貝裡幾何相位是幾乎所有的理工科學生都會接觸到的概念。貝裡幾何相位的提出者,英國布裡斯託大學教授麥可·貝裡(Sir Michael V. Berry)因此而聞名。12月13日,他獲頒復旦中植獎。今天,他遠程發表了獲獎感言,不論是貝裡相位還是其它的什麼成果,都是人類所有成果的結晶,他的貝裡相位的靈感就來自於一次講座後的聽眾提問。這也和為什麼人類打破偏見的交流互通是如此重要的原因。
以下為他的講話原文:
非常高興由於發現幾何相位而獲得「復旦-中植科學獎」。今天並非適合進行技術詳解的場合,因此我只談有關它的三件事。
這是一種方法,使得振動的相位,比如量子波,可以隱藏它曾做過什麼的記憶。這是一種相同幾何情形下的量子物理應用,可以讓四腳朝天的貓安全著陸,或者幫助我們在狹窄的空間倒車入庫,這更是一種關聯的想法,將不同領域的現象聯繫起來,比如分子能量、量子材料、光學顯微、微小生物的遊動,甚至是我們消化食物時胃的蠕動……這些關聯十分重要,就像我已故同事查爾斯·弗蘭克爵士所說:物理不僅僅涉及事物的本質,更是有關事物本質的相互關聯。
讓我告訴你一些有關理論物理的內容。
這是一種奇怪的活動:我們夢想著、注視著電腦屏幕上的等式,或者胡亂地進行著計算,但是我們的技藝卻能描述我們外部物理世界的方方面面。這被稱為自然科學中數學的不合理有效性,我並不認為這是不合理的。因為我們大腦的能力是有限的,所以隨著人類的進化我們最新的理論發現應該包含最前沿的數學,這一點是合理的,而且棒極了。
雖然我們三位獲得該獎項,但是這有獎項認可的是許多人的研究。在任何情況下,我們的發現無論是合作還是獨立完成,都源於他人的啟發、發展或見解。我通常是論文的唯一作者,但是,我所有的論文都來自於我閱讀過的資料、聽過的講座、同事之間的探討,或會議上偶遇之事。這種直接或間接的相互作用就是科學如此成功的原因。在某種意義上,這些成果是人類群體智慧的產物。
而幾何相位,有一個複雜的歷史,涉及許多人,並且可以追溯到1830年。
當我在1983年發現幾何相位時我對它一無所知。我的靈感是從我報告後的一個提問引發的。當時人們對混沌理論很感興趣。在我的報告中有一個關於量子混沌的技術細節。我提到它只在沒有磁場的情況下適用,當時羅納德·福克斯提出了一個問題:如果有磁場時會發生什麼呢?
經過數周的苦思冥想後,我發現答案就是幾何相位。它源於一個提問,但我需要科學背景。就像帕斯卡寫道:機會總是青睞有準備的人。
同樣重要的是我們的研究環境。對我來說半個多世紀以來,布裡斯託大學,尤其是物理系和我的同事們一直給予我支持。另一個「環境」的重要組成部分是旅行,我去過許多國家,包括很高興越來越頻繁地造訪中國,國際之間的聯繫一直是知識和商業生活的一部分。
與國際貿易一樣,我們共同的科學標準和實踐,鼓勵各國政府和不同生活方式的人們和平共處,交互必不可少的,但還遠遠不夠。為了理解這個世界,我們需要長期的、安靜而高度專注的研究:當人類的思維天馬行空之際,可以帶來靈光乍現的思想碰撞和融合,並且最終演化成成熟的理論體系。
這種「頓悟的基本粒子」,我稱之為「理解子」,它描述了一個神奇時刻,正是在這個時刻,一直以來被認為晦澀難懂的內容變得清晰明了。但是,所有的粒子都有對應的反粒子,所以「理解子」還有不受歡迎的「反理解子」。有時候,今天的失望情緒會湮滅了昨天的理解子。
在疫情期間,網際網路和視頻會議可以幫助我們進行遠程交流,但終究與面對面交流不同。然而,這樣也帶來好處:在疫情期間我們可以享受很多獨處的創造性思維時間,威廉·莎士比亞也是如此,他在瘟疫肆虐的20年裡寫下了最偉大的劇本。當時,英格蘭的劇院關閉了78個月;艾薩克·牛頓也是如此,1665年疫情期間,他遠離劍橋,並在家中自我隔離時在物理學和數學領域取得了重大發現。
能夠獲得復旦大學和中植企業集團的認可,並能與其他兩位傑出的科學家一起分享,我感到非常榮幸和高興,謝謝大家!
編輯:李晨琰
責任編輯:姜澎
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