半个世纪以来，弗朗克·维尔切克一直身处理论物理学的前沿。他希望解开物理学的奥秘，并帮助人们理解世界是如何运作的。

2016年，维尔切克来到中国，成为李政道研究所的创始所长。在他看来，科学是全球的追求，而上海已为成为世界领先的科学活动中心作好准备。

弗朗克·维尔切克 2004年诺贝尔物理学奖获得者，李政道研究所创始所长、首席科学家。 1970年获芝加哥大学学士学位，1972年获普林斯顿大学硕士学位，1974年获普林斯顿大学博士学位；曾供职于普林斯顿高等研究院和加州大学圣塔芭芭拉分校理论研究所，并担任麻省理工学院物理系讲席教授。

今年11月，弗朗克·维尔切克在上海交通大学开设了连续10天的讲座，谈论理论物理中的前沿问题。他的出现引发了无数学子“追星”。每次讲座结束，现场听众都持续地提问，毕竟谁都不想错过向诺贝尔物理学奖获得者提问的机会。

作为一名理论物理学家，维尔切克50多年来一直在试图揭开物理的面纱，他的见解和思想引发了多项革命性的科学发现。

正是因为这些对科学的阐述，维尔切克获得了备受瞩目的奖项——2022年坦普尔顿奖。这是世界上奖励金额最高的年度个人奖项之一，奖金超过130万美元。根据坦普尔顿基金会的声明，该奖项颁发给那些“利用科学的力量来探索宇宙最深层次的问题以及人类在其中的地位和目的”的人。

半个世纪以来，维尔切克的思想和见解几乎触及了理论物理学的每一个角落。

他因对强核力的理论描述而获得2004年诺贝尔物理学奖，该理论现已成为标准模型的基石。1972年他完成这项研究时，年仅21岁。

1978年，他预测了一种被称为轴子的新型粒子。虽然轴子尚未被发现，但它是对暗物质的主要解释之一。暗物质是一种神秘物质，构成了已知宇宙中的大部分物质，尽管它的重量是电子的数十亿分之一。

最近，他又引入了时间晶体（一种可以在不消耗任何能量的情况下维持不断周期性变化的物质相）和任意子（当位置交换时具有奇怪行为但只能存在于二维空间中的粒子）的概念。

“在我看来，这些都是可以获得诺贝尔奖的发现。”他的朋友兼同事、瑞典乌普萨拉大学理论物理学教授安蒂·涅米说，“我想说，他是少数几个可以轻松获得第二次诺贝尔奖的人之一。”

“我们拥有巨大的资源，”维尔切克去年在一次线上演讲中说，“与宇宙相比，我们很小。但从精神能量来看，世界很大，但你并不小。”

今年，维尔切克已经72岁了，但他觉得自己还很年轻。他爱笑，采访过程中也充满了笑声。他列出了十几个正在进行的物理项目，他最常用来形容自己工作的词是“有趣”。

维尔切克的朋友和学生形容他是一位善良而慷慨的科学家，他对这个世界的美丽和神奇从未失去孩子般的好奇心。他对物理的感情便是一种永不枯竭的好奇。

物理学的奇迹之处在于它描述了现实世界

上观新闻：在很多场合，您都谈到了自己的家庭。父母的智慧如何影响了您的成长及科学生涯？

弗朗克·维尔切克：我的祖父母从欧洲移民到了美国。这是一个典型的移民家族的故事：每一代人都非常重视教育，真切地希望下一代做得更好，有所进步。尤其是我的父亲，他非常投入地让我接受教育，希望我从事某种需要动脑而不是动手的工作。

在广播和电视发展的早期，我父亲是一名修理工，我们的家就像一个电子博物馆。但随着技术的发展，他总觉得自己正在采用其他人发明的办法，他希望我能创造一些新的想法。

我母亲对科学的含义并没有很深的了解，她希望我能够治愈癌症，父母对我的期望都很高。后来，在学习的过程中，我发现我确实会经常想要发明一些新型的小玩意，所以我选择了数学专业，并投身于物理研究。

我生活中非常重要的一部分是思考如何改进我们对世界的基本描述，这很有趣。你可以以一种有规则的方式去尝试非常富有想象力的想法，并学到令人惊讶的东西。如果你对数学感兴趣，那么这就是一个很棒的游乐场。

