟量子力学有一些冲突。最著名的就是，为什么引力无法量子化（即搞不出量子引力）？虽然纤维丛黎曼几何理论很漂亮，但它跟量子力学有冲突。关键问题在哪儿？我们知道，几何纤维丛跟牛顿的微积分，是一类东西。但是量子力学是线性代数，是代数那一类的东西。几何和代数在数学上是很不一样的东西，有点凑不在一起，所以就会惹出问题。
我想用量子纠缠【注1】来统一基本粒子和引力，用的是一个全新的思路，一个代数的思路，和几何纤维丛的思路完全不同。也可以说是想用代数的办法来看几何，用代数的东西来看纤维丛。过去爱因斯坦把我们引入了用几何眼光看世界的思路,它主导了物理学一百多年的发展。但我觉得这个方向有点不对，应该用代数眼光看世界，理解世界。所以我觉得，这看上去就好像是爱因斯坦误导了物理一百多年。当然，不能说是误导，那些几何方法是很漂亮的，而且在历史上，它们很大程度地促进了物理学的发展。但现在，到了用新眼光看世界的时候了。
我讲的代数思路是一个非常根本性的东西，就是完全不用几何流形来看世界，完全从代数纠缠的角度看世界。我想要把几何流形的观念用代数纠缠搞出来。因为代数就是一大堆的0和1，怎么搞出一个连续的几何流形的东西，是挺大的一个挑战。这就是量子引力的挑战。但这个代数思路慢慢发展着，好像越来越有戏了，除了广义相对论还搞没出来以外，其他（如规范场、费米场）都能做出来。某种程度上讲，第二次量子革命有多根本，就体现在这里，我们的世界不是几何世界，而是代数世界，是0和1这种根本特点是离散型的东西，其纠缠又给了我们一个类似于连续几何的印象。实际上，几何跟我们日常生活的体验更接近，几何是更接近于牛顿的经典看法，所以几何容易被人接受。而代数是量子力学的方法，用代数方法看世界更难被接受。
2014年11月刚刚去世的数学家格罗滕迪克（Grothendieck）的最大贡献，就是引入代数几何，他用代数来看几何，是真正的代数几何的鼻祖。我听别人这样介绍过，实际上我是这方面的外行，如果你问一个数学家，他也许会说得更清楚。从欧拉开始，几何学传统的观念已经深入人心了，所以他发现发展这一全新的眼光，是了不起的。格罗滕迪克不是出于物理的动机来获得这种思路的，他是觉得用代数眼光去看本来就对，是最自然的眼光。
历史上，物理学家们很想用几何的眼光看世界。现在他们开始用代数的眼光，用量子的眼光看世界，是没办法的办法，不得已的办法，是被自然界硬逼着这么去想的。因为我们以前的几何观念，在微观尺度上，跟自然界格格不入，已被实验否定。被逼到了这份儿上，才把量子力学（代数眼光）逼出来。而格罗滕迪克这样的大数学家，没人逼他，他自己自然而然就想到这。
格罗滕迪克一个重要的经验就是“用孩子天真的眼光来看世界”【注2】，他说自己之所以能做出这些伟大的工作来，最深刻的经验就是这个。所以，你学得太多的话，你做事情就有很多的范式和框框，想问题都是按被教授的东西来想的。头脑里不必要的条条框框太多的话，你自然而然就只能跟前人的想法一样，那就创造不出新东西了。所以我特别欣赏格罗滕迪克的这句话，他像小孩儿一样天真，没有任何包袱，这样才能全心全意地感受到真实的世界，否则你感受到的都是条条框框描摹的不真实的世界，触及不到世界最本质、最根本的东西。我是没有达到他那个水平，所以我看了这些关于他的东西后挺有感触的。
当然被教授的知识很重要，因为要是没这些知识，有时候可能你连边也够不着。科学是有它的底线的，是要能够被证伪的。所以说，做科学要创新，要去开拓未知世界，要冲破条条框框；但你做什么问题，总得着点边际，能够被证伪。如何平衡这两方面，来做创新工作，做来突破对已知世界的极限，这都是科学家要掌握的东西。
2“猜”的学问
《赛先生》：你曾在专著里提出过“新颖比正确更重要”，这句话应该如何理解？
文小刚：这里我想强调的就是要猜。当一个未知的事物出现的时候，我们怎么去了解它，甚至连描写它的语言都没有的时候，我们该怎么思考呢？一个做物理的人怎么能想到这些全新的东西？这就要敢想敢猜。我经常说，要有非逻辑的思考，要有天马行空般的联想。多猜一猜，也许慢慢就能拼凑出来，是怎么一回事儿了。
很多中国学生由于高考的原因，受到的科学训练非常严格，但严格都严格在计算上，就是题已经出好了，你给我算出来。学校教育就是告诉你一大堆知识，你把它吸收掉。学生都是在吸收知识、消费知识，做计算，然后掌握知识，学校不太注意让大家去胡思乱想，去猜。但是做研究，猜是特别特别的重要。如果仅凭推导演算的话，那就完蛋了。为什么呢？因为你推导演算什么问题，你总得有个数学框架，有个什么东西供你去推导演算，这些都是老东西，都是在以前的框架里头琢磨，所以光推导演算的话就跳不出那个框子来，得不到新的东西。
像我前面提到的几次物理革命，都是全新的东西，理论提出以前，连名词、语言都没有，什么都没有，你怎么去想，怎么推导演算，这是一个基本问题。其实我也不知道怎么想，我经常也做得不是太好。但我觉得，就算什么都没有，也能想。这是非逻辑的、片断的、互相矛盾的思考猜测。但吭哧吭哧这么搞，最后也许就能拼凑点什么出来。做物理创新，需要在什么都没有的情况下，还能够去做工作。
强调新颖比正确更重要，是强调大胆猜想，对不对以后再说。如果你光寻求正确的话，不容易跳出原来的框框。如果你想新东西，哪怕它不正确，哪怕自相矛盾，说不定以后修修补补能把这矛盾解决掉，也许还能有个全新的东西跑出来。而且一般来说，就算你想错了，事后大家查一查，发现哪里错了，也容易修正。但如果你连个想法都没有，那就什么都没有了，也就无所谓修正不修正了。
《赛先生》：那么这也是你带学生的方法吗，鼓励大家去猜？
文小刚：我是鼓励他们猜，但不太容易。因为这种思路等人到了研究生阶段已经比较难培养了，实际上小学生的时候就应该这么想。至于带研究生，我主要还是教学生们一些研究的经验，鼓励学生一起讨论问题，希望从我们讨论问题的过程中，让他们学到我的一些思考方法。其中关键是，脑子里要有很多很多对自然的疑问，这个很重要，有这些问题的话，你才能老去想去猜这些问题的可能的解决方法。因为这些问题蕴含了很多矛盾，你得猜怎么能把它们凑在一起。不一定要用推导的办法来解决这些矛盾，主要是东凑凑、西凑凑，东猜猜、西猜猜的这种思路。但这跟中国现在的教育方式有很大冲突。
我是在文革中上小学、中学，种种机遇，碰巧培养了这样的思路。我喜欢看各种各样的书，但在文革时期，也没有什么书好看。科学书就两种，一个是《十万个为什么》，一个是《科学小实验》，这两套书我看了不知道多少遍。但这种书对一个小学生来说比较吃力，它讲了很多有关自然现象的知识，但真正的科学的背景原因我并不知道，所以一堆东西就这么乱七八糟塞进了脑子，各方面也凑不到一起。
到我上大学的时候，开始读各种各样的科普文章，也是乱七八糟的东西凑在一起，脑子里就跟一锅浆糊似的。你总是觉得一锅浆糊不好，总会想着怎么把它排一排，顺一顺。科学知识没学到家的时候，就是自己胡诌一通，硬凑到一起。但这个过程特别重要，我一天到晚就在那猜猜想想，得到很好的锻炼。反倒是假如已掌握的知识都齐了，思维就死了，猜猜想想的锻炼也没了。课本上把什么事情都解释了，就把你猜的机会也给剥夺了，一看到这个现象就知道是这个知识解释，看到那个现象就知道是那个知识解释，自己就不去想了。所以，在学习课程之前，碰到一个现象，就自己先去想想，想法不见得对，但过程特别重要。一旦你脑子里有了这个问题的思路以后，你知道上一门课到底是要解决什么问题，这样上课效率就会很高。这是我自己学习的一个很重要的经验，我称之为“零碎学习”，就是零零碎碎、莫名其妙搞一大堆东西，然后自己试着拼拼凑凑，猜来猜去。上课的时候也按着安排上，课堂知识能解释很多疑惑，但你还是有很多其他东西可以继续猜啊想啊，养成这种猜想习惯。
《赛先生》：可能每个人学习过程中都有过类似的体验。
文小刚：对，都有，但现在我们的中小学教育把这个完全杀掉了。我觉得我这一辈子就是在一大堆的知识里，努力把它们都拼到一起去。我们会发现很多课本上的东西都说得冠冕堂皇的，实际上如果你真的深入追究的话，很多现象并不像书上解释得那样天衣无缝，它有很多内部的问题在里头。所以这些问题就变成新的问题，又塞到你的脑子里，让你想办法去补上欠缺的东西，直到这个理论真的完成了。如果课本知识讲得特别完美的话，反倒完蛋了，学生就觉得没什么好做的了。如果一名老师上课的时候告诉学生，书上的知识解释了一部分问题，但还留了更多的问题，那学生学完了以后就会有新问题去思考，使得人类知识可以进一步往前发展。但有些老师觉得，自己有疑问，有不知道的东西的话，脸上挂不住，知识是完美的对学生才好，实际上这是不对的。老师不仅仅要传授学生知识，还要传授疑问，好叫学生继续想下去。如果从小养成不断发现问题的思维习惯的话，自然而然就比较容易做出开创性的研究工作。
《赛先生》：在这一点上，你觉得中国的学生和国外的学生差别大吗？
文小刚：差别挺大的。中国学生基础是很好，他知识掌握得很好，这点毫无疑问，知识掌握得也很深。但问题是，中国的教育把学生胡思乱想、敢想敢猜的机会给剥夺了，把知识切成一块一块的，然后一勺一勺喂你，反复机械练习，学生就没有机会自己去想，去判断，去疑惑，去提问。
而美国的教育相比之下就好得多，它一个学期里有很多研究项目（project），这个project要你从提什么问题，怎么组织信息和知识，怎么论证，怎么说明等一整套东西，都要自己搞出来。
我见过一个挺好玩的project，让学历史课的高中生研究美国总统怎么做战争准备。就是假设你是美国总统，要发动战争，你到底该怎么办？那么各种各样的东西就要你自己想了：什么叫做战争准备，该怎么动员，是不是要在舆论上做些什么工作，是不是要在生产上做什么工作呢？老师不会提前告诉你，你要自己想。进入这种情境后，你会真的去想种种过程，以及战争之后怎么办，什么事情重要，要怎么去做，然后你查查历史上像罗斯福是怎么做的之类的，再来和自己想的比较一下。这不是我们有一个范式摆在那的解题教育，是启发性的。所以美国教育是有优势的，它培养的学生更能独立思考。
从我看到的研究生来看，美国或其他外国研究生，总体上他们自然而然就能到那种状态，但是很多国内的学生，就要你领着，他脑子里没有问题。你要给他一个问题的话，他一个礼拜就能给你解出来，但你要不给他问题的话，他就没有问题去解决。
3发展全新方法看问题更重要
《赛先生》：你曾经说过，最好的科学不是解决问题。
