专访 | 诺贝尔奖获得者 Adam Riess - 夜空中的守望者

. 引言 .

如果你来到约翰霍普金斯大学的主校区参观，也许根本不会注意，掩映在校区西北面的树林里，有一幢米色的大楼。有人说，从这里到首都华盛顿的美国航天局（NASA）总部的这片区域，可能是全世界单位面积天文物理学家最多的地方。这栋大楼是美国天文望远镜科研中心（Space Telescope Science Institute）, 著名的哈勃天文望远镜就是在这里科学家的指令下，让我们得以一窥宇宙深处的模样。

     【美国天文望远镜科研中心】 

与这栋大楼隔街相望的，是约翰霍普金斯大学的Bloomberg教学楼。这里是大学物理天文系的所在地。如果你没被主厅里指向天空的望远镜和展览柜里陈列的仪器吸引了注意的话，可以推开左手边的那扇门：沿着走廊向尽头走，不一会儿，你就会注意到一间办公室－－那间办公室外面的墙上，贴着一张《科学》杂志的封面，上面的标题是“1998年度科学突破：加速的宇宙”，而这间办公室的主人，就是我们今天故事的主人公。

     【科学杂志封面：“1998年度科学突破：加速的宇宙”】 

提到诺贝尔物理学奖，你会想到谁？来到霍普金斯之前的我，会想到杨振宁和爱因斯坦；而在霍普金斯大学的一门课后，我却总能想起那个上课朝答对问题的学生扔糖果、课下永远耐心解答学生问题，并愿意花上一个小时和我聊天的教授。他是Adam Riess，2011年诺贝尔物理学奖得主，也是我的老师。

第一次听说Adam Riess是在刚刚入学时。系里的一位教授在给我们新生介绍如何安排课程：“大学很有意思的一部分就是去了解一些你从前没有机会了解的领域。如果你的课表里还有空档的话，就上几节选修课吧。去听听Adam Riess的课，他可是拿了诺贝尔奖的。你会学到些让你大开眼界的东西。”

     【诺贝尔物理学奖获得者 - Adam Riess】 

于是我便上网查了查Adam Riess这个名字。他因为对发现宇宙以加速度膨胀有巨大贡献，在2011年与另外两位科学家一同被授予了诺贝尔物理学奖。他现在在天文望远镜科研中心从事研究，同时在大学里教授一门不要求背景知识、面向本科学生的课程——“恒星与宇宙—天文学进化史” (Stars and Universe: Cosmic Evolution)。我想，能听一位诺贝尔奖得主讲一个学期的课是多难得的机会呀，于是毫不犹豫把这门课列进了自己下学期的课表里。

. 1 .

我们从古埃及和罗马人在仰望星空时发出的疑问出发，开始了在人类天文学历史中的漫游。星星是上帝永恒火焰透过黑色幕布的点点闪光，还是实际存在的物质？耀眼的太阳和皎洁的月亮，又与我们生活的星球是怎样的关系？科学常常是由本真的好奇心，加上生计所迫同时驱使的。那些希望探寻尼罗河的涨落、撒哈拉的星斗中蕴含的规律的人们，用我们当代人在小学里就懂得的数学知识，借助科学推理的强大力量，计算出了地球的半径，到月球的距离，到太阳的距离…… Adam喜欢用故事讲述一个又一个的伟大发现。

【古代关于星空的奇妙幻想】

其实，Adam一直为那些看似无从思索的问题着迷。夜空的另一头是什么？世界的组成是什么？万物的运行有什么规律？我们从哪儿来？我们认识和了解的一切又从何开始…… 自很小的时候，这些问题便激起了他追寻答案的兴趣。人的动力可以来源于许多方面，而对他而言，驱使他前进的正是这一个个问题。

或许，我们的脑海里都曾有过这些关于世界奥妙的幻想与疑问，而选择踏上解答这些疑问的漫漫征途的人却不多。每日的现实生活已有太多占用我们思绪的事，而那些关于起源、真理与终极的问题，比起眼下急需解决的这些，显得太过遥远和浩渺。我想知道，这个在美国新泽西州一个普通家庭长大的孩子，是从哪儿获取了去探索这些浩瀚无边的问题的勇气与自信。

. 2 .

