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专访诺奖得主乔治·帕里西：科研需要正确的灵感，但这只是起点
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近日，在首部科普作品《随椋鸟飞行》中文版正式上市后不久，2021年诺贝尔物理学奖得主乔治·帕里西与B站知名UP主Zhan |、中国科学院理论物理研究所研究员金瑜亮一起，畅谈科研与生活的感悟。
帕里西坦言，研究椋鸟的问题非常有趣。基于动物的集体行为，研究的群体可以是椋鸟、虫子，还有移动的马群、牛群等，但研究不限于动物。对复杂系统的研究也是人类群体行为关系的隐喻。
在首部科普作品《随椋鸟飞行》中，乔治·帕里西也大方地与我们分享了研究课题的缘起、思考过程与方式、解决中的各种试错，以及令人醍醐灌顶的感悟。这些宝贵的经历，天马行空的思维，妙趣横生的讲述，再次刷新我们对科学家的认识。
获得诺奖的心情如何？走向科学道路的原动力是什么？如何平衡事业与生活？休息时间做什么最能放松？谈恋爱会耽误学习吗？……来自诺奖得主新鲜热辣的趣问趣答，我们对人生和世界的疑问与迷茫，都能在本次对谈中找到真诚而深刻的解答。
以下是对谈内容的精彩回顾。
01诺奖与复杂系统
乔治·帕里西：获得诺贝尔奖是件极其令人喜悦的事情。从某种意义上说，诺贝尔奖好似一面玻璃橱窗，其中展示了这个时代物理学界公认的一些重要成果，同时也肯定了我和整个物理学界对复杂系统的研究。获得诺奖一事也促进了统计力学的发展。得知获得诺贝尔奖的那天，我看到数不清的人一同欢欣雀跃。数百名物理学家在巴黎高师聚首，一起干杯庆祝。
Zhan |：您觉得您获得诺贝尔奖是意料之中的一件事情吗？
乔治·帕里西：我在《随椋鸟飞行》这本书中提到过，有一个问题曾经困扰了我25年。我对这个问题一直非常感兴趣，本可以解决，也做好了一切必要的准备。遗憾的是，出于一系列原因，我还是少了一点灵感。我犯了一个概念上的错误，即一些先入为主的印象。这些“成见”会阻碍我们探索真相。但从另一方面来看，有时候也是这些“成见”引导我们往正确的方向上走。就这方面而言，这可能跟运气有关。不过与其称之为碰巧的运气，不如说是获取正确灵感的能力。如果本身不具备这种能力的话，他人也无法给予。
Zhan |：您是因在复杂系统方面的贡献而获得去年的诺贝尔物理学奖。但是复杂系统对于普通人来说是一个非常晦涩难懂的概念。之前我学相对论的时候，他们解释“动钟变慢”，说在一个赤道上的火车里时钟会比在两极的走得慢，这个例子其实是让普通人能非常清晰地了解相对论的意思。对于复杂系统而言，有没有这样精妙且小小的例子呢？
乔治·帕里西：如果你拿起一杯水，一杯水一点也不有趣对吧。但是如果观察一只动物，比如一只能吃、善跑、爱玩、贪睡的狗，它会有一系列的行为，每个行为差异很大。复杂系统的主要特点是能够做出差异很大的行为。对比一杯一成不变的水，你们应该能有所体会。因此就这点而言，我们周遭环绕着各类的复杂系统，我们人体本身就是一个复杂系统。我们的头脑也是一个复杂系统。如果头脑是个简单系统的话，我们就没法思考了，记忆也不复存在了。
所有有生命的系统都可以被称为复杂系统，因为复杂系统能迅速适应周围环境的变化。一只狗睡着了，但听到一点儿风吹草动，它就会马上醒来，因为对它而言这些噪声可能是危险信号。复杂系统涵盖的范围非常广，每个系统都以自己的方式呈现出来，很难用一个标准来统一所有复杂系统。每个人可以选择一个复杂系统开始研究，再慢慢向前推进。
金瑜亮：您在物理学的很多领域都做出不少贡献，比如高能物理、粒子物理。近年来，您为什么会把主要研究兴趣转移到统计物理和复杂系统方面呢？您是觉得这些领域的问题更具有挑战性吗？
乔治·帕里西：谢谢你的提问。我们在复杂系统方向上遇到了很多挑战。因为我们得把物理学和生物学结合在一起，而且我们采集了大量生物学相关的数据，比如基因组数据。同样很重要的还有人工智能的技术，这个领域在全球也很火。如果你们去浏览一些重要的互联网平台，比如谷歌、亚马逊、脸书、图享（Instagram），你们会发现深度学习在人工智能领域已经占据了主导地位。人工智能在各个方面都变得越来越重要，比如alphafold（注：一个基于人工智能的蛋白质结构预测工具）用于研究蛋白、发现新药。