文小刚：对，是这样。不过这其实是科学政策的问题。中国有一个很不好的情况，就是把科学和技术混起来，很多所谓的科学政策和技术政策都是不分的，结果相当于政策都是技术政策而不是科学政策。技术问题或工程问题是以目标为导向的，就是说我有一个很明确的目标，我要达到我的目标，这是很有用的思路，但这是技术或工程上的思路。
但科学目标是迥然不同的，它不是解决问题，是开拓知识的疆界。我们除了知道的东西，还有很多不知道的东西，甚至我们不知道还有哪些是我们不知道的东西。对知道我们不知道的东西，我们还可以去攻关，但还有我们不知道我们不知道的问题呢。所以，科学更重要的创新就在于提出问题，要开拓新知识就要能够提出新问题，但这也不是那么简单的。这就是说，如果你有问题的话，说明你已经是在以前知识的范畴内了；而有的时候，你问题都提不出来，因为你都不知道那是什么东西，连提问题的语言都没有。这跟我之前讲的很有关系。在这个状态下，我们怎么继续往前发展，怎么继续做工作。
这就要说国内的政策环境了。因为国内很强调某一个人把什么问题解决了，让公众感觉是很了不起的科学工作。这确实是一个了不起的工作，但还有更了不起的就是提出这个问题。因为大家想问题都有一种思考方式，有时候会有人以全新的角度全新的办法来看问题，这一类的进展我觉得更重要。因为遇到复杂的问题，有时候需要全新的思考方式来解决它，这种新的解决方式非常重要。而解决问题是纯技术活，虽然也难，但解决问题的方法还是在老框架下做的，这种问题我并不觉得有多重要。比如说解决一个哥德巴赫猜想本身可能并不那么重要，更重要的应该是，他解决问题的方法是否有很大的借鉴性和普适性，能否用到其他地方去继续解决问题。
所以说不应该把科学目的当做是解决问题，科学更重要的东西是发展一套全新的思路，全新的看问题的方法。
《赛先生》：不过好的科学是一定能解决问题的，不能解决问题就不是科学。除了解决老问题，还能给出新的预言。
文小刚：对，这我很同意。如果你以正确的方法解决了原来的一个难题，那么往往这个正确的方法还有很多其他的应用。也就是说，它会给出其他的预言，给出一些新东西。比如我刚才举的例子。麦克斯韦方程的“以太说”一开始做不出来，觉得什么媒介都给不出麦克斯韦方程来。后来，用弦网的量子纠缠思想，把麦克斯韦方程搞出来了。结果发现一石二鸟，电子也做出来了。以同样的思维方法，不仅把麦克斯韦方程解决了，狄拉克方程也解决了。原来还觉得麦克斯韦方程都搞了半天搞不出来，狄拉克方程想都不要想。结果新的思维方法，不仅把麦克斯韦方程搞出来了，狄拉克方程也搭班车一通都解决了。所以我说，如果你光有一个方法把麦克斯韦方程解决了并不是太重要。但量子纠缠这种新思路很重要。如果你有一个新思路新方法把原来想解决的东西解决了，新思路新方法还会解决更多的问题，有更多的理解，自然而然地拓展了知识的疆界。
总而言之，用科学来解决问题很好，但如果总是用老想法老思路解决问题就不那么好了，我更关心解决难题的方法是不是新的，还有没有其他的推广应用，这比解决难题本身更重要。
注1：
量子纠缠是量子体系状态的性质：量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。举例说明：考虑两个体系（如两个比特），每个体系有两个态，0和1，那么两个体系总共就有四个态：00、01、10、11。在量子力学中，我们有新形式的存在——这些态的“混合态”。（这种新形式的存在没有经典对应，是量子力学的新概念。这也是量子力学的精髓。）我们用 00+11 来标记这种新形式的存在，其代表00和11的“混合态”，00-11是另一个这种新形式的存在，其代表另一个00和11的“混合态”。类似00+01+10+11是00、01、10，和11的“混合态”。00+11和00-11都是纠缠态，因为其中第一个体系，既不是处于1态，也不是0态，甚至不是0和1的任意一个“混合态”。其第一个体系到底是处于1态还是0态，与第二个体系是处于1态还是0态有关。这就是量子纠缠。00+01+10+11不是纠缠态，因为其中第一个体系总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第二个体系无关。第二个体系也总是处于0和1的一个“混合态”，x态，x=0+1，和第一个体系无关。这是因为xx=（0+1）（0+1）=00+01+10+11。
纠缠态之间的关联不能被经典地解释。所谓量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题。
（该定义为文小刚所加，较1月20日刊发的（上）篇略有修改。）
注2：
“然而，不管格罗腾迪克的成就多么杰出，他将自己的创造力归因于一些很卑微的东西：一个孩子的天真而热情的好奇心。‘发现是这个孩子的特权’，他在《收获与播种》（第1页）里面写道，‘他不会由于老是犯错、看上去像个傻瓜、不认真或者不像别人那样做事情而去害怕。’ 对于发现和创造的工作，格罗腾迪克将天资和技术能力放在孩子希望明了事务的单纯渴望次要的位置上。这个孩子存在于我们每个人身上，尽管它可能被边缘化、忽视或者淹没了。‘我们每个人都可以重新发现，发现和创造究竟是什么，而没有人可以发明它们’（《收获与播种》，第2页）。”
“这种孩子式的好奇心的一个方面是对于真理的严谨忠诚。格罗腾迪克教给他学生写数学文章时的一条重要戒律：永远不要说错误的东西。几乎或者本质上正确的陈述是不允许的。 ” ——摘自《仿佛来自虚空》
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回复： 科学
由 一星 2015-02-05, 10:41
【华人之光Ⅰ】文小刚（下）：中国科学家该有“中国style”
编者按：
中国现代科学从一开始就处于追赶西方的状态。从“科学救国”、“科学强国”到“科学技术是第一生产力”，科学研究被赋予了浓重的工具价值色彩。然而纯粹的科学追求美，与艺术相通。文小刚认为，中国科学的积累已经到了创出自己风格的阶段，这个过程一定要改进学术评估系统，强调创造性，中国科学家要有自信，以自己的审美和判断为动力，坚持做自己欣赏的工作，自然就会形成自己的风格，进而引导世界新潮流。
文小刚在清华大学高等研究院接受《赛先生》专访。李晓明/摄。
《赛先生》记者 潘颖
1
“中国已经到了创出风格的阶段”
《赛先生》：说到科学政策，你觉得现在中国的科学发展模式，还有什么地方值得反思？
文小刚：也不能说反思。因为中国的现代科学从一开始就处在追赶西方的状态。文革时，大家靠资历来评估人的贡献，工龄长的待遇就高；后来改进了一下，开始数文章，看谁发表的论文多；后来又改进了一下，变成数权重，数文章发表在一流刊物上的比重。我认为这都是进步，都激励了中国科学的快速发展，所以不能说有什么反思，中国走这条路也挺自然的，而且也挺成功的。因为它的起点在那儿，它是从那儿一步一步走到现在这个地方的。就算让我一开始管这事，我也没有比这更好的招儿。但是，再下一步，我们就该去创新了，而不再是赶和超了，要引导潮流，要有中国的风格。
《赛先生》：你是觉得中国的科学积累已经到了这个阶段了吗？
文小刚：已经到了。我们要有中国的风格。前苏联有前苏联的风格，美国有美国的风格。看看前苏联和美国等国科学家的工作,都能体会到它们各自的风格。不能说前苏联比美国好，或美国比前苏联好，它们用自己的风格已经闯出一片自己的天下了。我觉得中国已经到了创出风格的阶段了。我经常说，中国现在要的就是自信。
现在中国学生的基本功已经很好了，但要敢想敢猜，敢去做别人不做的东西，就是敢去自由发挥，敢去东搞搞、西搞搞，只要敢做就行。我觉得中国已经到了这么做的阶段了，即使没到也要敢于去做。做研究从来都不是全学完了再做，而是边做边学，边学边做，如果你不敢去做，那你都不知道自己缺什么，又该学什么。现在中国的实验设备等各种基础设施都挺好，但我觉得中国有一种不好的心理，就是如果我做的东西没人做，就特别心慌；觉得没人做的玩意儿，大概都是垃圾。但美国风格是越另类越好，如果自己做的东西跟别人不一样，他们好高兴的。
2
“资历深”是个反义词
《赛先生》：这跟我们的学术评价体系也有关系，做新东西的压力很大。
文小刚：对，很有关系，如果说中国学术环境应该有什么改进的话，我觉得就是学术评价体系，要考虑该怎么评价一个人的工作。一般来说，如果用数文章来评价，让大家比发表文章数和引用数，那你做别人不做的东西的话就评不上去，也没法儿造势，没法儿造势也许你就拿不了大钱。但我觉得，对做理论的人来说，这不是大问题，因为就算只是拿到点小钱，其实也够了。一些面上基金的钱并不是太难拿。你不要拿“973”之类的重点项目，拿几个小钱自己做就是了，只是可能做不出大的声势。如果做研究是为了满足自己的好奇心，是为了追求科学的美，造不出大的声势也没关系。但中国的学术环境，比较强调功利。如果你做一个全新的没人做的东西，一个既没有功又没有利的工作，造不了势，别人可能就会不重视你，觉得你评什么都评不上。所以现在的科学评价体系，使很多人选择研究课题的时候，考虑的是怎么能对评“杰青”有利，对评“百人”有利，怎么能把发文章的数字搞漂亮点，因为这样干就什么好处都来了。
但美国就要好一些，美国的很多评估是靠专家写推荐信。中国看文章或看引用数的评价方法，本质上反映的是一个领域内只有平均水平的工作者对你的评价，而专家的评价更有前瞻性。可能你的东西现在并不是很热，但如果专家觉得这个工作很新，很有希望，有可能会引导新的潮流，那说明你的东西是不错的，有些专家是可以率先看出一个工作的价值的。
在美国，专家主要都是在一线工作的人，而不是资深的老人，二者之间的差别很大。在中国，“专家”往往有另外的含义，指资历很深的人。但在我的词典里，“资历很深”是个反义词，意味着他头脑里的老东西太多，老东西越多，条条框框就越多，对新东西就更难接受，所以像我说的那些东西，一般都是资历深的人不接受的。
3
“美国的学术界一点都不民主”
《赛先生》：你的弦网凝聚理论提出后，似乎有好几年都没有太多人跟进。
文小刚：直到现在也没有太多人跟。其实我最开始提出的比较新颖的理论，拓扑序拓扑物态理论，是一度最受冷落的。拓扑序（topological order）是我在1989年提出来的，那会儿刚提出来的时候，没人理，而且很多人觉得莫名其妙。但是我自己喜欢，一直在做。就这么做了差不多十年时间，才有其他的研究小组在他们写的文章标题里用了“拓扑序”这个词。之前要有“拓扑序”这词的话，一定是我自己小组写的文章，其他的组连这个词都不用。
