作者 | 张翼成 瑞士弗里堡大学终身教授，1984年获罗马大学物理学博士（导师Parisi教授），与Kardar、Parisi提出KPZ(Kardar-Parisi-Zhang)方程
编者按：2021年10月8日，苇草智酷NO.116期沙龙，邀请瑞士弗里堡大学终身教授张翼成教授，以“从诺奖看复杂科学“为主题发表了演讲。
Parisi近十年来每年都会获得诺奖提名，我和同事们都深信他迟早会获奖，只是有些惊讶诺奖来得如此之快。从诺贝尔奖的历史上来看，这次获奖是破天荒的。首先诺贝尔奖并不是给最聪明的人，也不是给影响力最大的人，而是颁给那些做出重大意义且又能被实验证实工作的人。比如李杨宇称破缺的预言得到实验验证立马获奖，又比如爱因斯坦的相对论改变了人们时空观，但其获奖的理由却是一个当时可验证的具体工作，光电效应。Parisi获奖理由说白了就是他开创了复杂科学的研究。瑞典皇家科学院与以往不同的是并不纠结Parisi的有无实验成果，而是其对这个领域的深远影响！国内外复杂科学领域的同仁们深感振奋备受鼓舞，这不就是对复杂科学最好的正名吗？！复杂科学也称之为跨界科学，其实最初大多数人起源于物理学，所以领军人物获奖物理界的复杂圈也随之而振。如今的复杂科学跨度之大令人晕眩——除了数理化之外，信息、金融、经济、社会、生物，大脑、区块链等领域。不过同仁会有这样的感觉，有时炒的非常火爆，但落实到资源分配就变得寥寥无几，因为传统的分科机构配置还远远不适合新科学。
到底什么是复杂性？从物理来讲，微观上像李政道、杨振宁基本粒子夸克、相互作用，宏观上像宇宙观察，都可以分离逐个理解，这才是正宗（传统）的物理研究范式。复杂性就是把各种东西切分开以后，尽管懂得每一个具体的成分，但是不一定能够理解它的合成效应。所以复杂科学不可能将研究对象分成一小块一小块的研究，所以我们的工作范式要更新。我们对自己提的要求也要变，不一定能研究那么细微。复杂科学里面的论题可能既没有起点，也没有终点。复杂科学在人类尺度上的研究尤其重要。这次，瑞典皇家科学院特别赞誉Parisi在原子与星际尺度之间的开创性进展。1981春我在奥地利留学时读他粒子物理的文章就感觉很神奇。结识了一位在罗马大学访问学者高建功（现新疆大学天体物理学家）说“Parisi那个小伙子（32岁）我很熟，我带你去见他！”这样我就南下罗马拜师，见面半小时后就爽快地被接纳，兴奋之情难以言表。就这样我前往罗马一去就是4年。第一关就要学习意大利语，第二关要明白怎么当他学生——也就是自生自灭！因为发觉他把学生当同事看待，不安排任务也不教什么，更不给读物，仅仅告诉你他现在对什么感兴趣。也许是受他影响，我自己的学生们如今可能也会纳闷，张老师怎么不指导呢？我觉得老师的作用仅限于启发！我自觉底子差，虽然在中科大期间恶补了好多物理内容，还在1979年春旁听了李政道的粒子物理课，但当时听Parisi聊物理故事（会面总是他喃喃的说些他今早的兴趣及困惑，跟讲故事似的）的我还是一头雾水，似懂非懂。他基本不看文献，需要时临时从头推导而无需记忆。我在罗马期间Parisi仍然在发表粒子方面的文章，往往和多个同事一起工作，粒子组已经十来个人，他建议我不必参合。虽然我奔他是为了粒子梦的，不过他跟我单独海阔天空地聊也是非常惬意的，不像今天年轻人发表文章有压力。深谙多年后才知道这才是复杂科学的启蒙——今天宇宙、明天大脑、后天鸟群，再接下来焊接计算机集成电路（他与他的导师Cabibbo等人耗时五年造了一台超级计算机Ape，庆幸我没有入造机的坑！）。