2004年诺贝尔奖获得者进行演讲    新华社照片，斯德哥尔摩，2004年12月8日

上观新闻：您21岁完成的研究就获得了诺贝尔物理学奖，是非常伟大的成就。您选择物理研究时，预料到了吗？

弗朗克·维尔切克：只能说一切都是自然发生的，我当时只是想研究一种强大的力量。

根据我们目前的理解，自然有4种基本力：引力、电磁力、电力和重力。但在20世纪，当物理学家开始研究原子的内部，特别是原子核心（原子核）内部发生的事情时，他们发现这些力根本不足以解释正在发生的事情。你还需要两种不同的新力量，这些力量被富有想象力地称为强力和弱力。

强力是将原子核结合在一起的力量，在更深的层次上，当我们更多地了解它时，我们了解到原子核、质子和中子的组成部分实际上并不是基本粒子：基本粒子是构成质子和中子的夸克和胶子。因此，强力是自然界中作用于夸克和胶子之间的最强大的力。

当我还是一名研究生时，还没有关于强力的像样的理论。没有任何东西可以与牛顿的引力方程、爱因斯坦的广义相对论或麦克斯韦的电磁学方程相媲美。所以我觉得应该想象出关于强力的方程，这是物理学的美。

对我来说，物理学的奇迹之处在于，你通过玩转方程、绘制图表、进行计算等在不同层面的世界中工作，实际上都是在描述现实世界。

上观新闻：您的这句话颇有些哲学的意味。

弗朗克·维尔切克：物理学家一直都是哲学家。事实上，从历史上看，古希腊哲学和自然科学的起源都涉及同一群人。像毕达哥拉斯、泰勒斯和柏拉图这样的人并不认为自己是哲学家或物理学家，他们两者都是。他们从一开始就以某种方式共同解决了这两个学科的主要问题。

近年来，物理学变得更加复杂，并且已经与学术哲学分离。学术哲学本身就是一门学科，有自己的技术和学术文献体系等。然而，物理学家在精确、准确和深入地理解物理世界方面取得了许多进展，我认为这并不妨碍他们解决经典的哲学问题。相反，我认为这赋予了他们权力，使他们能够对已经成为传统哲学的问题带来新的见解。

许多物理学家不想这样做，要么是因为他们忙于物理学，要么是因为他们不敢。但我认为物理学家同时成为哲学家是完全合适的。事实上，我认为他们应该如此。因为我们在物理学中学到的关于物理世界的许多想法都是非常令人惊讶的，你无法从日常经验中猜到，所以有些东西可以给哲学家启迪。特别是量子力学，它实际上是我们所说的现实的巨大扩展，它需要调整你的思维方式。对我来说，一个不懂量子力学的哲学家就像一个双手被绑在背后的游泳者。

美不仅是科学的副产品，还是世界运转的基本原则

上观新闻：您刚刚提到，方程是一种物理学的美，您之前也说过，物理学家对宇宙的描述不仅准确无误，而且似乎具有内在的甚至令人惊讶的美。物理学的美，美在哪里？

弗朗克·维尔切克：对我来说，物理学的美丽首先植根于法则的对称性——一个精确但近乎神秘的概念。正如圆可以绕其中心旋转任意角度，改变其每个点的位置而不改变其形状，对称定律适用于变化的情况，而且不会改变或失去有效性。

物理定律之美的第二个来源是它们的生产力——我称之为它们的繁荣。仅仅少数基本原理就会产生惊人的丰富成果——物理世界中的一切。用德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹的话来说，它们回馈的远比我们投入的多。

我越来越意识到我的整个成年生活一直在担心量子理论的美和自然的美。我们对世界的感知如何与我们对美的感知相匹配，变成了一个谜题。

诺贝尔奖得主维尔切克讲解获奖发现    新华社照片，路透，2004年10月6日 

上观新闻：您用了“担心”这个词，为什么这会成为物理学家担心的事情？

弗朗克·维尔切克：因为它还没有完成。我们对世界的描述很美丽，但也有很多未解决的问题。为什么会这样呢？美是一回事，世界运转的方式又是另一回事。事实上，当我开始与人们讨论这个问题时，他们常常感到困惑。美是人们的主观感受，而科学是客观的：它们截然不同，却建立了深厚的关系并彼此欣赏，这后面还有很多谜团等待我们去解开。