但只要你自己喜欢，做下去就是了。好在在美国，我也做其他的工作，也有别的文章可拿出来发，所以经费上也没有感到太大的压力。这就是说，做一些所谓“有用”的东西拿到钱，然后用这些“无用”的东西满足自己的好奇心。当然，对我来说，这并没有太大的差别，因为我也有很多东西是我既觉得很有趣，也能拿到钱的研究，但拓扑序这个理论是经过了很长时间才被认可的。这也是经常发生的事情。
另外一个例子是量子计算。量子计算上世纪90年代初就有了，但中国那个时候，谁要做量子计算的话，很可能拿不到经费，就被扼杀掉了。到了大约1997年、1998年以后，这个领域起飞了，中国才有一大堆人开始做，可这时候做就有点晚了。那么怎么鼓励大家在早期时就做量子计算这种超前的工作呢？这体现的就是科学评估体系的效率了。相比之下，美国以推荐信来评估一个人工作的制度是比较有前瞻性的。这种制度由在一线工作的专家评审来判断，所以这些一线工作的领头人的评价和意见非常重要。一般来说，获得tenure（终身教职）就是靠这些人，都是找这些人。获得tenure是最重要的一步。如果这些人认可了，你得到tenure了，那就算是在这个领域站住脚了。你要是tenure不了的话，就只好转行，这个领域就没有你这个人了。某种意义上讲，美国的学术界一点都不民主，有“专家治国”的意思，各个领域都是由参加一线工作的专家在把持。
《赛先生》：而我们是靠政府官员来主导的。
文小刚：对，非常不一样。
《赛先生》：那么美国这种机制会不会误伤一些特别创新的东西？
文小刚：基本上不会。例外的情况比较少。因为这些专家并不是同一类人，他们都很有个性。虽然做的问题方向一样，但是思路不一样，所以我想他们之间也是互相制约的。这些人提出的综合意见，某种意义上还是靠得住的。如果一个领域的领头人物都是一个体系出来的，大家都是一个风格，那就很危险。因为不是自己风格的他们都看不惯。但总体上来说，美国很少发生这种状况，因为它不狭隘。
但中国有些时候是这样的，我培养的学生我自己收，一个系的整个学科，都是一个体系传下来的，这在美国是绝不允许的。如果一个人是这个学校毕业的，几乎就等于断了他再回到这个学校任职的路了。博士毕业，很少留校做博士后。总之，假如你老板在这个学校，他的学生就一般不太再回来。除非是转行了，改行做跟老板不一样的东西。否则学校会说，我们有一个这样的人了，还要第二个干什么。美国高校会特别注意防止形成一个学派，所以资源都是散开的。
《赛先生》：国内的科研经费分配模式往往倾向于纵向安排，容易形成各自的部门利益。
文小刚：对，这种情况在美国很少见。我曾在北大清华介绍过麻省理工学院（MIT）的学术评估体系，从招研究生，到招助理教授、评tenure都讲了一遍。因为学术评估体系里有很多环节，有很多可能出问题的地方，比如纵向地形成一个学派，或者不接受外来风格之类的。但在MIT，有很多重要的细节安排，都避免了这些问题的发生。比如说像tenure评估，系里人的意见是不太重要的，主要看系外人的推荐信，所以在系里拉帮结派是没用的，你要名声在外才行，所以很难形成一个学派。我知道清华、北大现在也在借鉴这样的体系，但借鉴要借鉴到那些技术细节。俗话说，魔鬼都在细节里，要把各种各样的制约因素都考虑好，因为有很多程序都在发挥着重要的制约作用，否则无法保证这套体系可以成功。
4
什么是好的工作？
《赛先生》：有人说你是一位具有艺术气质的物理学家，你觉得科学和艺术有什么联系吗？
文小刚：我觉得科学和艺术是通的，就像刚才我们讲的，我比较讲究知识的开拓性。人如果要开拓知识，就得有恰当的做研究的价值观和研究动力。如果我的目标就是挣钱，那我就应该去创业。想挣钱也是也很正常的价值观。但做科学，首先要放弃这种价值观，如果把金钱作为做科学的价值观，就比较不合适。因为科学追求一种美，这点和艺术是相通的。虽然有人做艺术的初衷，是做艺术可以多赚钱，但这样的人一般很难做成大家，可能赚钱上比较成功，但如果以对艺术的贡献来评价的话，就很可能不成功。同样地，科学想要的是开拓新知识，你要想怎么努力才能创新，才能得到更多的新知识，这里是没有金钱价值观的位置的。科学是以好奇心、求知欲为动力的。你觉得这东西好玩、有意思，就行了，这点跟艺术很像。在艺术上，画什么样的画，什么是好什么是不好，都是你自己觉得好就好了，你自己喜欢这样就这样。
所以我觉得，做科学，研究人员要以好奇心，以自己对美的判断来判别哪个工作好哪个工作不好，哪个方向好哪个方向不好，自己到底该怎么做，这样才是比较合适的。但是什么叫做“好”呢，基本上你自己觉得是好的就好了。同时你也希望，自己对好的标准的判断能够被大家认可。你欣赏的东西，大家也欣赏，大家也跟着做，这样就形成了自己的风格，引导了一个潮流。有一些工作，是短期大家就能认可的；而有一些工作，要经历比较长时间才能被认可。如果你有一个“艺术”价值观，你就能坚持自己的看法，坚持自己对美的追求。所以我说中国人要有自信，要能自己制定“好”的标准。如果你觉得好你就做，别人觉得你做得好，会跟你一起做，你的风格就起来了，你就变成引导潮流的了。而如果你老是没有这种自信，不这么做的话，永远成不了大家。我们上学固然是为了学知识，但更重要的是，我们希望在学习的过程中，建立起好的价值观，培养好的审美能力。这样你自己欣赏的东西，别人也会欣赏。用你的欣赏力作为指导，做出的东西，以后会成为能留下来的东西，是别人喜欢跟你一起做的东西。
由于每个人对美的定义都不一样，所以科学有各种各样的风格和形式，非常丰富，不容易形成一个唯一的学派，这样整个环境就比较健康，这点是科学和艺术相似的地方，所以做好科学的思想方法跟做好艺术的思想方法是很接近的，都要建立在对美的追求上。科学发现的过程和艺术创作也有相似的地方。作画是在一张白纸上画东西，有点无中生有的意思；科研创新也有无中生有的过程，要走别人没走过的路，在一片空白的地方慢慢做出个新的东西来。这个过程要你构思从大框架到小框架的所有细节，而不是在已经有了框架的地方去加点东西填空，不是找答案，不是解题。科学家和艺术家都强调创造性，而不是强调实用性。
虽然不是强调实用性，但科学是有基本底线的。科学的东西都是可以被验证的。一般来讲，“民科”是最创新的。他们自己有些想法非常好，那种思维方式我也很赞同。但有一点是，他们好多论述是不科学的，也就是不能被证伪的。如果不能被证伪的话，那就变成没有意义的东西了。所以你首先要学会，如何说有意义的能被证伪的论述，哪怕说错了也没有关系，只要有意义。说得多了，总能说对一次。但如果论述不能被证伪，那比错的论述还差劲，这样就会有问题。所以大学或者研究生的训练，会让你知道，哪一些论述是可以被检验对错的。要懂得怎么说出有意义的话，需要一些严格的科学训练，如果光强调创新就会有问题。
5
物质起源是科学问题，不是哲学问题
《赛先生》：你曾经写过对《道德经》的理解，你很喜欢读《道德经》吗？
文小刚：对，我是老子的粉丝。所谓 “道可道，非常道；名可名,非常名”大约有“能说出来的东西，不见得是永恒的东西”的意思。因为人们通常会被现有的理论和观念所限制，不要认为我们能说出来的东西，书本上的东西，就是我们的世界。我们的世界比我们能够描写的，能够说出来的，还要丰富，还要广泛。《道德经》阐述了这一观点。
实际上，我们的理论从来都有局限性，我们总有理论之外的东西。所以我们做理论，特别是要想发展开拓新知识的时候，就要特别注意这一点，还有很多未知的世界在等你去发现。我觉得《道德经》在这一点上还是挺深刻的，某种意义上讲，我觉得《道德经》是关于理论的理论。我是挺喜欢《道德经》的，但《道德经》中没有具体的东西。
《赛先生》：它毕竟不是科学。
文小刚：但它强调有未知的世界，强调未知性，这点挺不容易的。因为很多知识都强调它自己的完备性，而不去强调我有什么东西是不知道的。
但是，要追求对世界本身的解释，最终还要超出哲学的范畴。比如当我讲“信息就是物质”时，这不是一个哲学阐述，我要具体把麦克斯韦方程、狄拉克方程给推出来才行。不是你说什么信息是物质就是物质。光说谁都能说。我要说信息是物质，物质与信息是统一的话，我就要对它负责任，我要把物质中的麦克斯韦方程、狄拉克方程、电子、质子等，都从量子比特推导出来，我才能说这句话。因为电子的费米性都在那摆着，你说的信息出不来这些性质，那它就是错的。
但到这一步，是最近十几二十年才做出来的。基本粒子有很多基本性质，像自旋、费米统计等等。以前大家从简单的量子比特推不出这些基本性质，导致大家认为这些基本性质是上天给的，是推不出来的，是我们理论的出发点。而我认为这些基本性质不是出发点，它是由量子比特的纠缠产生的。从纠缠就能导出这些基本性质，所以我们没有必要把它当做是一种上天给的，推不出来的出发点。只要我们有量子比特，有纠缠，就全都有了。这就是科学和哲学的不同。科学的目标是解释我们的现实世界。科学的动力是对美的追求。
编者按：
中国现代科学从一开始就处于追赶西方的状态。从“科学救国”、“科学强国”到“科学技术是第一生产力”，科学研究被赋予了浓重的工具价值色彩。然而纯粹的科学追求美，与艺术相通。文小刚认为，中国科学的积累已经到了创出自己风格的阶段，这个过程一定要改进学术评估系统，强调创造性，中国科学家要有自信，以自己的审美和判断为动力，坚持做自己欣赏的工作，自然就会形成自己的风格，进而引导世界新潮流。
文小刚在清华大学高等研究院接受《赛先生》专访。李晓明/摄。
《赛先生》记者 潘颖
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“中国已经到了创出风格的阶段”
《赛先生》：说到科学政策，你觉得现在中国的科学发展模式，还有什么地方值得反思？
文小刚：也不能说反思。因为中国的现代科学从一开始就处在追赶西方的状态。文革时，大家靠资历来评估人的贡献，工龄长的待遇就高；后来改进了一下，开始数文章，看谁发表的论文多；后来又改进了一下，变成数权重，数文章发表在一流刊物上的比重。我认为这都是进步，都激励了中国科学的快速发展，所以不能说有什么反思，中国走这条路也挺自然的，而且也挺成功的。因为它的起点在那儿，它是从那儿一步一步走到现在这个地方的。就算让我一开始管这事，我也没有比这更好的招儿。但是，再下一步，我们就该去创新了，而不再是赶和超了，要引导潮流，要有中国的风格。
《赛先生》：你是觉得中国的科学积累已经到了这个阶段了吗？