后来又试图引起我对自旋玻璃感兴趣而无果（遗憾没有抓住机会误了他的第二大工作！）。1985年毕业了的我在美国Brookhaven做博士后期间暑期回罗马看他，午餐时他突然谈到石油采集要注入高压水打到岩石里面将油挤出来。岩石是无规无序的，推动的界面问题既涉及杂质，还有非线性，虽然我们对采油没什么兴趣，但这可能代表一大类现象。Parisi非常随意，聊物理要么黑板画画，要么饭桌上（因为他很少来办公室，见他往往是在饭厅）抓个餐巾纸就写。这样我就养成了一个习惯，看到他要思维井喷时赶快拿纸来记录，容我日后慢慢消化。下面那张发黄的纸就是当时我看到那张餐巾纸太脏了，立马撕下笔记本一页让他誊写一遍。长话短说：一年后，经过我们的重新认知和改良，这个公式就变成在PRL上发表的KPZ方程。我博士毕业后辗转了不少地方，美国，丹麦，中国，瑞士，历史真迹手稿几乎全没有了，仅仅他的这几张发黄的手稿还被我珍藏，或许我当时就有预感这问题日后会备受瞩目了？跟Parisi学习，我慢慢琢磨到了诀窍，要在朦朦胧胧里边扒真金白银。现在有点后悔，他当时的思维井喷时往往令人难以理解，甚至让人感到窒息，但是如果当时有更多关注的话现在会不会有更多的发现？我当学生３年半，毕业多年与Parisi仍有很多交集，我与同事们到现在也不怎么理解他的深层的思维方式，觉得他有点不食人间烟火似的。比如有一个非常具体的文章，目的是算一个格点理论的常数，精确到小数点后好几位。那篇文章共有12个公式，但是只有一个正确的，那就是最后那个数字。我的理解是，他自己有一套方法，但根本不可能与我等“凡人”说清楚，然而写文章又要按共识叙事，所以有些地方只能一笔带过。趁他还健康在世，若谁能把他的研究，思维方法论学到，定会给世人带来更大贡献的！我自己得到的小结论：他的研究成果里面肯定深藏宝贝，但必须用心琢磨，才能让宝藏放光。肯定有无数漏网的，因为他在追逐自己某个目标时会带来意想不到的的“副产品”。记得郝柏林90年代问我，Giorgio的讲演我听过很多，从来没听说他讲过一次KPZ。我就把那几张当时还没有发黄的纸给他看看，把俺利用他相关议题的启发用到简单场景了。这故事并不是说他KPZ贡献不重要，而是非常重要。他不出这么个怪题我无论如何也不会做这方面的，可以说他的指路我回美国按自己的理解做了。KPZ对他来说就是无意插的柳！那个手迹上提及的问题其实至今未解，也可能无解，但我当时仍然带着那几片纸张回到了美国长岛。有段时间，我对该方程近乎要放弃了，但它那个平方项对我吸引力极大，想着是不是可以不纠结什么油水界面，找个最简单的系统能把那平方项用上？很快意识到其实自然增长界面正好可以用下面那个方程表述。当时我还想，先解个简单问题，Parisi原先设想的问题待日后再说。加个花絮吧。Brookhaven国立实验室主攻粒子物理，李政道、吴健雄当年协助打造的，李杨获奖后规模扩大到几千人。（Parisi唯一的美国经历就是1974年当了李政道博士后，他时常提到李的影响）后来在粒子物理的大旗下聚集了一帮现在称之为复杂科学的物理人，领军人物就是丹麦物理学家PerBak。（我中科大校友汤超的博士后导师，后来他们那个BTW理论划时代的自组织工作也是在那咖啡室产生的）。他的风格与Parisi相似，不坐办公室，上班就泡咖啡室。拉人无边际的聊科学趣事。慢慢他奇葩的咖啡店吸引了各路人马，大牛们云集，区区十来平方米，当年声誉堪比SantaFe（Bak也是SantaFe创始人之一）！郝柏林访问一年期间也是那咖啡室的常客。我虽是粒子组的博士后，基本时间就在这咖啡室打发。