編譯 魏劉偉

50年來，天體物理學家馬丁·里斯在宇宙學領域做出了重大貢獻?，F(xiàn)在，他在暢談未來50年及以后科技發(fā)展的前景和潛在的危險。

馬丁在英國劍橋的家中

在英國，劍橋大學76歲的天體物理學家馬丁·里斯（Martin Rees）、勒德羅勛爵是一位受人尊敬的人物，不僅因為他在科學領域的貢獻，還因為他以難得的輕松和自信在科學、政治和文學之間的跨學科領域自由馳騁。

自20世紀60年代以來，在其500多篇論文中，里斯勛爵增加了我們對于關鍵的宇宙學發(fā)現(xiàn)的理解——尤其是那些與早期宇宙、星系形成、暗物質、極端宇宙現(xiàn)象和多元宇宙相關的發(fā)現(xiàn)。

他擁有皇家天文學家的稱號，是英國女王親自授予的23個勛位中的一員。他是宗座科學院（Pontifical Academy Of Sciences）院士，這是一個由多達80名的有著各種宗教信仰的科學家組成的國際組織，在這里他參加了有關氣候變化和生命倫理等問題的討論。作為英國國會上議院的終身議員，他參與討論和制定科學政策。

里斯勛爵曾任地位相當于美國科學院的英國皇家學會主席，他也是8本有關科學和政治主題的通俗著作的作者。他的新書——《關于未來：人類的前景》（On the Future： Prospects for Humanity）——剛剛由普林斯頓大學出版社出版。

《科學美國人》的丹尼爾·阿克曼（Daniel Ackerman）在書中寫道：“里斯將其龐大的主題打包成一份指南，指導人們負責任地利用科學為人類建立一個健康和公正的未來?！?/p>

當他訪問紐約市推介這本書時，我們與里斯勛爵進行了交談。

你是那些從小就知道自己想成為一名天文學家的人嗎？

不是的。我一開始不知道我的未來生涯。我很擅長數學，所以當我15歲的時候，我被要求選擇一個領域——這是標準的英國教育體系——我選擇了數學。后來，當我在劍橋大學三一學院時，我意識到我對數學沒有足夠的興趣，不會花費一生的時間去從事這個領域的工作。

有一段時間，我想我可能會成為一名經濟學家。然而，經過一系列幸運的意外事件，我最終來到了劍橋的應用數學系，在那里我對宇宙學和天體物理學產生了興趣。我在足夠了解這個學科之前就選擇了它，但1年后我很高興我做出了這個選擇。20世紀60年代是天文學史上的非凡時期，當時這片領域正蓬勃發(fā)展。

另一個原因是，這個學院有一位杰出的領導者——丹尼斯·夏瑪（Dennis Sciama）——一位優(yōu)秀的講授相對論的學者，也是《宇宙的統(tǒng)一性》（The Unity of the Universe）的作者。他的團隊吸引了許多有趣的學生，斯蒂芬·霍金就是其中之一。

霍金那時候是什么樣子的？

他比我早兩年，當時正跟著夏瑪讀博士。當時他的病剛剛診斷出來，他認為自己活不過兩年。我們可以看到這對他有多大的影響。他結了婚，做了一些很好的研究，包括他的博士論文。

令人驚奇的是，他又活了55年。我以前說過：天文學家已經習慣了大的數字，但很少有哪些數字會大于我押在他再活上半個世紀并享有這令人驚嘆的成就和名聲的賭注。

你和霍金合作過嗎？

我們的研究方向有點不一樣。他的方向是數學物理，而我專注于現(xiàn)象物理學。我的工作與觀察有更多的聯(lián)系。

關于為什么20世紀60年代的天文學如此非凡，你能跟我們再談談嗎？

呃，那時出現(xiàn)了如此多的新成果。我們見證了大爆炸、黑洞和類星體的首個證據。

想想看：當1964年羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）和阿諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射（CMB）的跡象時，我才剛讀研究生一年級。