文小刚：已经到了。我们要有中国的风格。前苏联有前苏联的风格，美国有美国的风格。看看前苏联和美国等国科学家的工作,都能体会到它们各自的风格。不能说前苏联比美国好，或美国比前苏联好，它们用自己的风格已经闯出一片自己的天下了。我觉得中国已经到了创出风格的阶段了。我经常说，中国现在要的就是自信。
现在中国学生的基本功已经很好了，但要敢想敢猜，敢去做别人不做的东西，就是敢去自由发挥，敢去东搞搞、西搞搞，只要敢做就行。我觉得中国已经到了这么做的阶段了，即使没到也要敢于去做。做研究从来都不是全学完了再做，而是边做边学，边学边做，如果你不敢去做，那你都不知道自己缺什么，又该学什么。现在中国的实验设备等各种基础设施都挺好，但我觉得中国有一种不好的心理，就是如果我做的东西没人做，就特别心慌；觉得没人做的玩意儿，大概都是垃圾。但美国风格是越另类越好，如果自己做的东西跟别人不一样，他们好高兴的。
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“资历深”是个反义词
《赛先生》：这跟我们的学术评价体系也有关系，做新东西的压力很大。
文小刚：对，很有关系，如果说中国学术环境应该有什么改进的话，我觉得就是学术评价体系，要考虑该怎么评价一个人的工作。一般来说，如果用数文章来评价，让大家比发表文章数和引用数，那你做别人不做的东西的话就评不上去，也没法儿造势，没法儿造势也许你就拿不了大钱。但我觉得，对做理论的人来说，这不是大问题，因为就算只是拿到点小钱，其实也够了。一些面上基金的钱并不是太难拿。你不要拿“973”之类的重点项目，拿几个小钱自己做就是了，只是可能做不出大的声势。如果做研究是为了满足自己的好奇心，是为了追求科学的美，造不出大的声势也没关系。但中国的学术环境，比较强调功利。如果你做一个全新的没人做的东西，一个既没有功又没有利的工作，造不了势，别人可能就会不重视你，觉得你评什么都评不上。所以现在的科学评价体系，使很多人选择研究课题的时候，考虑的是怎么能对评“杰青”有利，对评“百人”有利，怎么能把发文章的数字搞漂亮点，因为这样干就什么好处都来了。
但美国就要好一些，美国的很多评估是靠专家写推荐信。中国看文章或看引用数的评价方法，本质上反映的是一个领域内只有平均水平的工作者对你的评价，而专家的评价更有前瞻性。可能你的东西现在并不是很热，但如果专家觉得这个工作很新，很有希望，有可能会引导新的潮流，那说明你的东西是不错的，有些专家是可以率先看出一个工作的价值的。
在美国，专家主要都是在一线工作的人，而不是资深的老人，二者之间的差别很大。在中国，“专家”往往有另外的含义，指资历很深的人。但在我的词典里，“资历很深”是个反义词，意味着他头脑里的老东西太多，老东西越多，条条框框就越多，对新东西就更难接受，所以像我说的那些东西，一般都是资历深的人不接受的。
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“美国的学术界一点都不民主”
《赛先生》：你的弦网凝聚理论提出后，似乎有好几年都没有太多人跟进。
文小刚：直到现在也没有太多人跟。其实我最开始提出的比较新颖的理论，拓扑序拓扑物态理论，是一度最受冷落的。拓扑序（topological order）是我在1989年提出来的，那会儿刚提出来的时候，没人理，而且很多人觉得莫名其妙。但是我自己喜欢，一直在做。就这么做了差不多十年时间，才有其他的研究小组在他们写的文章标题里用了“拓扑序”这个词。之前要有“拓扑序”这词的话，一定是我自己小组写的文章，其他的组连这个词都不用。
但只要你自己喜欢，做下去就是了。好在在美国，我也做其他的工作，也有别的文章可拿出来发，所以经费上也没有感到太大的压力。这就是说，做一些所谓“有用”的东西拿到钱，然后用这些“无用”的东西满足自己的好奇心。当然，对我来说，这并没有太大的差别，因为我也有很多东西是我既觉得很有趣，也能拿到钱的研究，但拓扑序这个理论是经过了很长时间才被认可的。这也是经常发生的事情。
另外一个例子是量子计算。量子计算上世纪90年代初就有了，但中国那个时候，谁要做量子计算的话，很可能拿不到经费，就被扼杀掉了。到了大约1997年、1998年以后，这个领域起飞了，中国才有一大堆人开始做，可这时候做就有点晚了。那么怎么鼓励大家在早期时就做量子计算这种超前的工作呢？这体现的就是科学评估体系的效率了。相比之下，美国以推荐信来评估一个人工作的制度是比较有前瞻性的。这种制度由在一线工作的专家评审来判断，所以这些一线工作的领头人的评价和意见非常重要。一般来说，获得tenure（终身教职）就是靠这些人，都是找这些人。获得tenure是最重要的一步。如果这些人认可了，你得到tenure了，那就算是在这个领域站住脚了。你要是tenure不了的话，就只好转行，这个领域就没有你这个人了。某种意义上讲，美国的学术界一点都不民主，有“专家治国”的意思，各个领域都是由参加一线工作的专家在把持。
《赛先生》：而我们是靠政府官员来主导的。
文小刚：对，非常不一样。
《赛先生》：那么美国这种机制会不会误伤一些特别创新的东西？
文小刚：基本上不会。例外的情况比较少。因为这些专家并不是同一类人，他们都很有个性。虽然做的问题方向一样，但是思路不一样，所以我想他们之间也是互相制约的。这些人提出的综合意见，某种意义上还是靠得住的。如果一个领域的领头人物都是一个体系出来的，大家都是一个风格，那就很危险。因为不是自己风格的他们都看不惯。但总体上来说，美国很少发生这种状况，因为它不狭隘。
但中国有些时候是这样的，我培养的学生我自己收，一个系的整个学科，都是一个体系传下来的，这在美国是绝不允许的。如果一个人是这个学校毕业的，几乎就等于断了他再回到这个学校任职的路了。博士毕业，很少留校做博士后。总之，假如你老板在这个学校，他的学生就一般不太再回来。除非是转行了，改行做跟老板不一样的东西。否则学校会说，我们有一个这样的人了，还要第二个干什么。美国高校会特别注意防止形成一个学派，所以资源都是散开的。
《赛先生》：国内的科研经费分配模式往往倾向于纵向安排，容易形成各自的部门利益。
文小刚：对，这种情况在美国很少见。我曾在北大清华介绍过麻省理工学院（MIT）的学术评估体系，从招研究生，到招助理教授、评tenure都讲了一遍。因为学术评估体系里有很多环节，有很多可能出问题的地方，比如纵向地形成一个学派，或者不接受外来风格之类的。但在MIT，有很多重要的细节安排，都避免了这些问题的发生。比如说像tenure评估，系里人的意见是不太重要的，主要看系外人的推荐信，所以在系里拉帮结派是没用的，你要名声在外才行，所以很难形成一个学派。我知道清华、北大现在也在借鉴这样的体系，但借鉴要借鉴到那些技术细节。俗话说，魔鬼都在细节里，要把各种各样的制约因素都考虑好，因为有很多程序都在发挥着重要的制约作用，否则无法保证这套体系可以成功。
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什么是好的工作？
《赛先生》：有人说你是一位具有艺术气质的物理学家，你觉得科学和艺术有什么联系吗？
文小刚：我觉得科学和艺术是通的，就像刚才我们讲的，我比较讲究知识的开拓性。人如果要开拓知识，就得有恰当的做研究的价值观和研究动力。如果我的目标就是挣钱，那我就应该去创业。想挣钱也是也很正常的价值观。但做科学，首先要放弃这种价值观，如果把金钱作为做科学的价值观，就比较不合适。因为科学追求一种美，这点和艺术是相通的。虽然有人做艺术的初衷，是做艺术可以多赚钱，但这样的人一般很难做成大家，可能赚钱上比较成功，但如果以对艺术的贡献来评价的话，就很可能不成功。同样地，科学想要的是开拓新知识，你要想怎么努力才能创新，才能得到更多的新知识，这里是没有金钱价值观的位置的。科学是以好奇心、求知欲为动力的。你觉得这东西好玩、有意思，就行了，这点跟艺术很像。在艺术上，画什么样的画，什么是好什么是不好，都是你自己觉得好就好了，你自己喜欢这样就这样。
所以我觉得，做科学，研究人员要以好奇心，以自己对美的判断来判别哪个工作好哪个工作不好，哪个方向好哪个方向不好，自己到底该怎么做，这样才是比较合适的。但是什么叫做“好”呢，基本上你自己觉得是好的就好了。同时你也希望，自己对好的标准的判断能够被大家认可。你欣赏的东西，大家也欣赏，大家也跟着做，这样就形成了自己的风格，引导了一个潮流。有一些工作，是短期大家就能认可的；而有一些工作，要经历比较长时间才能被认可。如果你有一个“艺术”价值观，你就能坚持自己的看法，坚持自己对美的追求。所以我说中国人要有自信，要能自己制定“好”的标准。如果你觉得好你就做，别人觉得你做得好，会跟你一起做，你的风格就起来了，你就变成引导潮流的了。而如果你老是没有这种自信，不这么做的话，永远成不了大家。我们上学固然是为了学知识，但更重要的是，我们希望在学习的过程中，建立起好的价值观，培养好的审美能力。这样你自己欣赏的东西，别人也会欣赏。用你的欣赏力作为指导，做出的东西，以后会成为能留下来的东西，是别人喜欢跟你一起做的东西。
由于每个人对美的定义都不一样，所以科学有各种各样的风格和形式，非常丰富，不容易形成一个唯一的学派，这样整个环境就比较健康，这点是科学和艺术相似的地方，所以做好科学的思想方法跟做好艺术的思想方法是很接近的，都要建立在对美的追求上。科学发现的过程和艺术创作也有相似的地方。作画是在一张白纸上画东西，有点无中生有的意思；科研创新也有无中生有的过程，要走别人没走过的路，在一片空白的地方慢慢做出个新的东西来。这个过程要你构思从大框架到小框架的所有细节，而不是在已经有了框架的地方去加点东西填空，不是找答案，不是解题。科学家和艺术家都强调创造性，而不是强调实用性。
虽然不是强调实用性，但科学是有基本底线的。科学的东西都是可以被验证的。一般来讲，“民科”是最创新的。他们自己有些想法非常好，那种思维方式我也很赞同。但有一点是，他们好多论述是不科学的，也就是不能被证伪的。如果不能被证伪的话，那就变成没有意义的东西了。所以你首先要学会，如何说有意义的能被证伪的论述，哪怕说错了也没有关系，只要有意义。说得多了，总能说对一次。但如果论述不能被证伪，那比错的论述还差劲，这样就会有问题。所以大学或者研究生的训练，会让你知道，哪一些论述是可以被检验对错的。要懂得怎么说出有意义的话，需要一些严格的科学训练，如果光强调创新就会有问题。
5
物质起源是科学问题，不是哲学问题
《赛先生》：你曾经写过对《道德经》的理解，你很喜欢读《道德经》吗？
