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愛德華・威騰-跨越文理類組、科系障礙的男人

Last Updated on 2022-05-18 by 明心

在臺灣,多數人在高中階段就得面臨選擇,二元性的劃分將人們分割成文理兩類,到了大學升學時更加嚴重,選擇科系猶如生離死別,彷彿認定那便是命中註定的選擇

不知不覺地,限縮著自身未來發展的潛能與可能性……

根據呼懶科學研究指出,有87%的人沒聽過今天要談論的科學家,咱們的主角愛德華・威騰

但沒有關係,這不妨礙我們從他的經歷,省思我們對科系類組選擇的觀點。

延伸閱讀:五個問題,檢視羊群效應與你的盲從程度

選類組?我要當記者!!

愛德華・威騰(Edward Witten),出生在50年代的美國。

他父親是當時頗具聲明的理論物理學家,研究引力與愛因斯坦的廣義相對論,而愛德華・威騰從小,就常與父親在物理領域閒話家常。

若是在臺灣,他很可能會決定要就讀物理系,或者利用物理奧林匹亞金牌保送醫學系。

長大當記者

但很有想法的小威騰說:「我想做一個記者!或者政治家也不錯!」

所以,他去讀大眾傳播或政治系了嗎?

也沒有,他在1971年獲得文學學士的學位,主修歷史,輔修語言學。

耶?可不是說他是位科學家嗎?莫非是位社會科學家?

如果時光在此凝滯,或許這麼說也沒錯。

他在大學期間,他陸續在新共和《國家》雜誌上撰寫文章,1972年畢業後,參與了喬治・麥戈文的總統競選工作六個月。

愛德華 威騰
Edward Witten

也就是說,他親身親歷了兒時夢想的現實,我們不確定這樣的經歷,是否為他後來轉變志向的原因,但很確定的是此時的他,正如同青年時代的笛卡兒一樣,在迷惘中探問的自己的夢想是什麼。

延伸閱讀:笛卡兒的生命歷程:從玫瑰十字會到被你誤解的我思故我在

不斷再選擇的過程

他先在威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin–Madison)當了一學期的經濟學研究生,然後就休學了。

1973年,選擇普林斯頓大學(Princeton University)的應用數學系就讀,但很快就轉系成功,最終在1976年獲得物理博士學位。

1976年,也是頂尖物理學家海森堡過世的那一年。

選擇
你會如何選擇,人生的下一扇門?

量子力學的困境

海森堡是鼎鼎大名的「量子力學」大廈的建構者之一,但在當時這棟大樓還少了一個重要地基。

人類目前認為的宇宙四大基本力:電磁力、弱核力、強核力,以及相對強度最弱、作用範圍卻最廣的引力

前三者都已經被納入量子力學大廈之中,但人們遲遲未能找到將引力轉換為大廈地基的方法。

人們依舊只能使用愛因斯坦的廣義相對論,來說明「引力是什麼」,也有人嘗試將量子力學與廣義相對論混合,想藉此來描述「引力」。最後經由計算得出引力無窮大,一個難以解釋的結論。

量子力學和廣義相對論,似乎找不到結合的方法。

弦論的誕生

到了60年代末期,事情有了轉機。

1968年,歐洲核子研究中心(CERN),一位叫加布里埃萊・韋內齊亞諾(Gabriele Veneziano)的義大利物理學者,正在嘗試解釋強核力的各種性質。

忽然之間他發現,數學之王歐拉在200多年前,建構的一個函數:歐拉β函數。

歐拉β函數
歐拉β函數

就如同許多人常問的:數學有什麼用?

兩百多年來,沒有人認為歐拉β函數有什麼用處,但在200多年後,韋內齊亞諾發覺:歐拉β函數竟然能描述強核力的大多數性質

他將這個發現發表出去之後,物理界震動,但人們依舊是困惑的,因為雖然歐拉β函數好像能描述強核力,但是人們不知道為什麼可以這樣做。

大概經過兩年多的努力,物理學家們想到了解決方式。

將各種粒子的最基本狀態,當成各種方式震動的、非常非常非常微小的「一維的弦」。

於是,弦理論就此誕生!

孤獨的道路與超弦理論

但是,人們經過許多實驗觀察,發覺要以弦論預測實驗結果,會擁有許多詭異的矛盾,例如空間擁有26個維度、超越光的速度等等。

在同時期量子色動力學也有許多支持者,可以更準確地預測關於強核子的狀態,相較之下,弦理論似乎就微不足道了。

於是,弦理論被絕大多數科學家給拋棄了。但這個世界上,永遠都有不同的觀點,依然有少數人在默默研究著弦論。

1984年,始終堅持這條道路的約翰・施瓦茨(John Schwarz)和喬爾・謝克(Joël Scherk),他們簡化維度的概念,並引入超對稱理論-每個玻色子對應一個費米子,於是當初計算時產生的矛盾,似乎都可以解決了。

更重要的是:他們在這個過程中,找到了引力的解釋方法。

是的,原本只是用來解釋強核力的理論,在無意間蛻變,成為能巧妙融合量子力學、廣義相對論的絕世心法,也就是超弦理論。

這可能成為新物理誕生的曙光!

延伸閱讀:科學是什麼,可信嗎-你所認為的正確與真實,究竟是「什麼」?

尋找物理學的聖盃

我們能否使用一個完美的理論,解釋我們所身處的世界?

