誰是巴羅？

2020年9月26日，宇宙學家、英國皇家學會院士約翰·巴羅（John David Barrow）因結腸癌去世，享年67歲。

對一些人而言，巴羅的名字或許沒那麼熟悉。但借用保羅·戴維斯（Paul Davies）的話說，「一位真正偉大的科學家不僅會做出重大的技術貢獻，還會通過既有深度又有廣度的視野，重塑學科的概念圖景。而巴羅就是這樣一位科學家」。

巴羅的職業生涯跨越了宇宙學的黃金時代，在這一時期，宇宙學從科學上的「荒僻角落」，變成了主流的精準科學。巴羅正是其中活躍的參與者。同時，他也是一位科學的傳播者，一位出色的教育工作者。更重要的是，他是一位有趣、豐富而立體的人。

這裡有5個盒子，打開每一個盒子，你都能看到他在職業或生活中某個方面的故事。

光速（c）是299792458 ms⁻¹，重力常數（G）是6.674 × 10⁻¹¹ m³kg⁻¹s⁻²……它們通常都被稱為自然常數。這些基本物理量似乎在任何地方都是一樣的，好像也不會隨著時間的推移而改變。但真的是這樣嗎？

巴羅利用理論探索和天文實驗來研究這個問題，這也是他作為宇宙學家和理論物理學家的主要研究方向之一。

科學家曾希望找到一種「萬物理論」來解釋為什麼會出現這些特定的值。然而，如巴羅所解釋的那樣，近幾十年來，在弦理論等領域的進展表明，這些常數其實可以取任何值。這為科學家提供了一種研究動機，來探索這些常數究竟會不會在數值上發生變化。

巴羅與天文學家約翰·韋伯（John Webb）共同發起了一個觀測項目，研究遙遠宇宙中類星體產生的光。他們開發了新的技術來分析這些光，以測試在類星體附近某些常數是否與他們在（地球上的）實驗室中所得的相同。巴羅相信，天文學提供了一種更好的方法，來測試這些常數是否真的是「常數」，這比任何實驗室中的實驗都要好。而結果同樣令人驚訝。

宇宙學家能把宇宙變成實驗室，這是近代物理學的一大進步，也是更深入地理解宇宙的關鍵。

作為宇宙學家，巴羅對宇宙的歷史和命運很感興趣。他的另一個關鍵的研究領域是探索早期宇宙暴脹的模型。

主流科學界相信，宇宙起源於138億年前的大爆炸，根據廣義相對論，最初的宇宙「無限」緻密、「無限」熾熱。但巴羅認為，這對像他這樣的宇宙學家來說恰恰是個危險信號：「對某種『無限』的預測，往往是一種信號，表明用來進行預測的理論已經達到其適用範圍的極限。」這就是為什麼宇宙學家正在探索一些想法，可以將愛因斯坦的引力理論拓展來適應量子理論，從而更準確地描述宇宙的起源。巴羅的研究也包括了廣義相對論的替代理論，也就是所謂的修正引力。

在2009年的一次採訪中，巴羅介紹了一種聽起來更為奇異的可能——我們可能身處在一個泡沫多重宇宙中。大多數宇宙學家相信，我們的宇宙在大爆炸後最初的幾分鐘內，在以驚人的速度膨脹，也就是暴脹。這種暴脹理論經受住了迄今為止設置的所有檢驗，觀測和理論之間具有很好的一致性。

但巴羅表示，一些科學家正在進一步推進這個想法，探討這種暴脹是否會持續下去。早期的膨脹可以在宇宙的每個部分自我延續。因此，一片區域將會驟增，在它裡面又會有另一個小部分突然再次經歷驟增。它就像泡沫，其中每個氣泡都會產生更多氣泡，而這些新產生的氣泡也會膨脹。泡沫中的每一個氣泡，都可以看作是一整個宇宙。

巴羅不僅是一位科學家，還是一位優秀的科學傳播者。他經常參與公眾演講，並把對科學的理解以及哲學的思考留在了自己的作品中。巴羅最具代表性的作品之一來自1986年。當時，他與美國宇宙學家弗蘭克·提普勒（Frank Tipler）合著了《人擇宇宙學原理》（The Anthropic Cosmological Principle）。