當時，有些人不相信“大爆炸”。有些人相信穩(wěn)態(tài)理論，根據這種理論，宇宙永遠存在于那里，有著無限的過去。但一旦我們得到了第一次觀測結果，然后很快又有兩三次觀測結果出現(xiàn)，大爆炸理論就被接受了。同樣，1967年觀測到了第一顆脈沖星，很快就形成了一種共識，即脈沖星就是中子星。

在20世紀60年代末，宇宙學是一門迅速發(fā)展的學科。我認為，對于年輕的科學家來說，在不斷產生新事物的領域工作是非常重要的。

為什么這樣說？

因為如果你進入一個相當停滯的領域，你唯一可以解決的問題就是那些年長的研究人員仍未解決的難題。

然而，在蓬勃發(fā)展的學科領域——無論是新的觀測、新的理論還是新的技術——你可能有機會做上一代所不能做的事情。在這種情況下，前人經驗的借鑒性會大大降低。

這對你有什么影響？

我有機會利用這些發(fā)現(xiàn)，我能夠為我們理解宇宙微波背景輻射的起源以及星系的聚集和形成做出貢獻。

坦率地說，我的思維方式是概括性的或綜合性的，而不涉及長鏈式的歸納，這非常適合于某個領域研究的早期階段。我喜歡在一個領域的初始做整體思考，而不是細節(jié)。

這是我所做的許多研究的一個特點。當我提出關于類星體的動力可能源于巨大黑洞的早期觀點時就是這樣做的。我在20世紀70年代寫的關于星系形成的關鍵物理過程的論文也是如此。

有了微波背景輻射，更重要的就是要探究是否存在不將其歸因于大爆炸的其他解釋。直到20世紀70年代初，這仍是一個懸而未決的問題。在1972年，我寫了一篇不太重要的論文，探討宇宙膨脹過程中沖擊波產生的可能性——但觀測結果很快變得足夠精確，排除了這種可能性。大爆炸模型得到進一步證實：它解釋了宇宙中氦和氘的比例。到20世紀70年代，至少在總體上，我們已經建立了一個宇宙歷史模型，可以追溯到大爆炸的第一秒，這是從20世紀60年代初開始的巨大進步，當時根本沒有大爆炸的明顯證據。

我想我也是第一個發(fā)表論文討論微波背景偏振的人，我在1968年就這么做了。這在大約30年后才被觀察所證實。

你覺得這個時間差令人沮喪嗎？

不會。天文學家知道，某種東西可能需要幾十年的時間才能觀測到，這是可以想象得到的。希格斯玻色子從預測至觀測用了50年的時間。

耐心是宇宙學家的職業(yè)要求嗎？

我沒有耐心，我的注意力的維持時間很短，這就是為什么我總是在做各種不同的事情。

多年來，這一直是一個優(yōu)勢。這意味著我并沒有與任何特定的觀點有很大的利害關系。有一些科學家多年來一直在研究同一種觀點，以至于他們覺得自己對這個觀點是專有的。我一直傾向于平攤賭注。

有時我會同時對同一現(xiàn)象進行兩種不同的解釋。我覺得沒有必要致力于某一特定的信念，以此來激勵自己。我只想得到答案。有時候，得到答案的最好方法是探索不同的選項，看看哪一個更好。

你早些時候曾說，20世紀60年代是發(fā)現(xiàn)的黃金時代。我們今天是否生活在類似的時代？

我認為是的，過去5年取得了重大突破。

舉幾個例子：我們對引力波的探測、對系外行星的更多了解、對微波背景的更詳細觀察、關于星系形成的新理論以及對宇宙前星系階段的觀測等等。

這是由兩種發(fā)展促成的。第一，在地面和太空中更強大的望遠鏡。第二，更好的電腦。

在天文學中，我們不能做實驗，所以我們比其他學科的科學家更依賴于計算機模擬。例如，我們無法讓兩個星系撞在一起，但是計算機也許能夠計算出這種情形。然后我們可以將這個模型與我們在天空中看到的東西進行比較。