上观新闻：美是主观的，这是一种普遍的观点，真正令人惊讶的是这种主观感觉对物质世界有某种牵引力。

弗朗克·维尔切克：是的，我认为“美”这个词可以用于很多事情。我认为它们的共同点是美丽的事物、美丽的经历，是我们都想要拥有的东西，是有价值的东西。

当我第一次被物理吸引时，我真的不知道它会有多么美丽。但如果我回想起我的童年，我最早的记忆就是把东西拆开，然后把它们放在一起。我的科学生涯中最重要的几个事件都是由想要让事物变得美丽而驱动的，不是以一种模糊的方式，而是以非常具体的方式。

我记得有一个神奇的时刻，当时我参加了研讨会，讨论的物理问题非常深奥，很多人都不太理解。但后来我尝试写一个方程式，试图去捕捉它应该如何工作，而这个方程几乎是它自己写出来的。因为它是如此漂亮，以至于我知道它一定是正确的，结果证明这是一项非常重要的研究的关键，现在它仍然在物理学中产生影响。美不仅仅是科学的副产品，还是世界运转的基本原则。

科学在技术方面取得了成功，但它应该对文化产生更大的影响

上观新闻：除了物理研究外，您撰写了多本科普书，并为《华尔街日报》月刊撰写“维尔切克的宇宙”专题，还定期举办科普讲座。科普是科学家的责任吗？

弗朗克·维尔切克：一些科学家满足于生活在舒适的科学世界中，而让其他科学家将他们的工作推广给更广泛的公众。但物理学家也有为普通读者写作的伟大传统，包括斯蒂芬·霍金、理查德·费曼、布莱恩·格林和丽莎·兰德尔等。

青少年时期，我也受到了早期一代科普作家的启发，其中包括伯特兰·罗素、赫伯特·乔治·维尔斯和阿尔伯特·爱因斯坦，我决定加入他们的行列。

也有人问过我：为什么要花这么多时间和精力与公众沟通，而不是与可能更欣赏你的数学推理和想法细节的科学家同行沟通呢？我认为，尽管科学在技术方面取得了成功，但它可以而且应该对更广泛的文化产生更大的影响。

上观新闻：您阅读的哪些书让您决定加入科普作家的行列？

弗朗克·维尔切克：伽利略的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，即使不考虑其科学和历史的重要性，作为文学作品也是精彩而有趣的。正是这本书给伽利略带来了麻烦，但我们应该感谢他勇敢地提出问题，这些问题确实触动了人们。

第二本，查尔斯·达尔文的《物种起源》。它不仅仅是一本通俗读物。它是独立的、以简单的散文写成的，很适合普通读者。

第三本，迈克尔·法拉第的《蜡烛的化学史》。这是他在皇家学院所做的圣诞节演讲之一。蜡烛的燃烧精彩地揭示了令人惊讶的事实和复杂的结构。我认为它展现了惊人的创造性思维，通过精心设计的实验探究细节并探求其根源的特殊性。

如果可以的话，我还会提到本杰明·富兰克林的科学著作，尤其是他写给柯林森的关于电的信，以及欧文·薛定谔的《生命是什么》。

上观新闻：有人说，原以为您会是终身理论家，如今却变成了实验科学家。您正在往实验的领域转变吗？

弗朗克·维尔切克：那是因为我在亚利桑那州立大学开设了一个实验室，目标是将人类的色觉扩展到新的维度。

在某种程度上，我会希望人类在视觉上更像螳螂虾，它们可以通过多达16个通道（包括紫外线和偏振）看到它们所居住的世界，从而获得更丰富、或许更美丽的视野。

我最近很热衷于将不同领域前沿的线索编织在一起，乐观地推动更深层次的发展，并且玩得很开心。当今的科学领域中充满了科学家和人文学者之间的对话和互动。新知识的前沿是跨越传统学科界限合作的产物。我相信，新知将在不同研究背景的科研人员一起解决具体问题时碰撞产生。