带着疑问，我在一个午后来到了Adam的办公室。在桌上苹果电脑前工作的他抬起头来，很热情地招呼我进来：“我在这儿坐了大半天了，不如我们到外面聊？” 我欣然答应。我们便在大楼前的树荫里坐下。在风吹树叶的沙沙声里，Adam开始回忆起小时的事。

如果要从同龄的孩子里挑出几个未来可能成为科学家的孩子，Adam一定会是其中的一个。八岁时，他和姐姐在后院里建起了一个带有电报线的树屋；二年级时，他给五年级的学生解释股票市场的运行；十三岁时，他已经在教成年人编程了。天生喜欢动手实验的Adam在高中时立志学习生物。有一天，他在课堂上听到爱因斯坦的狭义相对论里，光速运行的飞船中放慢流速的时间。他着了迷。

“从那时起，我发现，天文物理中的问题是最吸引我的。从前我以为，那些我们不知道的东西，那些我们解答不了的问题，应该都是细枝末节。但让我惊讶的是，在天文学中，恰恰相反，我们不明白的却是那些最根本的东西（Big Picture）。

带着这些疑问与兴趣，年轻的Adam踌躇满志地来到麻省理工学院攻读物理，却很快发现，这里的日子并不好过。回忆时，他说，麻省理工的本科四年，是他目前为止所经历过最困难的一段时光。“困难是相对准备程度而言的。” 刚刚高中毕业的他，与他绝大多数的同学一样发现，不论他们的天赋与才华有多高，MIT总是把标准远远地挂在他们之上。这群少年得志的年轻人，像来到了训练营的新兵，被狠狠地磨砺了一回。

【麻省理工学院物理系】

“那时候一场考试的满分是100分，全班平均分是35，最高分是55分。” Adam笑着回忆，“所有人都感觉糟透了。”上大学前，Adam从未感受过这样的焦虑。“以前碰到一个问题，不管多难，我知道自己最后总能想明白。但在MIT的时候，有时候我真的感觉，我可能永远也弄不明白这个问题了。以前我会一边写作业，一边看电视直播的橄榄球赛，然后一个小时就把作业写完。上大学以后可不行了，每天被学习时间都排得满满当当的。”

困难不止是在课业上。第一次参与科研时，他也被泼了一头冷水。“我的第一次研究经历特别失败”，他半调侃地回忆道，“我的知识积累太有限了，根本不知道如何去理解研究中碰到的问题，更谈不上解决了。” Adam当时参与的项目在研制“旅行者号” (Voyager 1)——第一艘离开太阳系的人造飞行器将要携带的仪器。“他们告诉我去解决一个具体的技术问题，我坐在桌子前面一头雾水，根本不知道从哪儿开始。” 那种无助和挫败的感觉留给他的印象很深。

【旅行者1号（Voyager 1）】

. 3 .

现在身为教授的他更清楚地看到，当年自己的经历，正体现了本科学生从事研究的挑战。“本科生其实最需要导师花时间辅导，但导师在他们身上花的时间却往往是最少的。因为在学生身上花的时间与得到的回报往往不成正比。许多学生为了把简历写漂亮，会试着做许多事情，却都浅尝辄止。”

困惑、犹豫、沮丧，这些是Adam本科四年时常有的经历。回想起来，他说：“有些经历是逃不过的。有些困难必须要走过去。现在看来，那些挫折的确让我成长了不少。” 身边的人也给了他很多支持：“我想，我和其他人也没那么不一样，他们能弄明白的，我也应该能弄明白。” 他也会去向物理系的学长请教问题：他们对于这门学科本身的痴迷，也影响了Adam。

本科四年之后，Adam来到哈佛继续天文物理的学习：“如果你去问那时候的我，我会说，‘我还蛮喜欢天文学的，但要说继续做科研，我可不确定。’” 但不管愿不愿意，作为研究生的他必须要花更多时间在他不那么自信的科研上。那段时光充满了困惑。他常常问自己，究竟还适不适合在研究这条路上继续走下去。有段时间，研究过程中的沮丧让他将近退学：“我把简历都投到了中情局去，他们有个识别卫星图像的职位。我想自己是学天文学的，或许能帮上他们一点忙吧。我还过了第一轮的面试呢。” 然而，转机就在这时候出现了。

【哈佛大学天文系】

Adam的研究有了一些进展。虽然并不是突破，但一点点亮光足以给他希望。“那时的我只是想，或许我能写出一篇论文来。或许我能告诉其他人，我发现了一些有意思的东西。” Adam说，他从来没有把目标定得遥不可及。在哈佛学习的他会告诉你，他的目标是毕业，然后就能让别人称呼他“Riess博士”了。

当他告诉我这些时，我有些不相信。难道发现宇宙的奥秘，留下研究成果名垂青史的念头，从来没有在他的脑海里留下过吗？

“对于一件有意义的事情，再小的贡献在我看来都是充满意义的。” Adam笃定地说。是这样的信念，让他看得到每天自己的努力，与那些他梦想解答的问题之间的连接，支撑着他学习与工作的动力。而这个信念，从他瞥见科学殿堂的闪光时，就已经埋下种子了。