關于最近的突破，你最喜歡哪一個？

系外行星，我想每個人都對此感到興奮。

最明顯的原因是，它使夜空變得更加有趣。你會意識到，每顆恒星都有行星環(huán)繞，就像太陽被地球和其他行星環(huán)繞一樣。你知道，在我們的星系中，可能有數十億顆行星像年輕的地球一樣——即它們有著地球的大小，并且與其母星距離適當，使得液態(tài)水能夠存在。

我們預計在未來10到15年內，能夠直接觀測到附近恒星周圍的一些類地行星，我們目前還做不到。系外行星的證據是間接的——觀測者能夠檢測到它們對恒星亮度或運動的影響。但是，現(xiàn)在有了新的望遠鏡，能夠檢測和分析來自系外行星所圍繞運行的恒星的光，我這里指的是詹姆斯·韋伯望遠鏡，另外，一個歐洲團體正在智利建造超大望遠鏡（ELT）。

那將是世界上最大的望遠鏡。它應該能夠告訴我們，那些系外行星是否有陸地和海洋，以及是否存在生物圈。

傳統(tǒng)觀點認為，科學家的生涯頂峰是在年輕的時候。作為一個70多歲的天體物理學家，你怎么看？

這是有道理的。年輕人確實擁有更多的精力，也有更多的時間。

我注意到科學家有三種方式變老。有些人放棄了研究，開始做其他的事情。第二種是感到無聊，進入了從未涉及過的新領域——比如萊納斯·鮑林（Linus Pauling）、威廉·肖克利（William Shockley）和弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）。

2018年10月，普林斯頓大學出版社在美國發(fā)行了里斯的新書

第三種方法是繼續(xù)做你擅長的事情，并接受你只能攀登一個高峰的事實。

你屬于哪一種？

我可以說是第一種和第三種的混合。我仍然每天早上看報紙，但我花更多的時間放在寫書和參與公共事務等瑣碎的事情上。

弗里曼·戴森（Freeman Dyson）說過，老人不應該寫論文，他們應該寫書。

你肯定一直在這么做。《關于未來》是你的新書。你也是宗座科學院的非天主教成員，也是上議院的積極參與者。

我一直在參與政治。在學生時代，我參加過游行和抗議。我當工黨黨員已經40多年了。在過去的幾年里，我到了這樣一個年齡：覺得除了自己的研究之外，還可以做些別的事情，而且我也參與了更多的公眾活動。

作為上議院的議員，我參與了道德問題的討論，包括我們應該允許安樂死、胚胎研究嗎？

我沒有提出任何重要的立法，雖然我參與了各種科技問題的報告的制作。大多數情況下，我都參與了一些較少討論的長遠問題：這些高后果、低概率的威脅來自于人類在地球上的更深足跡，也來自于新技術，這是我新書的主題之一。

然而，我的日常工作仍然是思考宇宙，這仍然是我的主業(yè)。

在你的書中，你對未來做了一些預測?？茖W家擅長預測嗎？

我們沒有比其他人更糟糕的預測記錄，在這方面我們比經濟學家做得更好！

在我的書中，我區(qū)分了我們有信心預測和無法預測的事物。我看接下來的50年，我們可以預測兩件事。首先，世界會變得更加擁擠，除非發(fā)生一些毀滅性災難，我們可以預期到2050年將有90億左右的人口。第二個確定的預測是：由于二氧化碳的影響，世界正在變暖。

你認為有解決這些問題的辦法嗎？

我是寫了關于氣候變化問題是多么具有挑戰(zhàn)性的文章。你是在要求今天的人們?yōu)槭澜缙h地區(qū)和未來50年的人做出一些犧牲，政客很難做到這一點。

我認為唯一有效的辦法是雙贏：我們努力促進清潔能源的更快速發(fā)展。穩(wěn)定碳排放的唯一現(xiàn)實方法是加強研發(fā)，希望能將清潔能源的成本降低到燃煤電站的成本——這樣的話，像印度這樣的國家就可以直接跨越到無碳能源。