中国对科学研究和知识有着巨大的渴望

上观新闻：您为何决定来到中国并创办了李政道研究所？

弗朗克·维尔切克：对我来说，这是一个非常重要的项目，旨在以有价值的方式将中国带入国际科学界。我觉得中国对科学研究和知识有着巨大的渴望。科学是全球的追求，需要更多的人才去支持创新性研究，科学社区也需要吸引大量的人才，而中国就是全球科学社区的一部分。

来到这里之后，我才真正见识了中国的效率和上海的速度。2016年我第一次到浦东参加李政道研究所的动工仪式时，看到的还只是荒地和杂草。2021年上海交大125周年校庆之际，大楼已经建成，科学家们正式进驻，越来越多的国际知名学者也陆续加盟。

如今，上海离成为全球向往的顶尖科学精英集聚地已经越来越近了。上海是一个伟大的城市，有着蓬勃的经济和大型国际活动的历史积淀，它已准备好成为世界领先的科学活动中心。

中国公众对科学也有着极大的兴趣，有许多有才华的人和渴望学习的学生，他们关心学术系统的建立和科学生产力的资源配置，我们也希望为年轻的研究者营造利于创新、专注科研的学术氛围。

维尔切克在浦江创新论坛发表演讲 邵剑平 摄

上观新闻：成为集聚全球智慧的人才高地，才能使上海成为具有全球影响力的科创中心。

弗朗克·维尔切克：吸引最好的人才，并不是一件容易的事，需要耐心和运气。李政道研究所的建设速度非常快，但更多硬件之下看不见的东西，才是一家国际化科研机构的魅力所在。在研究所的创建和发展方面，上海市政府和上海交大给了我们很大的支持。

目前的李政道研究所已经非常国际化。它的运行机制和模式与我所了解的任何一家中国的传统机构都不一样。不过，要保持并优化这种“不一样”，仍面临诸多挑战。

科学研究需要的是开放、包容以及相对透明的环境，随着国际化人才越来越多，研究所是否能营造足够包容的氛围，能否有效弥合各个国家、各个领域学者之间的文化差异，这些问题都迫切需要解决。上海在这些方面做得不错，我们正在从国际学者的反馈中不断学习。

上观新闻：您认为，如今科学面临的挑战是什么？

弗朗克·维尔切克：目前科学面临的最大挑战之一，我认为是在方程式中找到自己。我们知道如何设计晶体管，我们知道新陈代谢的分子基础，但我们并不能以同样的方式真正了解心灵的分子基础。对我来说，理解更复杂的新兴结构，尤其是思想如何从物质中产生，是当今最令人着迷和最具挑战性的科学前沿之一。我们还没有答案，但我们正在努力解决它。

上观新闻：几十年来，创新一直是一个流行词，现在仍然如此。您如何看待创新这一概念以及它在今天的含义？发现、发明和创新有何区别？

弗朗克·维尔切克：我认为我们生活在一个非常特殊的时代，因为我们拥有电子、微电子、计算机技术和电信等通信手段和思维辅助工具。有了所有这些东西，人们可以更有效地交流思想。人们可以聚在一起思考。另一方面，因为技术非常强大，我们可以根据想象力和计划来设计事物，并确保它们能够发挥作用，这就是创新——爆炸性地扩展我们对世界的知识，以便在各处进行改进。

对我来说，作为一名物理学家，我感到非常自豪的是，如此多的创新源于对物理世界和现实的深刻理解，而这些创新最初是由那些只是对物理世界如何运作感到好奇的人们提供的，特别是，我们正在谈论的量子世界。

如果没有20世纪对物理学产生的深刻理解，所有的微电子学、晶体管、半导体等都不会存在。而我们还没有耗尽对世界的深刻理解所带来的潜力。

创新与科学发现之间的关系，我认为它们是互相映衬的。从很多方面来说，基础科学正在为创新开辟新的可能性。科学研究是不断创新的，是一项长期的由好奇心驱动的事业。

上观新闻：您对未来社会的长期期望是什么？

弗朗克·维尔切克：审视大历史会增强宇宙乐观主义。日常生活中，你可能会遇到困难，但如果你看看总体趋势，就会发现这些困难也会起到积极的作用。我们作为一个物种不断探索，就能拥有一个真正辉煌的未来。我将其视为我余生使命的一部分，尝试引导人们走向值得的未来，而不是偏离轨道。

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  诺奖得主弗朗克·维尔切克：不懂量子力学，有时就像双手被绑在背后的游泳者