對於現今的物理學家而言,萬事萬物最基本的組成是宇宙四大基本力:電磁力、弱核力、強核力、引力。

那這四種基本力是什麼?

雖然擁有各自的解釋,但是依然沒有一個完美的理論,可以同時解釋四種力到底是什麼,但如今搭配超對稱理論後,由弦論進化的超弦理論,似乎擁有這樣的潛力。

通往物理聖盃的力量:統一宇宙四大基本力,也被稱為統一場論。愛因斯坦終其一生,只為尋找能描述統一場論的上帝方程式,超弦理論做得到嗎?

主角,就做主角該做的事

在這段時間中,我們的主角愛德華・威騰在做什麼呢?

主角該做的事情1:沒事玩玩數學

在當時,拓撲學的扭結理論(Knot theory)非常的熱門,許多新穎的扭結不變量被一一發現,其中最著名的,便是剛被提出的瓊斯多項式(Jones-polynomial)。

要知道,拓撲學是探討連續空間的抽象數學,相當的難以理解與想像。但就當眾多科學家還在嘗試理解這個新概念,準備前往新大陸去尋找寶藏時…..

愛德華・威騰站了出來,告訴所有人:噢~瓊斯多項式的扭結不變量呀?!有多少個3-流形(3-manifold),乘上多少個規範群(Gauge group),就能得出多少個類似的玩意……

一瞬間,新大陸通俗指南出現,問題好像變容易了,但這還不是最讓人無奈的。

最讓人無奈的是,他很快地又給出一套拓撲方法,能夠剪切流形,相當於把新大陸的重要資源一網打盡,而有些人連新大陸的船票都還沒買好呢!

你以為這就結束了?

主角該做的事情2:有事玩玩物理

當時的物理學家們,也在孜孜不倦的尋找物理學的聖盃,因此各式各樣的「超弦理論」被提出來,幾年期間就有好幾千篇的相關論文誕生。

到了90年代,愛德華・威騰又站了出來,這次丟出來的是轟動武林、震驚萬教的「M理論」,雖然這裡的M有膜、神秘、母親等意涵,但請不要誤會,它實際上是各種超弦理論的更進化版本。

威騰以極為精妙的數學論證,說明市面上各種超弦理論,只是他的「M理論」在不同條件下的某個結果而已。M理論就好像是一把萬用的瑞士小刀,而其他人的超弦理論,都只是其中一兩項工具而已……

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統一11維度與5種超弦理論的M理論

這件事情,也被稱為「第二次超弦(閒)革命」。

主角該做的事情3:無論有事沒事,該是領個獎的時候了

1990年,愛德華・威騰獲得了菲爾茲獎,具體得獎原因就不寫了,各位只要去看看延伸閱讀就知道原因XD。

延伸閱讀:菲爾茲獎 -讓人困惑的人類心智巔峰……

菲爾茲獎的無論是獲獎難度還是含金量,可說是比諾貝爾獎還高,那一定會有人好奇咱們的威騰,有沒有拿到諾貝爾物理獎。

沒有。

要知道即便是2022年,我們的實驗物理實際上還在驗證一百年前,愛因斯坦的理論。而諾貝爾獎一不頒給死人、二不頒給未經驗證的純理論,要等到能夠驗證M理論的技術發展成熟,說不定要等個500年才有辦法。

但無論有沒有這個諾貝爾物理學獎,愛德華・威騰依舊被許多人視為當代最多學術產出的物理學家。

一個經歷記者、政治家、歷史、語言學、經濟、應用數學,最後選擇物理之路,如果很小的時候就被「我應該要往哪條路走」所束縛,那這個世界應該會少了很多的精彩。

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12 Comments

  1. IL

    愛德華如果生於現今社會,很可能是一位成功的斜杠族、YouTuber等擁有多重身份。
    感謝版大分享勵志的名人故事,鼓勵大家無論專業學歷如何,都必須多嘗試,活出真我,施展不同才華。

    • 明心

      (ㄏ ̄▽ ̄)ㄏ ㄟ( ̄▽ ̄ㄟ)

  2. 嫺嫺

    版大的用詞很有趣「沒事玩數學、有試玩物理、有事沒事領個獎」,看到的時候噗哧的笑出來。台灣的學制的確很容易二分類組,看著名人的故事不求領獎😅,只求活著的時候闖出自己的一番天地。

    • 明心

      得獎,只是過程
      但我們常常將之視為,
      人生的結果……
      挺可惜的( ×ω× )

  3. BEN

    這篇文章很有深度阿~謝謝版主分享!!!

    • 明心

      哈哈~不敢當(*‘ v`*)

  4. 京翰

    這根本超斜槓的天才吧!
    又能夠面面俱到 而不是半吊子
    身為斜槓中年的我 向愛德華致敬!

    • 明心

      一再嘗試的過程囉~哈哈(✪ω✪)

  5. Gary

    這一位人物的人生經歷真豐富!看了他跨足了各個領域,覺得很厲害,也很振奮人心,讓我有想嘗試看看之前不敢接觸的事物。感謝版主的分享!

    • 明心

      (,,・ω・,,)

  6. pol

    我本人是文組中文系出身,是血統純正的文科生。個人感悟在台灣文組的男生真的比較少就業機會,就算有也很難平步青雲往上升。想轉組?還得通過數學這道高牆呢?哭哭

    • 明心

      嗯~這或許關係到社會的價值脈絡、
      性別與職業間的關係,
      以及教育中的選擇性…..
      挺複雜的議題呢….

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