从某种角度看，这也算是一种挑战。因为研究过程中存在很多当时悬而未决的问题，我们借这个机会是有可能弄清楚这些问题的。物理学和其他很多领域中，依然存在着很多值得推进的问题，我们可以向无穷小极限和无穷大极限的方向推进。量子方向也可能和复杂性交叉，复杂系统也有很多方向等待我们去研究。
金瑜亮：您提到了人工智能，也指出我们现在都看到人工智能在发挥作用，但不知背后运作的机理，就好像个黑匣子一样。您觉得，物理学家未来能在解决这些问题上做出什么贡献呢？会不会有一天，我们能通过物理学的角度诠释机器学习背后的原理？
乔治·帕里西：我认为可以。我们可以用物理学的知识，如热力学分析来计划、分析、解释周围发生的事情。我们可以通过大量已知的案例，来分析和了解一些可能的、未知的领域和一些原本了解不透彻的问题。我们物理学家能够做出一定贡献。
我在林琴科学院参加了一个会议，遇到了Yann LeCun，他是Meta（Facebook）副总裁，负责人工智能领域。他说起初我们没法真正理解深度学习为什么运行，因为一个人能够思考，也就应该学习。我指的是，这个学习的关键在于就是你给机器一些样本，机器学习并作出反应，机器做出的反应并不限于学习的样本。本质上来说，深度学习推动着机器学习。我认为十年后我们会更好地理解这些机制发生的原理。
Zhan |：网上有很多说法，说当今现代世界的物理发展已经接近瓶颈。您作为走在物理行业最前线、最前沿的人，对这种看法的观点是什么？
乔治·帕里西：时至今日，我们能看到物理学一直在发展着，虽然有人觉得我们在物理学上没什么可为的了，实际上还有很多很多可以研究的。近年来所有一系列意外的发现，例如引力波的发现，使我们学科的视界一直在拓宽，越来越广。此外，我们在材料物理学上也有所创新。正如复杂系统物理的研究所取得的成果，我一直深信，我们探索科学的范围越广，我们了解的世界就越多，新的可研究的问题也越来越多。
我们现在正通过实验中的引力波来倾听宇宙的声音，这中间包含了很多信息，如果我们有了可以用于探索的新望远镜，我们就会拥有一系列新信息，物理学将继续打破这些信息壁垒，提升理论物理学家整合信息的能力，这样他们就能更好从事理论研究，随着时间的发展形成新的理论，并加以解释。
02诺奖大师的灵感来源是？
乔治·帕里西：研究椋鸟的问题非常有趣。这个问题研究的范围很广，我们研究的是动物群体的行为。也就是说，基于动物的集体行为，这些群体可以是椋鸟、虫子，还有移动的马群、牛群等等。但总的来说，我们的研究不限于动物。举个例子，其实我们的研究问题始于细胞活动，比如组织的形成，干细胞环绕在组织周围，开始形成新的组织。
我们发现了这些行为之间的联系，这很重要，对生物学而言，这一发现也很重要。从另一方面看，这项研究也是人类群体行为关系的反映，这种群体行为并不一定得是物理上的，比如想想时尚体系、给孩子取名，这些都是很重要的。
Zhan |：您年轻时开始走向科学道路的原动力是什么？是突然发现您有这个天赋，还是说不知不觉间走上了科研的道路？
乔治·帕里西：对我来说，从事科研道路的原动力有两个方面。第一是一种强烈的好奇心，我想了解这个东西究竟是什么。第二是自信，相信我自己，我非常认可自己的能力，还有愿意去尝试。另一方面，这也是一种自我认同的意愿。另外，最关键的是，我们在研究问题的时候得真的觉得有乐趣，享受钻研的过程，这或许才是最重要的一点。
当我成为第一个弄清某原理的人时，我特别有成就感，也不仅是成为第一。或者说某一瞬间只有你自己知道，其他人都不知道，甚至你的同事都不知道，这种感觉非常重要，能够帮助你的科研之路。这点是基础，很关键，因为你可以把发现讲给周围的人听，这样大家都能知道你的发现，有些人也许就能把你的发现当作未来研究的出发点。
Zhan |：昂贵的科学设备和个人的灵感之间，哪个对当今科研进步的作用更大一些呢？
乔治·帕里西：我认为，灵感的作用十分重要，研究设施也不可或缺。也就是说，一个人脑海中想到一个主意或一个概念，而且已经是易理解、可论证的了，但可能最后发现这只是起点，即使这个起点的方向是正确的，我们还需要在实验室进行后续大量的实验和案例论证。
因此，让灵感引导实验工作这很重要，但光靠灵感肯定没有办法得到最后的成果。举个经典的例子，牛顿被苹果砸到后，突然有了一个关于重力的灵感，但这一灵感依然耗费了他许多年的时间进行实验，去验证万有引力的猜想是正确的。
03要工作也要松弛感