在這本書中，他們用以下兩條論述重新定義了人擇原理：

• 所有物理量和宇宙學量的觀測值可能是不相等的，但它們具有的值受到了以下條件的限制，即存在碳基生命可以進化的地方，並且宇宙的年齡要足夠長，生命已經發生了進化。
• 宇宙必須具有某種特性，在歷史的某個階段允許生命在其中發展。

雖然這聽起來與先前人擇原理的論述相似，但放在一起卻有很大的不同。它們背後代表的含義是，「宇宙必須允許碳基智慧生命的存在，沒有生命發展的假想宇宙是不可能的」。

這種對人擇原理的重構非常具有影響力，同時也頗具爭議。在書中，兩位作者還更進了一步，提出了對人擇原理的不同詮釋，包括「宇宙被設計的目標是產生和支持觀察者」；「觀察者是宇宙形成所必需的」，以及「一組具有不同基本定律和常數的宇宙集合，是我們宇宙存在的必要條件」。

這些描述中的任何一個場景，都能為想像力帶來一場迷人的盛宴，但它們也代表著邏輯上不可思議的跨越，都對宇宙目的以及觀察者與現實之間的關係做出了大膽的假設。當然，我們還不知道，這種假設是否真的正確。

在科學研究之餘，巴羅更加不遺餘力地推廣科學，並參與科學教育。從1999年起，他的一個重要身份便是劍橋大學千禧年數學計劃（MMP）主任。

MMP是一個面向在校學生、教師以及公眾的數學教育和推廣項目，每年會與成千上萬名學生和教師合作。在MMP中，還有一個重要的部分——Plus線上雜誌，其中涵蓋了大量與數學相關的話題，也是目前數學線上雜誌中頗具影響力的代表。

巴羅始終鼓勵同事探索和嘗試新的方法。2006年，他領導的MMP獲得了女王周年獎（表彰英國大學和學院進行的創新與公益工作的獎項）。而巴羅個人對體育的濃厚興趣，也推動了MMP與2012年倫敦奧運會教育計劃之間的合作。

在理論物理和數學領域之外，巴羅的好奇心似乎可以把他帶到任何地方。在與巴羅接觸過的人的回憶中，他對一切事物都懷抱著極大的好奇和熱情。

巴羅酷愛運動。年輕時，他曾是一位中長跑運動員，已經達到了奧林匹克的水準。他在體育上的興趣廣泛，喜歡分享許多關於運動的數學見解，無論是跑步還是體操，或者英式橄欖球。他甚至專門為體育寫了一本科普書（100 Essential Things You Didn't Know You Didn't Know About Sports）。更有意思的是，他還通過數學發現了一種新的賽艇運動員的排列方式。

據保羅·戴維斯回憶，巴羅非常時尚，衣著總是很考究。他也是一位美食鑑賞家，和他一起旅行總少不了口福。巴羅還很喜歡發表有趣的言論，腦子裡總有許多幽默故事可以分享。

巴羅的學術和寫作延伸到藝術理論、音樂學、歷史、哲學甚至宗教。他和家人都非常熱愛義大利，總是喜歡去那裡旅行度假。巧合是的，也正是在義大利，巴羅的另一個非凡的成就達到了頂峰——他創作的舞臺劇《無窮大》（Infinities）在米蘭舉行了首次公演，而這部戲劇也獲得了義大利Premi Ubu戲劇獎。

誠然，很難僅僅用簡單的幾個方面就概括一位科學家豐富的一生。如劍橋大學的悼文所言，「他的智慧和洞察力讓許多人受益良多，而從此我們再無法感受到他的溫暖和魅力」。

圖片來源：

文首圖：Tom Powell/University of Cambridge

類星體：ESO/M. Kornmesser

多重宇宙：https://openclipart.org//detail/244585/orbis

參考來源：

https://plus.maths.org/content/JohnBarrowStoriesOfUniverse

https://www.scientificamerican.com/article/in-memoriam-john-d-barrow/

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/10/01/what-can-the-simple-fact-that-we-exist-teach-us-about-the-universe/#623bb6c1eda5

https://telescoper.wordpress.com/2020/09/27/r-i-p-john-d-barrow-1952-2020/