文小刚：对，我是老子的粉丝。所谓 “道可道，非常道；名可名,非常名”大约有“能说出来的东西，不见得是永恒的东西”的意思。因为人们通常会被现有的理论和观念所限制，不要认为我们能说出来的东西，书本上的东西，就是我们的世界。我们的世界比我们能够描写的，能够说出来的，还要丰富，还要广泛。《道德经》阐述了这一观点。
实际上，我们的理论从来都有局限性，我们总有理论之外的东西。所以我们做理论，特别是要想发展开拓新知识的时候，就要特别注意这一点，还有很多未知的世界在等你去发现。我觉得《道德经》在这一点上还是挺深刻的，某种意义上讲，我觉得《道德经》是关于理论的理论。我是挺喜欢《道德经》的，但《道德经》中没有具体的东西。
《赛先生》：它毕竟不是科学。
文小刚：但它强调有未知的世界，强调未知性，这点挺不容易的。因为很多知识都强调它自己的完备性，而不去强调我有什么东西是不知道的。
但是，要追求对世界本身的解释，最终还要超出哲学的范畴。比如当我讲“信息就是物质”时，这不是一个哲学阐述，我要具体把麦克斯韦方程、狄拉克方程给推出来才行。不是你说什么信息是物质就是物质。光说谁都能说。我要说信息是物质，物质与信息是统一的话，我就要对它负责任，我要把物质中的麦克斯韦方程、狄拉克方程、电子、质子等，都从量子比特推导出来，我才能说这句话。因为电子的费米性都在那摆着，你说的信息出不来这些性质，那它就是错的。
但到这一步，是最近十几二十年才做出来的。基本粒子有很多基本性质，像自旋、费米统计等等。以前大家从简单的量子比特推不出这些基本性质，导致大家认为这些基本性质是上天给的，是推不出来的，是我们理论的出发点。而我认为这些基本性质不是出发点，它是由量子比特的纠缠产生的。从纠缠就能导出这些基本性质，所以我们没有必要把它当做是一种上天给的，推不出来的出发点。只要我们有量子比特，有纠缠，就全都有了。这就是科学和哲学的不同。科学的目标是解释我们的现实世界。科学的动力是对美的追求。
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由 一星 2015-02-14, 09:52
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巨兽复活：大型强子对撞机重启倒计时
时间:2015-02-05 09:18 来源:环球科学（huanqiukexue.com）
经过两年的休整，大型强子对撞机（LHC）即将重启，物理学家准备通过新的实验，在物理学的标准模型之外获得突破。
迈克•拉蒙特（Mike Lamont）抓起桌上最后一个牛角面包，边吃边穿过欧洲核子研究中心（CERN）的控制大厅。CERN是欧洲的粒子物理学实验室，坐落于瑞士日内瓦郊外。这时已到了上午十点，控制大厅里挤满了物理学家，他们正紧盯着房间内的电脑屏幕。拉蒙特是CERN束流部门的运行主管，他解释说，他们正在进行一些测试，以保证电脑出现意外故障时，不会对大型强子对撞机（LHC）的电子器件、真空管道和超导磁铁造成影响。LHC是世界上最强大的粒子加速器。
在LHC的休整期，拉蒙特和同事需要进行大量的测试，这只是其中一项。这次大休整开始于2013年3月，现在已接近尾声。目前正在进行的工作是，将加速器中27千米长的超导体磁铁环冷却，为2015年加速器的重启做准备。而一旦LHC重新投入运行，两束质子束流会在圆环轨道中相向运动，拉蒙特和同事就要拼尽全力，让质子束能量逼近其设计能量：每束7万亿电子伏特（TeV, 1012 eV），这几乎是LHC此前运行能量的两倍。每束质子束流都满载着相当于一辆飞驰火车的巨大能量。
拉蒙特非常清楚，一旦出现意外将会产生怎样严重的后果。他曾经历2008年9月的那次事故：当时该团队最后一次尝试，将这台耗资50亿美元的对撞机的运行能量提高到设计能量，结果却导致电子设备故障，从而中断运行达1年多的时间，最后花费了数千万美元的维修费用才修好。
“自那之后，我们对这台机器有了更多了解，”拉蒙特说道。研究人员设法对其修理，并在2009年末让它重新运行了起来。为了避免设备再次“罢工”，研究人员将其运行能量设定为设计值的一半。尽管如此，得到的质子束流能量已足够高，通过高能质子束的碰撞，获得了大家追寻已久的可以证明希格斯玻色子（Higgs boson）存在的决定性证据。建立已有40年之久的粒子物理标准模型（standard model）是现代物理学的基本理论之一，希格斯玻色子是该模型中最后一个未经证实的预言。
2012年7月，科学家宣布发现希格斯玻色子，2013年的诺贝尔物理学奖就颁给了首次预言这种粒子存在的理论物理学家。面对所有的欢呼与喝彩，LHC的物理学家并未满足于此，他们希望能从再度起航的加速器中获取更多信息。新发现的希格斯粒子是否如标准模型预言的那样，是唯一的该类粒子，还是只是希格斯粒子家族中最轻的成员？如果存在更多的希格斯粒子，它们有些可能就会在更高能量的碰撞中现身。高能量碰撞还有可能产生一些连标准模型都未能预见的、更为奇异的新粒子。
理论物理学家对这类奇异粒子的预言已经持续了数十年。20世纪70年代早期提出的超对称（supersymmetry）理论，是标准模型的扩展理论，该理论认为，每个粒子都有一个更重的超对称粒子（sparticle），或称超伴子，而理论上，普通粒子与其超伴子之间存在可以判别的差异。暗物质可能是由这些粒子中的一种或几种构成的。暗物质虽然看不到，但其质量非常大，可以操控星系运动，但标准模型却对它只字未提。假如这些粒子的质量不是太大，不超过LHC的最高设计能量，那么寻找这些粒子就是加速器重启后的主要目标之一。甚至还有可能得到更奇怪的结果，例如发现3维空间之外的更高空间维度的蛛丝马迹。但首先，莱蒙特和他的团队要让LHC能够全力运转起来。
冷却巨型磁铁
从控制中心开车出发，行驶不久，莱蒙特就到达了目的地。他带上头盔，穿上包裹着金属的靴子，背上应急呼吸设备，走进了一部能够直达地下100米深处的电梯。电梯出口正对一条维护通道，从那再走一小段路程，就能到达LHC的隧道。
莱蒙特说，即使已经在CERN待了25个年头，对这台仪器的威力和复杂性，他仍然怀有敬畏。这里与控制室那种平静的氛围完全不同，LHC嗡嗡作响，咔嚓声、嘶鸣声不断响起，隧道里充斥着金属、灰尘和炽热电路的气味。重型千斤顶将多块15米长、35吨重的磁铁，从混凝土地面上抬起，磁铁中塞满了错综复杂的线材和管路，这些线材和管路包裹着密封的束流管道从磁铁中心穿过。为了避免再次短路，研究人员为LHC装备了各种传感器和数千千米的电缆，哪怕是最微弱的电压起伏，都能被侦测到。更关键的是，连接这些磁铁的10 000个超导连接器都已经得到了加强或替换，光这一项任务，250多位工作人员用了一年多时间才完成。
2014年6月起，莱蒙特团队开始冷却磁铁，他们要将磁铁冷却至最终的运行温度：1.9K。在这个温度下，用以产生磁场的载流电缆会进入超导状态。为了让整个降温过程可控，LHC的加速环被划分成8个部分，每部分都可以单独冷却，而每部分需要花费两个月时间。一旦所有磁铁都冷却下来，就可以进行电气测试，确保磁铁在高能量状态下正常运行。莱蒙特清楚，事情不可能一帆风顺。有一批磁铁在地面上测试时表现得十分完美，但由于某种原因，当其产生的磁场相当于产生6.5TeV的束流时，这些磁铁就失去了超导性。这算不上灾难，修复这样的磁铁只需让它们循环多运行几次，直到稳定下来进入正常状态。但这需要时间，莱蒙特说道，“更何况有几百个这样令人讨厌的家伙”。
无论如何，质子束都将被再次注入LHC，这将是一起划时代的事件，目前研究人员将这一时间设定在2015年3月。在那之后，再经过几周测试，物理学家会开始操控束流进行碰撞，然后确认探测器是否安全，之后就可以开始搜集数据了。
隧道里飘浮着一种淡淡的烧焦的气味。莱蒙特解释说，这是在加热真空管道，从而驱散其中的分子。他走过几块磁铁，来到一面巨大的铜钢金属墙面前，裸露的束流管在这里穿墙而过。墙的另一边就是ATLAS，LHC四台主要粒子探测器之一（见“休整后的环形轨道”）。很快，一束束高能质子就会从这里呼啸而过，飞向ATLAS，它们将在那里猛烈撞击，并向其他方向偏折，碰撞残骸也会通探测器向外喷射。
升级探测器
在LHC环形轨道的另一侧、离ATLAS大约8.5千米的地方，蒂齐亚诺•坎波雷西（TizianoCamporesi）抬头凝视着12 500吨的紧凑µ子线圈（Compact Muon Solenoid，CMS），30年前设计它的那些物理学家，其胆魄令坎波雷西惊叹不已。“他们一定是群疯子，”坎波雷西说道。CMS是一个巨大的圆柱，里面有大量的粒子硅探测器、超导磁铁和约束磁场用的厚重钢铁。很多人宣称这台装置太过复杂，根本无法运行，但它不但运行了起来，“而且远超我们的预期，”坎波雷西说道。正是CMS和ATLAS在2012年确认了希格斯玻色子的存在。
2014年初，坎波雷西被选为CMS的发言人，代表在使用该探测器进行合作研究的3 800位科学家。眼下，他正在为LHC的重新运行做协调工作。像LHC所有主要探测器（包括位于其他位置的更为复杂的ALICE和LHCb探测器）的实验团队一样，他的团队已经在中断期内对CMS进行了一些必要的维修和升级。他们得到了幸运女神的眷顾：在CMS探测器的中心区域，也就是束流交汇以及新粒子从碰撞点喷涌而出的位置，敏感的硅示踪器没有受到辐射损伤，可以继续使用。但是，CMS的物理学家还是换掉了一些失效的光电倍增管，它们会产生虚假信号，显示产生了一个新的奇异粒子，但事实上，这个粒子并不存在。
坎波雷西尤其对在CMS末端新增的四个碟形腔感到自豪，它们能够增强CMS对μ子（muon）的探测能力。这项升级最终能提升探测器的“触发器”水平，也就是一连串电子设备及软件，它们可以引导碰撞后产生的粒子喷流通过探测器，并在粒子喷流中搜寻特定模式，然后判断其中是否有值得进一步研究的东西。但LHC下一次运行时，不仅束流能量会提高，其中携带的质子数目也将增加。最终，在CMS中每秒将发生10亿到20亿次碰撞。也就是说，当上一次碰撞产生的微粒还在奔向探测器的途中时，身后已经又发生了50次新的碰撞。触发器需要对这么多事件进行分析和判断，哪些信息值得存储下来，以备后续研究。研究人员的目标是，将触发器记录信息的频率降低到每秒几百次，“这项工作现在占用了我们大量时间，”坎波雷西解释道。
浩如星海的数据