在之后的半年左右我逢人就在Brookhaven咖啡室的黑板上探讨这个“简单”方程， 因为有了后边的涨落项，在数学上很难处理。大家虽然觉得很有趣，但也都爱莫能助。恰逢Kardar当时从哈佛来访，我俩一拍即合。他数学功底极强，我们之后有了多个合作。他带来当时哈佛开发的无序重整化群的方法，特别适合这类带有涨落的系统。他接手后几天就算出了定标指数等结果，接着我们写了一篇文章，然后发了一封邮件请Parisi过目，致歉那个原始问题虽然没什么进展，但简单问题也挺有趣。他几个月也不回答，我和Kardar就投稿到PRL，KPZ文章发表一年以后他才知道这件事情，并没有特别在意，或许期待我继续做原来那个难题？
他的获奖公认为三大工作的组合（言外之意就是仅其一个工作不足获奖，三个工作大跨度才足以显示复杂科学）：夸克渐进自由、自旋玻璃、再就是KPZ（Kardar和我互相谦让，他认为我解释了物理机制让我打头，我们就按物理界的传统姓氏笔画为序）。如果说Parisi在决赛中进三球夺冠，我算助攻了第三粒球。这三个工作按时间排序，分别是1977,1979,1985(86)。相对重要程度见仁见智。我在美国期间也去过SantaFe，也跟一些物理界PhilAnderson、MurrayGell-Mann等泰斗聊过，他们与Parisi类似，都是在传统物理有了丰功伟绩之后跨了学科。霍金也意识到了，他在2000年预言：“下个世纪会是复杂性的世纪”。从师Parisi之后我就走上了复杂科学这条道路。Parisi的中国情结。他早年就对中国非常向往，他曾让我看过他本科时代带着红卫兵袖章的话剧剧照，后来他也关注改革开放。而且为了去中国居然学了一年中文（看到老师为了访华居然都要学中文，学生我也必须要通意文）。1980年，他如愿访问中科院，吴泳时是他第一个中国合作人，在《中国科学》发表了一篇文章，关于规范场中“鬼”粒子的处理办法，这篇文章也是奠基性的。他初次见我时就拿出来炫耀，告诉我写什么论题无所谓，但在中国期刊发表文章无上荣光。其实复杂性科学在欧美还是边缘化的研究领域，这次诺奖也许会改善这一现状。而在中国，复杂科学要“火爆”的多。我开始接触的国内合作是北京师范大学系统科学学院王有贵教授，当时他刚从物理所出走，2003年跟狄增如、王有贵等先行者们一拍即合，从此我跟中国复杂性领域开始了紧密的合作。看历史主要是为了展望未来，我觉得复杂科学的黄金时刻即将到来，中国在复杂科学领域的研究肯定会走在世界前列。Parisi在这方面展示给我们一个很好的方向与舞台，在坐各位尤其是年轻的同事们，要再接再厉再创辉煌。现在国内跨学科领域非常火爆，在世界上的影响力也蒸蒸日上，或许霍金的预言就要在中国首先实现了！80年代有幸结识了几位开创复杂科学的泰斗，Andersen，Gell-mann，霍金，现在我导师也加入了泰斗的行列。Parisi有意无意对我的言传身教，让我深谙一个哲理：真正的研究是趣味驱动的，他的世界里没有什么KPI，从不计较外界怎么看，但皇家科学院并没有轻视他！我及我的同行们，尤其是活跃在国内的几位前博士生，博士后，如吕琳媛、周涛、刘建国、张子柯、曾安、廖好、唐泳、尚明生、任卓明、周艳波、陈伯伦、任飞、张成军等人都倍感鼓舞。我也向我在科大四系期间，王秉宏、汪克林、尹鸿钧、张子平、陈平等老师给我提供极有启发的治学环境与精神特别致意。我们会在前辈指引的道路上继往开来，再创辉煌。（完）
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