本文译出当天,我曾将译稿与原文一并转呈杨振宁先生(他一直关心年轻的华裔科学家),次日收到杨先生的回复如下: She is evidently a very interesting person. Do you know more about her background? How did you get a copy of the quanta interview? 很遗憾,对这位女侠,我所知的,也仅仅限于Wikipedia提供的材料。读者中如有知情者,请能告诉我更多的情报,我对程之宁当然也很想了解更多。 ——林开亮 撰文Natalie Wolchover 翻译林开亮 物理-数学家程之宁(Miranda Chih‐Ning Cheng)正在努力研究以驾驭存在于弦论、代数和数论之间的一个奇妙联系。 程之宁照片,由荷兰女摄影师Ilvy Njiokiktjien 为《量子杂志》提供 2010年,位于冰岛南部的艾雅法拉火山爆发之后,程之宁因为航班取消而滞留在巴黎。程之宁当时是哈佛大学的博士后,研究弦论。在等待烟消云散之际,她开始思考不久前挂在网上的一篇论文,该论文的三位作者(见大栗博司等人的文章“Notes on the K3 Surface and the Mathieu group M24”)指出了联系极遥远的一些数学对象之间的一个数值上的巧合。“我仿佛沐浴在另一种月光里”,程回忆当时的思考说,“它可能是另一种月光吗?” 她恰好读过一本关于“魔幻月光(monstrous moonshine)”的书, 这是一种数学结构,其存在的最初迹象,也仅仅是一种类似的数字上的巧合:1970年代末,数学家 John Mckay 注意到一个称之为 j-函数的第一重要系数 196884 恰好是 1 与 196883 之和,这两个数是一个称为魔群(monster group)可以表示的空间的头两个维数。到1992年,研究者已经追踪到这个朦胧(因此比喻为“月光”)的对应的一个不大可能的源头:弦论。弦论是一个备选的基本物理理论,它将基本粒子投像为(cast as)小的振动弦。在一个特殊的弦论模型中,j-函数描述了弦的振动,而魔群则俘获了这些弦所活动的时空网的对称。 程之宁说,在艾雅法拉火山爆发之前,这都是“陈芝麻烂谷子”了——对物理学家来说,只是一个已经休眠的数学火山。作为魔幻月光之根基的弦论模型,跟现实世界的粒子或时空的几何完全不沾边。但程之宁说,新的月光——如果真的有——也许不一样。它涉及到 K3曲面——她和许多弦论专家作为现实时空的一个玩具模型来研究的几何对象。 在她从巴黎启航回家之前,程之宁已经找到了新的月光存在的更多证据。她与合作者 John Duncan 和 Jeff Harvey 逐渐梳理出不止一个而是23个新月光 的证据,这些新月光是一种数学结构,在对称群与数论中称为仿模形式(mock modular forms,包含j-函数为特例)的基本对象之间架起了桥梁。这23个月光的存在性,被作为“伴影月光猜想(Umbral Moonshine Conjecture)”在2012年正式提出,去年被 Duncan 及其合作者证明。 与此同时,37岁的程之宁,也在追踪作为23个月光之基础的 K3 弦论—— 这是弦论的一个特殊版本,其中时空具有一个 K3 曲面的几何。她和其他弦论学者希望能够用伴影月光的数学思想来详细研究 K3 模型的性质。这反过来可以成为理解那些无法直接探测的现实世界——比如,黑洞内部——的有力工具。阿姆斯特丹大学的助理教授程之宁,在法国国家科研中心休假期间,跟《量子杂志》(Quanta Magazine)谈论起月光的神秘,她对弦论的期望,并分享了她那传奇的人生轨迹:从台湾的一个朋客摇滚乐(punk‐rock)高中辍学,而最终成为一个探究数学与物理最深奥的思想的研究者。访谈内容如下: 拨云现月的“月光女侠”程之宁,由荷兰女摄影师Ilvy Njiokiktjien 为《量子杂志》提供 《量子杂志》:您研究所谓 K3 曲面上的弦论。它们是什么,为什么重要? 程之宁:弦论学家说,时空一共10维。既然我们只能感知4维,其它6维必定卷曲或“紧化”得很小以至于看不到,就像一根非常细的电线的周环一样。而额外的维数如何紧化的可能性太多了——比方说,大概有10的500次方种可能,因此,几何不可能断定哪一种紧化比其余的紧化能更好地描述现实。我们也不可能逐一研究所有可能模型的物理性质。因此,你会代之以考察一个玩具模型。如果你喜欢精确结果而不是近似结果,如我的情况那样,那么你通常最终会考虑一个K3紧化,它是介于太简单与太复杂之间的紧化。它也俘获了 Calabi‐Yau 流形(研究得最多的一类紧化)以及基于 Calabi‐Yau 流形紧化的弦论的一些关键性质。K3还有一个好处,你通常可以对它做直接的精确计算。 《量子杂志》:K3实际上看起来像什么? (责任编辑:本港台直播) |