重新休整的LHC一旦开始运行，CMS和其他探测器上获得的原初电子信号，将直接汇集到CERN大本营，然后通过光纤传递到计算机中心。那是一间密不透风、没有窗户的房间，布满了密密麻麻的机架，那里一共装配有约10万台处理器，散热风扇呼呼作响，控制着房间温度。
这些处理器将用算法分析汇集而来的数据，判断每个从碰撞中喷射出来的粒子的特性、能量和其去向。分析结果将存储在磁带上，比起数字存储方式，这种老式的存储介质更便宜、储存时间更久。
但是，只是将信息存储起来，已经远远不能满足研究人员对实验结果近乎“贪婪”的胃口了。今天的粒子物理学家将大部分时间用在了编写计算机代码上，他们编写了成千上万行代码，用于在数百万个事件中搜寻不同寻常的信号。为了将数据传递至这些研究人员手中，CERN搭建起了一个全球计算网格（Worldwide Computing Grid），计算机中心将数据备份下发到分布在全球的13个“1级”电脑中心，然后再由1级节点下发至150个规模小一些的2级节点，大部分2级节点都设在大学中。
幸运的是，对终端用户而言，他们无需为这些细节操心，只要将程序上传到网格上，指定要检查哪些碰撞事件即可。网格软件会自动将任务分配给有足够计算能力和存储空间的中心，计算结束后再将结果返回。我们到访的这天，在CERN的电脑中心，实时大屏幕上就显示，单在CERN就有10 500个程序正在运行，CERN仅占网格资源的6%而已。作为英国网格协调员，剑桥大学的物理学家杰里米•科尔斯（Jeremy Coles）说，要没有网格，他的同事可能还在如大海捞针般寻找希格斯玻色子。
在科尔斯看来，未来的挑战是，如何处理即将到来的浩如星海的数据。在LHC的第一次运行期间，尽管探测器的触发器已经过滤掉了大部分数据，但数据还是以每年15拍字节［petabyte，1拍字节（PB）＝210太字节（TB）=220吉字节（GB）=230兆字节（MB）］的速度累积，这比每年上传到YouTube上的视频总量还要多。而当LHC在2015年重启时，加倍的碰撞率将每年产生大约30PB的数据，几乎相当于每秒产生1GB的数据。
全球计算网格是否有能力应对数据的激增，科尔斯对此抱有信心。这不仅是因为技术上的进步让各计算中心之间的集成度更高，而且“在过去的10年，网络的传输速度已经大大提升，”他补充道。比如在2013年，在受到现有空间和能耗限制之下，他们通过两根传输速率高达每秒100G的光纤，将位于布达佩斯的设备连接进来，扩充了CERN数据中心的处理能力。科尔斯说，从运行上看，布达佩斯的设备和放置在隔壁的设备没什么区别。
但数据暴涨不会就此止步，计划中的对LHC的各项升级工作，将会使LHC产生的数据量继续增长，2020年初将达到每年110PB，最终将到达每年400PB。“我们现在还无法处理这么多数据，”科尔斯感叹道。更糟糕的是，计算机芯片的运行速度正在进入平台期，目前最好的商用芯片通常会使用2个、4个或8个处理器来提高运行能力，未来的芯片可能会有更多处理器，但LHC上的代码只能在单处理器上运行。要让代码在这么多处理器上并行运行，要将约150万行代码重新编写，这需要数千人花费数年时间才能完成。
在20世纪80年代末，当CERN的物理学家需要一个更好的方式来分享数据时，他们发明了互联网（W WW），而在上世纪90年代，当他们需要一种更好的方式来访问计算机存储资源时，又发明了世界上最大的计算机网格。因此对于上述问题，LHC的科学家似乎也应有信心解决。
在谈及“下一代大型加速器”时，莱蒙特看上去也有着同样的信心。尽管CERN才刚庆祝完60周岁生日，而LHC也还有20年时间来进行质子碰撞，但实验室已经开始探索建设80～100千米左右的加速器的可行性了，那将会进一步深入探索物质的结构。莱蒙特同时也指出，LHC虽然在2008年才开始第一次运行，但实际上，早在1984年，研究人员就开始规划了，因此，“我们现在必须开始考虑下一代加速器的事情了”。（撰文 马修•查默斯（Matthew Chalmers） 翻译 庞玮）
巨兽复活：大型强子对撞机重启倒计时
时间:2015-02-05 09:18 来源:环球科学（huanqiukexue.com）
经过两年的休整，大型强子对撞机（LHC）即将重启，物理学家准备通过新的实验，在物理学的标准模型之外获得突破。
迈克•拉蒙特（Mike Lamont）抓起桌上最后一个牛角面包，边吃边穿过欧洲核子研究中心（CERN）的控制大厅。CERN是欧洲的粒子物理学实验室，坐落于瑞士日内瓦郊外。这时已到了上午十点，控制大厅里挤满了物理学家，他们正紧盯着房间内的电脑屏幕。拉蒙特是CERN束流部门的运行主管，他解释说，他们正在进行一些测试，以保证电脑出现意外故障时，不会对大型强子对撞机（LHC）的电子器件、真空管道和超导磁铁造成影响。LHC是世界上最强大的粒子加速器。
在LHC的休整期，拉蒙特和同事需要进行大量的测试，这只是其中一项。这次大休整开始于2013年3月，现在已接近尾声。目前正在进行的工作是，将加速器中27千米长的超导体磁铁环冷却，为2015年加速器的重启做准备。而一旦LHC重新投入运行，两束质子束流会在圆环轨道中相向运动，拉蒙特和同事就要拼尽全力，让质子束能量逼近其设计能量：每束7万亿电子伏特（TeV, 1012 eV），这几乎是LHC此前运行能量的两倍。每束质子束流都满载着相当于一辆飞驰火车的巨大能量。
拉蒙特非常清楚，一旦出现意外将会产生怎样严重的后果。他曾经历2008年9月的那次事故：当时该团队最后一次尝试，将这台耗资50亿美元的对撞机的运行能量提高到设计能量，结果却导致电子设备故障，从而中断运行达1年多的时间，最后花费了数千万美元的维修费用才修好。
“自那之后，我们对这台机器有了更多了解，”拉蒙特说道。研究人员设法对其修理，并在2009年末让它重新运行了起来。为了避免设备再次“罢工”，研究人员将其运行能量设定为设计值的一半。尽管如此，得到的质子束流能量已足够高，通过高能质子束的碰撞，获得了大家追寻已久的可以证明希格斯玻色子（Higgs boson）存在的决定性证据。建立已有40年之久的粒子物理标准模型（standard model）是现代物理学的基本理论之一，希格斯玻色子是该模型中最后一个未经证实的预言。
2012年7月，科学家宣布发现希格斯玻色子，2013年的诺贝尔物理学奖就颁给了首次预言这种粒子存在的理论物理学家。面对所有的欢呼与喝彩，LHC的物理学家并未满足于此，他们希望能从再度起航的加速器中获取更多信息。新发现的希格斯粒子是否如标准模型预言的那样，是唯一的该类粒子，还是只是希格斯粒子家族中最轻的成员？如果存在更多的希格斯粒子，它们有些可能就会在更高能量的碰撞中现身。高能量碰撞还有可能产生一些连标准模型都未能预见的、更为奇异的新粒子。
理论物理学家对这类奇异粒子的预言已经持续了数十年。20世纪70年代早期提出的超对称（supersymmetry）理论，是标准模型的扩展理论，该理论认为，每个粒子都有一个更重的超对称粒子（sparticle），或称超伴子，而理论上，普通粒子与其超伴子之间存在可以判别的差异。暗物质可能是由这些粒子中的一种或几种构成的。暗物质虽然看不到，但其质量非常大，可以操控星系运动，但标准模型却对它只字未提。假如这些粒子的质量不是太大，不超过LHC的最高设计能量，那么寻找这些粒子就是加速器重启后的主要目标之一。甚至还有可能得到更奇怪的结果，例如发现3维空间之外的更高空间维度的蛛丝马迹。但首先，莱蒙特和他的团队要让LHC能够全力运转起来。
冷却巨型磁铁
从控制中心开车出发，行驶不久，莱蒙特就到达了目的地。他带上头盔，穿上包裹着金属的靴子，背上应急呼吸设备，走进了一部能够直达地下100米深处的电梯。电梯出口正对一条维护通道，从那再走一小段路程，就能到达LHC的隧道。
莱蒙特说，即使已经在CERN待了25个年头，对这台仪器的威力和复杂性，他仍然怀有敬畏。这里与控制室那种平静的氛围完全不同，LHC嗡嗡作响，咔嚓声、嘶鸣声不断响起，隧道里充斥着金属、灰尘和炽热电路的气味。重型千斤顶将多块15米长、35吨重的磁铁，从混凝土地面上抬起，磁铁中塞满了错综复杂的线材和管路，这些线材和管路包裹着密封的束流管道从磁铁中心穿过。为了避免再次短路，研究人员为LHC装备了各种传感器和数千千米的电缆，哪怕是最微弱的电压起伏，都能被侦测到。更关键的是，连接这些磁铁的10 000个超导连接器都已经得到了加强或替换，光这一项任务，250多位工作人员用了一年多时间才完成。
2014年6月起，莱蒙特团队开始冷却磁铁，他们要将磁铁冷却至最终的运行温度：1.9K。在这个温度下，用以产生磁场的载流电缆会进入超导状态。为了让整个降温过程可控，LHC的加速环被划分成8个部分，每部分都可以单独冷却，而每部分需要花费两个月时间。一旦所有磁铁都冷却下来，就可以进行电气测试，确保磁铁在高能量状态下正常运行。莱蒙特清楚，事情不可能一帆风顺。有一批磁铁在地面上测试时表现得十分完美，但由于某种原因，当其产生的磁场相当于产生6.5TeV的束流时，这些磁铁就失去了超导性。这算不上灾难，修复这样的磁铁只需让它们循环多运行几次，直到稳定下来进入正常状态。但这需要时间，莱蒙特说道，“更何况有几百个这样令人讨厌的家伙”。
无论如何，质子束都将被再次注入LHC，这将是一起划时代的事件，目前研究人员将这一时间设定在2015年3月。在那之后，再经过几周测试，物理学家会开始操控束流进行碰撞，然后确认探测器是否安全，之后就可以开始搜集数据了。
隧道里飘浮着一种淡淡的烧焦的气味。莱蒙特解释说，这是在加热真空管道，从而驱散其中的分子。他走过几块磁铁，来到一面巨大的铜钢金属墙面前，裸露的束流管在这里穿墙而过。墙的另一边就是ATLAS，LHC四台主要粒子探测器之一（见“休整后的环形轨道”）。很快，一束束高能质子就会从这里呼啸而过，飞向ATLAS，它们将在那里猛烈撞击，并向其他方向偏折，碰撞残骸也会通探测器向外喷射。
升级探测器
在LHC环形轨道的另一侧、离ATLAS大约8.5千米的地方，蒂齐亚诺•坎波雷西（TizianoCamporesi）抬头凝视着12 500吨的紧凑µ子线圈（Compact Muon Solenoid，CMS），30年前设计它的那些物理学家，其胆魄令坎波雷西惊叹不已。“他们一定是群疯子，”坎波雷西说道。CMS是一个巨大的圆柱，里面有大量的粒子硅探测器、超导磁铁和约束磁场用的厚重钢铁。很多人宣称这台装置太过复杂，根本无法运行，但它不但运行了起来，“而且远超我们的预期，”坎波雷西说道。正是CMS和ATLAS在2012年确认了希格斯玻色子的存在。