乔治·帕里西： 中国是一个我非常喜欢的国家。我爱中国书法。你能看到，我手上拿着的就是一支写书法用的毛笔。这幅字出自我手，不过，这当然称不上一幅好的书法作品。我也很希望尽快去中国旅游。
Zhan |：在我们国内对于西方科学工作者有很多不同的想象。有一种说法是西方的科研工作者待遇很好，还有一种说法是西方科研工作者的待遇和水管工人差不多。以您对科研工作者薪资的理解，您觉得更贴切于哪一种情况呢？
乔治·帕里西：科研工作者的薪资差异很大，就如同大学教授的收入差距。各个国家付给科研人员的薪水也有差异，有些国家给科研工作者的待遇很突出，可能是美国或瑞士，而其他国家，比如意大利，相较于欧洲其他国家给科研工作者的待遇没有那么高。不过我认为，薪水待遇并不是我们成为科研工作者的动机，如果某些人能力很出众，他们可以去私人机构任职，在私人机构从事其他研究，那就不仅限于研究了，薪水自然比科研人员高很多。
对科研人员而言，重要的是选择自己感兴趣的岗位和方向进行研究，而且需要有自身的能力从事相关的科学研究。重要的与其说是科研人员的薪水，不如说是科研经费，因为一个科研项目通常耗费很大。
Zhan |：您在休息的时候，会选择哪些娱乐方式呢？此前有采访说您很喜欢跳舞，您还有其他日常的休闲方式吗？
乔治·帕里西：其实我的休闲方式也是随着时代的变化而在变化。比如，有些年，我最喜欢的放松方式是滑雪，一年中我会选两三个星期出去滑雪。近些年我也不常滑雪了，因为我背部不适。现在我更喜欢长时间的散步，走一两个小时，这种方式特别有助于我放松。
跳舞也是我特别喜欢的活动。跟随着音乐和谐的节奏翩然起舞是一件非常令人放松的事，因为当跳舞的时候一个人会去思考，比如右脚放在左脚前面五公分、右脚起跳到一定高度。我觉得这和有个活动很类似，不过我没尝试过。通常在清晨，在中国的公园里，这种活动很常见，一群人在公园里面步调一致地晨练。晨练者组成了一个集体，所有人一起做相同的事情，这点令人很放松。因为，每个人会听着音乐、找节拍，不知不觉沉浸在优美的音乐中，身体也不自觉地合着音乐舞动。
Zhan |：我们现在回归一些当今年轻的学生关心的问题。在中国，很多人会觉得上学期间谈恋爱，会耽误学习或者耽误科研，您对这样的观点是怎样的态度？
乔治·帕里西：我认为每个学生都有自由恋爱的权利，这是种非常重要的“分心”。因为在恋爱过程中的一些经历有助于人格的塑造。我们应当避免的情况是，我们形成了自己的人格，但到了某个年纪突然崩溃了，遇到了各种各样的危机。这种“分心 ”我认为对人格塑造很重要，我认为谈恋爱绝不会是一种阻碍。相反，这就是件再自然不过的事情了。
Zhan |：现在的学生很多会选择打电子游戏来作为一种放松自己的方式，您认为电子游戏对于当今学生作为一种休闲方式的态度是什么？
乔治·帕里西：我认为，我也绝对相信，放松是必要的。因为没有放松的话，压力就会过量，过重的压力负担会导致工作效率降低。换句话说，人们得身处一种略微松弛的状态。就我而言，对于学生选择何种方式放松，我本人不设限。脑力劳动本身需要极强的专注力，但这种高强度的专注必须配合定量的休息和放松。太多压力、太多复杂的事情压在身上，对我们没有好处。
Zhan |：如果让您对当今的大学生提一条建议，您觉得对于当今大学生什么是至关重要的？
乔治·帕里西：我认为对于当今的大学生最重要的，是能够充分认识到自身的才能，发现自身的爱好有哪些，发现在哪些方面自己能够做得更好，充分挖掘自身的能力，也就是说，认识自己。每个人做事的态度可能差别极大，比如有的大学生擅长电脑编程，有些人擅长用纸和笔进行演算，有些人做手工很厉害，或喜欢做实验，有人总结归纳能力很强，或善于用数据分析设计实验。显然，大学生要试着去发现哪些是自身的才华，且一定不要对自己抱有成见，因为你们必须探索一切可能尝试到的。然后自然而然地，会朝着自身有能力的方向不断迈进。每个人都会想办法做好自己正在从事的事情。很多能力来自练习和学习，不过，还有一小部分能力是天生的。因此，我们应该对这两种能力都有一定了解，然后找到自己能够做得更好的那份能力。
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本文经授权转载自微信公众号“中国科学院理论物理研究所”。
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