盡管你對先進技術充滿熱情，但你也似乎對某些潛在的危險進行了警告。你寫道，兩者都可能需要限制一些個人自由。

我認為正因為如此，隱私、安全和自由之間的緊張關系日益加劇。

有了網絡，有組織的團體可以通過摧毀美國大部分地區(qū)的電網來制造嚴重的災難。在生物領域也是一樣，流感病毒的實驗表明，你可以使其變得更致命，更具傳染性。

我最可怕的噩夢是這種情形：有人認為世界上的人太多了，這樣的人會毫不猶豫地釋放某種病原體。這是任何一個有權進入實驗室的人所能做到的事情，沒什么特別的困難，不像制造原子彈那樣需要大型設施。

因此，我擔心的是，這些潛在的危險技術往往很容易做到，而且很難在世界范圍內加以管制，盡管它們的影響可能是世界性的。全球范圍對毒品貿易和稅法的監(jiān)管并不奏效，事實上，我們在這兩方面幾乎沒有取得什么成功。

在這本書里，你花了6頁的篇幅來討論大型強子對撞機（LHC）。在其運行之前，你曾發(fā)表過對LHC可能引發(fā)破壞性的進程的長遠擔憂。為什么？

是其他人提出了這些問題，我是那些對他們做出回應的人之一。但我之所以在書中提到這些風險，是因為當風險很大時，理應對其進行詳盡的風險評估，這樣做才是審慎的——事實上，也應當如此。

事實證明，LHC中的物理過程和碰撞速度并不是前所未有的：在自然界中宇宙射線粒子的碰撞是很常見的。我自己寫過一篇論文，闡明了這些情況在自然界中是發(fā)生過的，我們不應該擔心。

但為什么要提出來呢？

當風險如此之大時——包括這個問題和其他類似的問題——你必須有萬無一失的信心，不能犯錯。著名哈佛教授西德尼·克爾曼（Sidney Coleman）早些時候在一篇嚴肅的論文中提出了“撕裂太空結構”的觀點。因此，公眾肯定期待著物理學家去探索這種可能性，并向他們保證這是不可能的。

我認為如果人們要探索之前沒有探索過的物理領域——或者如果生物學家要釋放新的病原體——他們肯定應該先認真思考。

展望你自己研究領域的未來，你認為在接下來的20到50年里會有哪些發(fā)現(xiàn)？

許多事情的發(fā)生將取決于技術的進步。更先進的計算機將使我們有能力建模和理解從更強大望遠鏡接收到的新信息。例如，歐洲蓋亞衛(wèi)星搜集了超過10億顆恒星的數據供我們分析，這是我們幾年前不可能做的事。

我認為第二個方面是理解極端現(xiàn)象。伽馬射線暴的研究（我的主要興趣之一）可以追溯到25年前，對此我們現(xiàn)在至少有了一個模型的輪廓。而快速射電暴則是新的現(xiàn)象，這仍然是一個謎，它會被持續(xù)討論，直到建立普遍的共識。

我希望我們在研究CMB的角波動(也許是偏振)方面也有進展。這或許會給我們一些宇宙早期——最初10-24秒——也就是膨脹剛發(fā)生時的圖像。智利的西蒙斯天文臺和芝加哥大學在南極的實驗都有希望取得進展。

我希望我們能從粒子物理學中看到更多的理論觀點，最近幾年這方面進展很少。我們的目標是產生一種理論，可以統(tǒng)一強相互作用和弱電相互作用——而且統(tǒng)一引力更好。這將使我們能夠確定一些適用于早期宇宙的物理概念。

問題是，在大爆炸后的第一納秒，宇宙中的物理條件遠比我們在實驗室中甚至在大加速器中所能模擬的要極端得多，所以我們沒有任何確鑿的數據。

我們也沒有很好的理論。我希望20年后我們將有更好的數據和更好的理論，這些數據和理論將使我們能夠理解大爆炸的極其早期的階段，這將告訴我們：為什么我們的宇宙包含了我們所觀察到的原子、暗物質和輻射的混合物。

這也許也會讓我們更多了解為什么宇宙是以這樣的方式膨脹的，以及大爆炸是否是唯一的。

所有這些問題仍然是推測性的。但是當我回想起我還是個學生的時候，當時并沒有任何證據表明大爆炸的存在。而今天，我們可以滿懷信心地談論大爆炸最初1納秒之時。

這是巨大的進步。