2014年初，坎波雷西被选为CMS的发言人，代表在使用该探测器进行合作研究的3 800位科学家。眼下，他正在为LHC的重新运行做协调工作。像LHC所有主要探测器（包括位于其他位置的更为复杂的ALICE和LHCb探测器）的实验团队一样，他的团队已经在中断期内对CMS进行了一些必要的维修和升级。他们得到了幸运女神的眷顾：在CMS探测器的中心区域，也就是束流交汇以及新粒子从碰撞点喷涌而出的位置，敏感的硅示踪器没有受到辐射损伤，可以继续使用。但是，CMS的物理学家还是换掉了一些失效的光电倍增管，它们会产生虚假信号，显示产生了一个新的奇异粒子，但事实上，这个粒子并不存在。
坎波雷西尤其对在CMS末端新增的四个碟形腔感到自豪，它们能够增强CMS对μ子（muon）的探测能力。这项升级最终能提升探测器的“触发器”水平，也就是一连串电子设备及软件，它们可以引导碰撞后产生的粒子喷流通过探测器，并在粒子喷流中搜寻特定模式，然后判断其中是否有值得进一步研究的东西。但LHC下一次运行时，不仅束流能量会提高，其中携带的质子数目也将增加。最终，在CMS中每秒将发生10亿到20亿次碰撞。也就是说，当上一次碰撞产生的微粒还在奔向探测器的途中时，身后已经又发生了50次新的碰撞。触发器需要对这么多事件进行分析和判断，哪些信息值得存储下来，以备后续研究。研究人员的目标是，将触发器记录信息的频率降低到每秒几百次，“这项工作现在占用了我们大量时间，”坎波雷西解释道。
浩如星海的数据
重新休整的LHC一旦开始运行，CMS和其他探测器上获得的原初电子信号，将直接汇集到CERN大本营，然后通过光纤传递到计算机中心。那是一间密不透风、没有窗户的房间，布满了密密麻麻的机架，那里一共装配有约10万台处理器，散热风扇呼呼作响，控制着房间温度。
这些处理器将用算法分析汇集而来的数据，判断每个从碰撞中喷射出来的粒子的特性、能量和其去向。分析结果将存储在磁带上，比起数字存储方式，这种老式的存储介质更便宜、储存时间更久。
但是，只是将信息存储起来，已经远远不能满足研究人员对实验结果近乎“贪婪”的胃口了。今天的粒子物理学家将大部分时间用在了编写计算机代码上，他们编写了成千上万行代码，用于在数百万个事件中搜寻不同寻常的信号。为了将数据传递至这些研究人员手中，CERN搭建起了一个全球计算网格（Worldwide Computing Grid），计算机中心将数据备份下发到分布在全球的13个“1级”电脑中心，然后再由1级节点下发至150个规模小一些的2级节点，大部分2级节点都设在大学中。
幸运的是，对终端用户而言，他们无需为这些细节操心，只要将程序上传到网格上，指定要检查哪些碰撞事件即可。网格软件会自动将任务分配给有足够计算能力和存储空间的中心，计算结束后再将结果返回。我们到访的这天，在CERN的电脑中心，实时大屏幕上就显示，单在CERN就有10 500个程序正在运行，CERN仅占网格资源的6%而已。作为英国网格协调员，剑桥大学的物理学家杰里米•科尔斯（Jeremy Coles）说，要没有网格，他的同事可能还在如大海捞针般寻找希格斯玻色子。
在科尔斯看来，未来的挑战是，如何处理即将到来的浩如星海的数据。在LHC的第一次运行期间，尽管探测器的触发器已经过滤掉了大部分数据，但数据还是以每年15拍字节［petabyte，1拍字节（PB）＝210太字节（TB）=220吉字节（GB）=230兆字节（MB）］的速度累积，这比每年上传到YouTube上的视频总量还要多。而当LHC在2015年重启时，加倍的碰撞率将每年产生大约30PB的数据，几乎相当于每秒产生1GB的数据。
全球计算网格是否有能力应对数据的激增，科尔斯对此抱有信心。这不仅是因为技术上的进步让各计算中心之间的集成度更高，而且“在过去的10年，网络的传输速度已经大大提升，”他补充道。比如在2013年，在受到现有空间和能耗限制之下，他们通过两根传输速率高达每秒100G的光纤，将位于布达佩斯的设备连接进来，扩充了CERN数据中心的处理能力。科尔斯说，从运行上看，布达佩斯的设备和放置在隔壁的设备没什么区别。
但数据暴涨不会就此止步，计划中的对LHC的各项升级工作，将会使LHC产生的数据量继续增长，2020年初将达到每年110PB，最终将到达每年400PB。“我们现在还无法处理这么多数据，”科尔斯感叹道。更糟糕的是，计算机芯片的运行速度正在进入平台期，目前最好的商用芯片通常会使用2个、4个或8个处理器来提高运行能力，未来的芯片可能会有更多处理器，但LHC上的代码只能在单处理器上运行。要让代码在这么多处理器上并行运行，要将约150万行代码重新编写，这需要数千人花费数年时间才能完成。
在20世纪80年代末，当CERN的物理学家需要一个更好的方式来分享数据时，他们发明了互联网（W WW），而在上世纪90年代，当他们需要一种更好的方式来访问计算机存储资源时，又发明了世界上最大的计算机网格。因此对于上述问题，LHC的科学家似乎也应有信心解决。
在谈及“下一代大型加速器”时，莱蒙特看上去也有着同样的信心。尽管CERN才刚庆祝完60周岁生日，而LHC也还有20年时间来进行质子碰撞，但实验室已经开始探索建设80～100千米左右的加速器的可行性了，那将会进一步深入探索物质的结构。莱蒙特同时也指出，LHC虽然在2008年才开始第一次运行，但实际上，早在1984年，研究人员就开始规划了，因此，“我们现在必须开始考虑下一代加速器的事情了”。（撰文 马修•查默斯（Matthew Chalmers） 翻译 庞玮）
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由 惜缘 2015-03-03, 20:15
美国防部研制计算机 可像人一样进行交流
2015-03-02 12:45:17 来源: 中国新闻网(北京) 分享到：
0 .核心提示：美国国防部高级研究计划局(DARPA)的科学家正在进行一个名为“同计算机交流(CwC)”的新项目。该项目旨在打破人和机器之间的语言壁垒，让计算机可以像人一样通过使用口语、面部表情以及手势来表达自己。未来，人们或许能像同朋友聊天一样同计算机和机器人交流。
据美国趣味科学网站报道，美国国防部高级研究计划局(DARPA)的科学家正在进行一个名为“同计算机交流(CwC)”的新项目。该项目旨在打破人和机器之间的语言壁垒，让计算机可以像人一样通过使用口语、面部表情以及手势来表达自己。未来，人们或许能像同朋友聊天一样同计算机和机器人交流。
CwC项目负责人保罗·寇恩在一份声明中表示：“现在，人类只是将计算机看做工具，这很大程度上源于我们和计算机之间横亘着的语言壁垒。CwC的宗旨是桥接这一壁垒，并鼓励科学家借助这一技术推陈出新，研发出更多能解决实际问题的新技术。”
研究人员指出，未来CwC有望大展拳脚的一个领域是癌症研究中的计算机建模。尽管DARPA研发出来的计算机现在能很快搭建出导致细胞发生癌变的复杂的分子过程的模型，但它们在判断这些模型是否值得进一步研究方面还是差强人意。如果计算机能更准确地知悉和把握生物学家的想法，它们的工作将对癌症研究人员更有用。寇恩说：“人和计算机各有所长，它们携手合作有望为癌症研究带来新气象。”
不过，DARPA的研究人员也表示，让计算机同人携手合作，知易行难。用语言表达观点是人类的天性，但交流活动却要复杂得多。
为了让计算机完成同人交流的任务，研究人员设计出了几种需要人机携手合作才能完成的任务。其中一个任务是“协作创作”，也就是让计算机和人携手编写出一个故事。在这个练习中，人和计算机轮流贡献句子，直到它们创作出一个短篇故事。寇恩说：“对人类来说，这只是一个小游戏，但对计算机来说，这是一个巨大的挑战。为了做好这件事情，机器必须很好地把握故事要表达的意思以及发展脉络，接着想办法用语言进行延展和表达。”
寇恩团队正在计划的另一个任务是所谓的“积木世界”，完成这一任务要求计算机和人能相互交流，使用积木造出一个结构。这个任务更加困难，因为计算机和人都没有被教导如何建造这个结构，它们必须一起想办法。
DARPA的研究人员希望计算机未来能做得比玩积木更多。如果这一点取得成功，CwC将大力助推机器人和半自动化系统领域的发展，因为这些领域目前使用的编程和预先配置界面并不能让人和机器进行简单的交流。DARPA的科学家表示，更好的交流技术有望帮助机器人操作员在操作前和操作中使用自然语言描述任务并向机器发出指令。而且，除了能让人类操作员的工作更加方便之外，CwC也会使机器人在遇到棘手问题时，能从人类那儿获得建议或者信息。
2015-03-02 12:45:17 来源: 中国新闻网(北京) 分享到：
0 .核心提示：美国国防部高级研究计划局(DARPA)的科学家正在进行一个名为“同计算机交流(CwC)”的新项目。该项目旨在打破人和机器之间的语言壁垒，让计算机可以像人一样通过使用口语、面部表情以及手势来表达自己。未来，人们或许能像同朋友聊天一样同计算机和机器人交流。
据美国趣味科学网站报道，美国国防部高级研究计划局(DARPA)的科学家正在进行一个名为“同计算机交流(CwC)”的新项目。该项目旨在打破人和机器之间的语言壁垒，让计算机可以像人一样通过使用口语、面部表情以及手势来表达自己。未来，人们或许能像同朋友聊天一样同计算机和机器人交流。
CwC项目负责人保罗·寇恩在一份声明中表示：“现在，人类只是将计算机看做工具，这很大程度上源于我们和计算机之间横亘着的语言壁垒。CwC的宗旨是桥接这一壁垒，并鼓励科学家借助这一技术推陈出新，研发出更多能解决实际问题的新技术。”
研究人员指出，未来CwC有望大展拳脚的一个领域是癌症研究中的计算机建模。尽管DARPA研发出来的计算机现在能很快搭建出导致细胞发生癌变的复杂的分子过程的模型，但它们在判断这些模型是否值得进一步研究方面还是差强人意。如果计算机能更准确地知悉和把握生物学家的想法，它们的工作将对癌症研究人员更有用。寇恩说：“人和计算机各有所长，它们携手合作有望为癌症研究带来新气象。”
不过，DARPA的研究人员也表示，让计算机同人携手合作，知易行难。用语言表达观点是人类的天性，但交流活动却要复杂得多。
