劍橋大學驚現神級藝術生,高中退學自學物理,竟推翻相對論......

2019-12-17   超級數學建模

我本來只是想

安安靜靜畫畫


離2020年還有14天,你年初定下的小目標都實現了嗎?



沒實現也沒關係,說不定明年也一樣實現不了呢?


為了傳遞更多正能量,所以在今天,超模君給大家講一講物理界的「楊超越」、逆襲界的戰鬥機:約翰·莫法特



二戰下的窮困藝術生


1932年,約翰·莫法特出生在丹麥的首都——哥本哈根。


父親喬治·莫法特是格拉斯哥的音樂小號手,母親是丹麥的舞蹈演員。或許是這個充滿藝術氣息的背景設定,為莫法特的未來埋下伏筆。


然而,還沒來得及在童年大放藝術光芒,莫法特就被捲入戰爭所帶來的動盪之中。



1938年,丹麥瀰漫著戰爭的迷霧。莫法特的父親隱隱約約有一種預感,他感覺丹麥將在不久後被德國入侵。不怕一萬就怕萬一,為謹慎起見,父母最終決定帶著莫法特搬到倫敦。


果不其然,二戰的戰火在隨後幾年裡逐漸蔓延至歐洲各地。而那段時間為了躲避戰爭,莫法特共搬過4次家,轉了13個學校。按他的說法,學校在昨天還好好的,今天就有可能被炸了。


雖然說莫法特也想好好學習,出人頭地,但這學校附近隔三差五的就被炸一波,他想頂也頂不住啊。


以至於莫法特讀中學時,班級排名就被鎖定在倒數的位置。可以說,他的數學和物理學科已經沒有任何退步的空間。



儘管戰火紛飛的求學道路十分艱險,但幸運的是,他還是在二戰的戰爭夾縫中生存下來了。


1948年,莫法特終於在哥本哈根的Kaptain Johnson中學順利畢業。


按照一般劇本發展,接下來肯定就要去讀大學了。但受二戰的影響,如若你要上大學的話,就必須通過預科學校的面試。


然而,在這決定命運的面試中,上帝卻為數學成績倒數的莫法特安排了一位數學家。不難想像,整場面試下來,留給莫法特的只有譏嘲和質疑。

「約翰 · 莫法特同學,數學家這個職業,我保證你做不到。」


就這樣,莫法特的大學夢被扼殺在搖籃當中。


更不幸的是,莫法特還沒來得及接受不能上大學的現實時,又傳來了一個壞消息:父親喬治 · 莫法特因染上肺結核,不能參與工作。



為了幫補家計,年僅16歲的莫法特唯有選擇輟學,去做送信、送花等等的散工。


但正如偉大哲學家竊·格瓦拉所言,打工是不可能打工的,這輩子不可能打工。莫法特也認為這樣打散工是不會有未來的。


就在這個思考人生的時刻,他回憶起自己的出生,想到了可以像父母一樣走藝術這條路。


於是,莫法特抱著靠藝術掙大錢的心態,決定要攢錢學畫畫,為下一年定了一個小目標。



一年過後,莫法特終於攢夠錢來到巴黎。他拜畫家塞爾熱·波利亞科夫為師,開始了心心念念的藝術之路。


塞爾熱·波利亞科夫


但理想很豐滿,現實很骨感。


在巴黎做了一段時間的學徒後,莫法特發現有點不太對勁:畫畫賺不到什麼錢。即使是波利亞科夫這樣小有名氣,也是過著貧困的生活。


沒多久,入不敷支的莫法特再一次被生活打敗,他被迫放棄畫畫這條路,帶著失望回到了哥本哈根。


物理開掛


事業挫敗,前路迷茫,種種負能量包圍著回到哥本哈根後的莫法特,他只好走進書的世界,尋找慰籍。


而這次,上帝為他打開了救贖的天窗。


物理學家亞瑟 · 愛丁頓有關物理學的名著,仿佛激活了莫法特的物理細胞,讓他對宇宙產生了濃厚的興趣。



他開始到哥本哈根大學的圖書館裡,自學數學和物理學。出乎意料的是,莫法特仿佛打通了任督二脈,短短2周的時間,他便熟練理解了微積分的原理。接著,不到一年的時間,又掌握了大部分的大學物理內容。


但這就是高中生的極限?不,莫法特用行動告訴你他的字典里沒有極限二字。在自學完大學程度的物理學科後,他立馬就著手研究當時最前沿的廣義相對論和統一場論問題。


當時,堅持宇宙決定論的愛因斯坦曾說過「上帝不擲骰子」,全面否定宇宙隨機論「未來不可預測」的觀點。


所以,他希望建立現代物理學的「統一場論」,將宇宙運動的各種「力」統一起來,從而能夠更準確地預知宇宙運動的發展變化。


愛因斯坦


而有趣的是,莫法特卻在研究中意外發現了愛因斯坦用來描述電磁力的數學公式有錯誤。


面對權威,他選擇了質疑。1953年,20歲的高中輟學生莫法特寫信,並附上自己的研究論文寄給了愛因斯坦。


沒想到的是,愛因斯坦很快就用德語回信了。但因為看不懂德語,莫法特只好特意跑到哥本哈根的理髮店,請Tony老師進行翻譯。


信中,愛因斯坦不僅承認了涉及的數學公式有錯誤,而且對於莫法特提出的關於統一場論的研究作出十分客氣的回應:

「最尊敬的莫法特先生:我們的情況如下。我們站在一個無法打開的密閉的箱子前,我們努力討論裡面有什麼,沒有什麼。」


而從現在看來,我們發現,愛因斯坦與這個封閉盒子糾纏了20多年,是沒有結果的20年,因為他只關注電磁場和重力場之間的統一。實際上,在後來的物理研究中發現,宇宙還存在其他兩種力:強核力、弱核力。


也就是說,愛因斯坦少了兩個必要條件,註定是無法成功完成他所執著的統一論場。


四大基本力:引力、電磁力、強核力、弱核力


那年的夏天和秋天,他們交換了大約六封信。也正是因為愛因斯坦的回信,讓莫法特找回了失去的信心,確定了自己新的方向:做一名成功的物理學家。


上帝似乎聽到了莫法特的心聲,他與愛因斯坦信件交流的事情,被當地新聞界發現了。一經報道,立馬引起了物理學界的廣泛關注。就連愛因斯坦的老對手,諾獎獲得者尼爾斯·玻爾向莫法特也找上了門,向莫法特發出了會面邀請。


玻爾


經過一系列輿論發酵,莫法特一下子就上了物理界的熱搜。很快,英國駐哥本哈根領事館官員注意到後,為了與莫法特進行更深層次的交流,接著,官員們便安排了莫法特與薛丁格進行會面。


雖然是作為愛因斯坦的好朋友,但薛丁格還是堅定的站邊量子力學。對於莫法特關於統一論場的新見解,薛丁格也表示十分認同,他認為莫法特將是一個可以顛覆物理界的人物。


薛丁格


出於欣賞,薛丁格在會面結束後寫了推薦信。隨後,在霍金的導師丹尼斯·夏瑪的幫助下,劍橋大學向莫法特發出學習邀請,破例讓高中輟學的的他直接讀博。


當然,拿到劍橋offer的莫法特也不是沒有糾結過,想到要遠離家鄉去到新的城市,心中便千萬個不舍。但回過頭來想,其實劍橋也還行。


就這樣,莫法特勉為其難的走進了劍橋大學。

莫法特


讀博期間,莫法特不僅接觸到了更加前沿的物理知識,而且還結識了當年屹立神壇的物理巨人,與他們侃侃而談。


其中就包括,1933年與薛丁格共獲諾獎的保羅·狄拉克、1945年獲諾獎的沃爾夫岡·泡利、還有在1942年領導曼哈頓計劃的「原子彈之父」羅伯特·奧本海默。


左到右為保羅·狄拉克、沃爾夫岡·泡利、羅伯特·奧本海默


1958年,莫法特被授予博士學位。值得注意的是,在擁有800年歷史長河的劍橋大學裡,他是唯一一位是在沒有本科學位的情況下,拿到物理學博士學位的人。


畢業之後的幾年,莫法特去到歐洲核子研究組織,繼續進行他所鍾愛的物理科研工作。


工作到1963年,因高校邀請,他去到了多倫多大學進行任教。不到一年的時間,憑藉過硬的專業知識和飽滿的工作熱情,年僅32歲的莫法特便成為終身教授,並且一做就是40年。


這份對物理的深愛,甚至在莫法特老去後也未曾減少。退休後,莫法特決定繼續投入物理科研的工作,他加入了世界著名的加拿大圓周理論物理研究所,成為研究者。


Perimeter Institute for Theoretical Physics


可變光速的爭議


在莫法特的學術生涯里,他一直在堅持去追求真理,去挑戰權威。


其中最出名的研究,就是莫法特站在愛因斯坦相對論對立面下,提出的光速可變理論



要知道,愛因斯坦提出的光速不變原理,是眾多物理學理論的基石。在過去的一個世紀內,其狹義相對論和廣義相對論都經受住了實驗的檢驗,並且能夠用於解釋許多物理現象,包括宇宙的起源。


可想而知,關於光速可變的想法在當時是顯得多麼的離經叛道。但儘管如此,莫法特還是選擇堅持順從自己的內心。

1992年11月16日,他在洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的在線檔案館上發表了他的「 可變光速 」(VSL)理論。沒人理會他。

1993年,他向國際期刊《現代物理學D》遞交關於光速可變的論文。所有人都表現得難以置信,並駁回發表申請。


經歷過兩次被拒後,莫法特也只能暫時緩一緩這項研究。


莫法特


巧合的是,直到1999年,喬奧·馬古悠(Magueijo)和加州大學戴維斯分校的物理學家安德魯·阿爾布雷希特也在國際期刊《現代物理學D》發表了與驚人相似的想法:光速可變理論


Joao Magueijo《New varying speed of light theories》


然而,生活就是如此戲劇化。這次的發表申請,竟然通過了。


這一頓操作下來,莫法特一臉懵逼。沒有猶豫,他立刻就聯繫到馬古悠和阿爾布雷希特。


而得知遺漏之後,馬古悠馬上在2002年的書《光速比光:科學推測的故事》中將整章歸功於莫法特,並重申莫法特在VSL理論中的首要地位。


後來,由於馬古悠的緣故,莫法特的論文得到了更多曝光,截止現在已經被引用超400多次。莫法特與他所發現的VSL理論也開始得到物理界的高度重視。


莫法特


從高中輟學,到指出愛因斯坦錯誤,再到提出顛覆認知的VSL理論,莫法特用實力完美詮釋了什麼叫做「逆風翻盤,向陽而生」。


也許,當這位大佬在介紹自己的傳奇時,他有資格吹:「早知道物理這麼簡單,我就不放棄畫畫了。」