Polchinski自傳的一些筆記

02-09

2017年的「基礎物理學突破獎」頒發給了三位弦理論家，共享300萬美元。三位獲得者分別是Joseph Polchinski，Andrew Strominger和Cumrun Vafa，以表彰他們在弦理論及其對黑洞、宇宙的意義方面取得重大突破。實際上，在2015年，Polchinski就已經患了腦癌（他自己寫為brane cancer），做了好多次手術，喪失了研究理論物理的能力。他寫了一本自傳，今天貼到了arxiv，[1708.09093] Memories of a Theoretical Physicist，裡面有很多有趣的故事。我分享在這裡。

Polchinski他從小就有超常的智力。六歲時就痴迷於閱讀科學畫報，所以做錯事受到的懲罰，就是不給他買最新一期的科學畫報。他中學時所學習的最高級的數學是高等代數，由他們學校的足球教練授課。這自然不能滿足他的求知慾，於是就去大學裡旁聽微積分，卻大受打擊。後來自學群論，也沒有成功。於是高中有兩年沒有學新的數學。他業餘喜歡讀科幻小說，下國際象棋等等。去加州理工上大學後，完全被物理迷住了，於是再也沒有碰過棋盤。

在加州理工期間，費曼是他的偶像，索恩是他的新生導師，他的同學Zajk是天才的物理少年，剛剛入學，就已經讀完了三卷本的費曼物理講義。在同輩壓力下，他瘋狂的學習物理，並參與到科研實習中去。在伯克利念博士期間，他選擇了一個爆難的題目，結果一篇論文都沒有發表，只寫了一篇畢業論文就畢業了。還好，在導師的強力推薦下，仍舊獲得了斯坦福的博士後職位。第一個博後，兩年期間也只寫了3篇論文。但仍舊獲得導師強力推薦，拿到了哈佛大學的博後職位。他哈佛的博後老闆見到他的第一句話是，哦Polchinski，我知道你是那個不喜歡寫論文的傢伙，讓我們開始寫點論文吧。於是，兩個月後他在哈佛的第一篇論文就完成了。這之後他才開始持續的產出研究論文。在回憶他早期的這幾篇論文時，通常的口吻都是，這工作三十五年來只被引用了三次……

他的助理教授是在德州大學奧斯丁分校拿到的，屬於溫伯格領導的研究組。那裡有很多人研究弦論。他當時指導了不少中國學生。在提到一篇與學生合作的論文時，他很有歉意，因為他沒有按照字母順序把學生放到第一作者，而是自己作為第一作者。因為他做得太快了，把絕大部分工作做完了，論文也幾乎是自己寫完的。他後來反思，這樣對學生並不好，無法讓學生得到充足的訓練，他們拿不到足夠的學術上認可。他在德州帶的最初三位學生都轉行沒有繼續做物理了。實際上，後來他在D膜上的突破，革命的種子就是埋藏在德州的這幾篇與學生合作的論文中。可惜他太過於害羞和內向，並沒有到處宣傳自己的工作，讓他人關注，否則他對物理學的推動力會更早體現出來。

Polchinski也做過一些與科幻有關的研究，比如說跟蟲洞時間旅行有關的Polchinski悖論和超光速通訊的EPR電話。溫伯格為了探尋量子力學是否必然是線性的，構建出了一個一般性的非線性方程，可以與實驗相比較。為了滿足實驗數據，方程的非線性必須很小。Polchinski 研究之後發現，如果量子力學是非線性的，那麼EPR悖論中的超光速信息傳遞將會是不可避免的。如果要想避免這個問題，那麼量子力學的多世界圖像中，不同的波函數分支（世界）之間就不可避免的能夠通訊。也就是說溫伯格的非線性量子力學方程將允許我們建造出EPR電話，實現超光速通訊，或者可以做出Everett電話，實現不同世界分支之間的通話。讀者們，請嘗試一下，看看你能否找到Polchinski證明超光速通訊EPR電話的思路。

經歷了幾年在德州大學奧斯丁分校溫伯格研究組的助理教授生涯，他搬到了UCSB。Polchinski一直確信自己很聰明，研究物理學，是希望能夠回答世界最基本的問題。但是1988年36歲時，他發現自己仍舊沒有做出任何改變理論物理學發展方向的工作，與同輩人比如Witten相比，他對物理學的貢獻不值一提。於是他決定寫一本弦論的教科書，這本書花了他八九年才寫完。在他四十歲之後，寫書的過程中，他有關D膜的論文終於震撼了弦論學術界，促成了第二次弦論革命。D膜理論又促成了全息對偶、M理論等。後來他又寫了弦多重宇宙理論和黑洞火牆，都震撼了整個領域。正當他處於研究黑洞火牆的高產期時，腦癌擊垮了他，終止了他的學術生涯。

如果Polchinski在四十歲時就患上腦癌，失去科研能力，那麼他也不過就是一個優秀的理論物理教授。可是四十歲之後，他終於爆發出無與倫比的創造力，成為一代宗師。真可謂是大器晚成！他在回顧自己的研究風格的時候，說自己對於熱門研究都是跟得很慢的。那些所有人都能做的題目他不會去做。一般都是等風潮過去後，他去看看有沒有遺漏的好東西。但不要以為接近40歲還沒有發表重要學術論文你，也能成為下一個Polchinski，他可是被溫伯格和Witten都稱為自己見過的最聰明的人。