为了让计算机完成同人交流的任务，研究人员设计出了几种需要人机携手合作才能完成的任务。其中一个任务是“协作创作”，也就是让计算机和人携手编写出一个故事。在这个练习中，人和计算机轮流贡献句子，直到它们创作出一个短篇故事。寇恩说：“对人类来说，这只是一个小游戏，但对计算机来说，这是一个巨大的挑战。为了做好这件事情，机器必须很好地把握故事要表达的意思以及发展脉络，接着想办法用语言进行延展和表达。”
寇恩团队正在计划的另一个任务是所谓的“积木世界”，完成这一任务要求计算机和人能相互交流，使用积木造出一个结构。这个任务更加困难，因为计算机和人都没有被教导如何建造这个结构，它们必须一起想办法。
DARPA的研究人员希望计算机未来能做得比玩积木更多。如果这一点取得成功，CwC将大力助推机器人和半自动化系统领域的发展，因为这些领域目前使用的编程和预先配置界面并不能让人和机器进行简单的交流。DARPA的科学家表示，更好的交流技术有望帮助机器人操作员在操作前和操作中使用自然语言描述任务并向机器发出指令。而且，除了能让人类操作员的工作更加方便之外，CwC也会使机器人在遇到棘手问题时，能从人类那儿获得建议或者信息。
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由 一星 2015-05-03, 10:49
http://tech.qq.com/a/20150503/006229.htm
我国科学家发现新方法可使干细胞迅速增殖
科技日报刘苹 邹争春 陈磊2015年05月03日08:04分享
[摘要]相对常规培养方式，新的干细胞培养模式既能维持干性特征又能大规模扩增。可为多种疑难病的临床应用奠定基础。
细胞是原始且未特化的细胞，它是未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能的一类细胞。
干细胞在体外扩增培养过程中，其干性丢失是制约临床应用的主要瓶颈之一。第三军医大学大坪医院野战外科研究所第四研究室研究员、中国工程院院士王正国和研究员张波带领的科研团队，经过4年研究发现，采用微重力生物反应器内球形体培养脂肪源性干细胞，相对常规培养方式，具有更高的增殖能力、多向分化潜能和克隆形成率，为干细胞的临床应用提供了新的策略。相关研究近日刊发于美国《生物材料》杂志。
干细胞的体外大量扩增和干性维持是目前临床应用的必要前提条件。在传统的干细胞单层培养中，随着扩增传代次数增加或培养的时间延长，培养的干细胞逐渐失去自我更新能力、多向分化潜能和克隆形成率等干性特征，而且培养规模受限，严重制约临床应用和治疗效果。
维持干细胞干性的体外培养方法是当前干细胞研究领域的热点和焦点。科研团队结合三维球形体培养模式更接近体内的细胞微环境和微重力生物反应器能大规模扩增的特点，独创了微重力生物反应器内球形体培养的新的干细胞培养模式。实验结果表明，新的干细胞培养模式既能维持干性特征又能大规模扩增。动物实验结果证实，该模式培养的干细胞能更有效治疗肝衰竭。
张波介绍，他们研究的脂肪源干细胞来源广，特别是人们因塑身要抽出的脂肪，基本都当废弃物丢掉。脂肪中含有大量的间质干细胞， 而微重力生物反应器内球形体培养法能大规模制备高活性干细胞，为应用于临床治疗心肌梗塞、肝功能衰竭、肺损伤等多种疑难病症奠定了应用基础。
我国科学家发现新方法可使干细胞迅速增殖
科技日报刘苹 邹争春 陈磊2015年05月03日08:04分享
[摘要]相对常规培养方式，新的干细胞培养模式既能维持干性特征又能大规模扩增。可为多种疑难病的临床应用奠定基础。
细胞是原始且未特化的细胞，它是未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能的一类细胞。
干细胞在体外扩增培养过程中，其干性丢失是制约临床应用的主要瓶颈之一。第三军医大学大坪医院野战外科研究所第四研究室研究员、中国工程院院士王正国和研究员张波带领的科研团队，经过4年研究发现，采用微重力生物反应器内球形体培养脂肪源性干细胞，相对常规培养方式，具有更高的增殖能力、多向分化潜能和克隆形成率，为干细胞的临床应用提供了新的策略。相关研究近日刊发于美国《生物材料》杂志。
干细胞的体外大量扩增和干性维持是目前临床应用的必要前提条件。在传统的干细胞单层培养中，随着扩增传代次数增加或培养的时间延长，培养的干细胞逐渐失去自我更新能力、多向分化潜能和克隆形成率等干性特征，而且培养规模受限，严重制约临床应用和治疗效果。
维持干细胞干性的体外培养方法是当前干细胞研究领域的热点和焦点。科研团队结合三维球形体培养模式更接近体内的细胞微环境和微重力生物反应器能大规模扩增的特点，独创了微重力生物反应器内球形体培养的新的干细胞培养模式。实验结果表明，新的干细胞培养模式既能维持干性特征又能大规模扩增。动物实验结果证实，该模式培养的干细胞能更有效治疗肝衰竭。
张波介绍，他们研究的脂肪源干细胞来源广，特别是人们因塑身要抽出的脂肪，基本都当废弃物丢掉。脂肪中含有大量的间质干细胞， 而微重力生物反应器内球形体培养法能大规模制备高活性干细胞，为应用于临床治疗心肌梗塞、肝功能衰竭、肺损伤等多种疑难病症奠定了应用基础。
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由 一星 2015-08-26, 09:44
困扰人类的十大科学之谜 时间旅行可行么？
http://tech.qq.com/a/20150825/009488.htm#p=1
美科学家发现暗能量粒子特性像“变色龙”
腾讯太空2015年08月24日07:21
http://tech.qq.com/a/20150824/007008.htm
[摘要]加州大学伯克利分校的科学家认为暗能量粒子的质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙真空环境中，暗能量粒子可推动空间加速分离而膨胀。
原子干涉仪真空腔中的铝球试验装置，可验证暗能量粒子的变色龙特性是否真实存在
腾讯太空讯 据国外媒体报道，主流的宇宙学理论认为暗能量主导了宇宙的膨胀，但是我们对暗能量了解得相当肤浅，最新研究发现，暗能量很难被发现，是因为它似乎有意从时空中“隐藏”起来。这个理论被称为暗能量的“变色龙”猜想，加州大学伯克利分校的科学家认为暗能量粒子的质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙真空环境中，暗能量粒子可推动空间加速分离而膨胀，但在实验室中，我们却很难察觉其存在。
为了验证这个猜想，加州大学伯克利分校的科学家利用原子干涉仪进行了一项测试，使用铯原子和铝球验证暗能量粒子的“变色龙”特性，或者直接发现与暗能量有关的超轻粒子。1998年，科学家首次发现暗能量的存在，宇宙空间以前所未有的速度加速膨胀，显然在空间中存在一种看不见的力作用着，占据宇宙质能的68%。从那时起，暗能量就成了科学家研究的重点，因为它关系到宇宙膨胀的命运。
理论物理学家提出了许多假象来解释暗能量，2004年，宾夕法尼亚大学的理论物理学家认为暗能量粒子之所以没有被发现，一个可能的原因是它善于隐藏自己。暗能量粒子质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙虚空中，低质量意味着由长程力主导，高质量反之为短程力，因此暗能量粒子通过长程力让宇宙加速膨胀，推动空间分离，但我们在实验室内却很难观测到。
加州大学伯克利分校的博士后研究员保罗•汉密尔顿认为我们已经建成的实验装置能够探测到暗能量粒子的存在，通过微小的重力异常来发现它们。除此之外，欧洲核子研究中心和费米国家加速器实验室也在研究暗能量，目前科学家仍然在提高实验装置的灵敏度，以排除其他粒子的干扰，最新的证据表明，暗能量粒子的变色龙特点应该是存在的，或许有一天幸运的人会发现它。（罗辑/编译）
http://tech.qq.com/a/20150825/009488.htm#p=1
美科学家发现暗能量粒子特性像“变色龙”
腾讯太空2015年08月24日07:21
http://tech.qq.com/a/20150824/007008.htm
[摘要]加州大学伯克利分校的科学家认为暗能量粒子的质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙真空环境中，暗能量粒子可推动空间加速分离而膨胀。
原子干涉仪真空腔中的铝球试验装置，可验证暗能量粒子的变色龙特性是否真实存在
腾讯太空讯 据国外媒体报道，主流的宇宙学理论认为暗能量主导了宇宙的膨胀，但是我们对暗能量了解得相当肤浅，最新研究发现，暗能量很难被发现，是因为它似乎有意从时空中“隐藏”起来。这个理论被称为暗能量的“变色龙”猜想，加州大学伯克利分校的科学家认为暗能量粒子的质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙真空环境中，暗能量粒子可推动空间加速分离而膨胀，但在实验室中，我们却很难察觉其存在。
为了验证这个猜想，加州大学伯克利分校的科学家利用原子干涉仪进行了一项测试，使用铯原子和铝球验证暗能量粒子的“变色龙”特性，或者直接发现与暗能量有关的超轻粒子。1998年，科学家首次发现暗能量的存在，宇宙空间以前所未有的速度加速膨胀，显然在空间中存在一种看不见的力作用着，占据宇宙质能的68%。从那时起，暗能量就成了科学家研究的重点，因为它关系到宇宙膨胀的命运。
理论物理学家提出了许多假象来解释暗能量，2004年，宾夕法尼亚大学的理论物理学家认为暗能量粒子之所以没有被发现，一个可能的原因是它善于隐藏自己。暗能量粒子质量变化取决于周围物质的密度，在宇宙虚空中，低质量意味着由长程力主导，高质量反之为短程力，因此暗能量粒子通过长程力让宇宙加速膨胀，推动空间分离，但我们在实验室内却很难观测到。
加州大学伯克利分校的博士后研究员保罗•汉密尔顿认为我们已经建成的实验装置能够探测到暗能量粒子的存在，通过微小的重力异常来发现它们。除此之外，欧洲核子研究中心和费米国家加速器实验室也在研究暗能量，目前科学家仍然在提高实验装置的灵敏度，以排除其他粒子的干扰，最新的证据表明，暗能量粒子的变色龙特点应该是存在的，或许有一天幸运的人会发现它。（罗辑/编译）
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