“如果你去告诉以前的我，这些年来我们的发现，我是绝不会相信的－－这些发现有太多运气的成分－－你没法肯定自己一定就能找到答案。但我能肯定的是，总有一天我们会找到这些问题的答案。那时我就可以说，在这段寻求真理的路上，我做了一点小事。”

“科学的特别之处在于，每个人都在做着非常非常小的贡献。而每一点进步，都建立在之前的努力之上。作家们可不会说，我把另一个作家的作品加几个句子，就是新的作品了。但科学就是这样的。"

【Adam办公室外的一幅画，是Adam的妹妹送给他的】

Adam说，你不一定要像牛顿那样，一个人坐在屋子里想通了万有引力，才算对科学有了贡献。我们的时代是一个科学已经根基牢固的时代。我们能找到许许多多的项目，这些项目会把我们引向某个未知的远方。他自己就是这样，从一个个小的研究项目里，慢慢找到了坚实前进的自信。而正是这其中的一个，把Adam带到了他从未敢想象的答案。

“当我开始参与关于宇宙命运的研究时，我们急需解决的问题是——宇宙膨胀得究竟有多快？ 我们知道的是，宇宙里物质的质量在阻碍它的膨胀，但是我们不知道，膨胀与收缩是如何平衡的。如果那时我的导师问我：‘你要不要试着解决这个问题？’我会说，我根本不知道从何入手呀。这个问题太大了。但是，我的导师告诉我，宇宙里的一些恒星，在濒临衰亡时，会经历剧烈的爆炸。这些‘超新星’ (Supernova) 可以作为我们测量宇宙膨胀速率的工具。不如你试着改进一下这些现有的工具？"

【SN 1054超新星引起的 Crab Nebula（蟹状星云）】

就这样，一点一点，宇宙真理的画卷在他眼前展开，把他带到了从未敢想象的答案。这段经历让他每次回想起来都觉得不可思议。多年以后，在他自己的课堂上，在讲述了一整个学期其他科学家伟大发现的故事以后，他终于在学期快结束时，给我们讲了那个他最喜欢的故事。

. 4 .

时间回到1916年。那时的科学界，还在为不世出的阿尔伯特·爱因斯坦所提出的相对论而吸引。从牛顿以来，历经几百年考验的经典力学竟不是物理学大厦的全貌：越往宇宙深处前行，科学家们越发现他们需要新的理论来解释夜空中的奇险瑰丽。于是，爱因斯坦的相对论横空出世。

提出相对论时，爱因斯坦认为，我们的宇宙是静止不变的。因此，他在自己的重力场方程组里加了一个常数，名曰“宇宙学常数” (Cosmological Constant)，以此解释宇宙的静态。然而，当时的另一位学术泰斗，艾德文·哈勃（Edwin Hubble, “哈勃望远镜”正是以他命名）在进行了大量的观测后，得到的证据却显示宇宙并非静止，而是在膨胀。得知这个消息后，爱因斯坦上门拜访了哈勃。在亲眼看过哈勃采集的数据之后，爱因斯坦知道自己的理论错了。于是他向世界宣布，他放弃宇宙学常数，并承认这是自己一生中犯过“最大的错误”（”The biggest blunder“）。

【爱因斯坦拜访哈勃】

一直到二十世纪末，学术界的共识都是：我们的宇宙在膨胀，但是它膨胀的速率越来越慢，终有一天将会开始收缩，最终消失在坍缩的火焰里。当然，这会是很久很久以后的事情了。为了知道宇宙会在什么时候开始收缩，一个研究团队开始着手测量宇宙膨胀的减速度。博士毕业的Adam因为在研究超新星上有所建树，加入了这个团队。团队成员分布在四个不同的大洲进行观测，而Adam负责整理分析团队收集到的数据。

当Adam用大学课堂上学到的公式开始分析计算收集到的数据时，他发现有些不对劲：如果像爱因斯坦说的那样，假设宇宙学常数为零，计算出的减速度却是一个负数。这与目前公认的结论是矛盾的：如果他的计算是正确的，这将意味着爱因斯坦的宇宙学常数并不是一个错误；宇宙膨胀其实是越来越快的，并且会永远地膨胀下去；这将颠覆物理学的认知，迫使科学界重新考虑那些已经深入人心的理论。

【最重要的两行计算！】

不过，Adam当时可没想到这些。他的第一反应是自己算错了。他又重新埋头算了几遍，得到的结果依旧一样。于是他决定发邮件给分布在世界各地的队员们，告诉他们这个匪夷所思的消息。

Adam陆续收到了队友们的回件，有的激动不已，有的谨慎怀疑。但在确认了数据和计算的准确性之后，他们都确信Adam的发现没有错：宇宙膨胀正在加速。这个发现带来了许多全新的结论。其中最不可思议的，便是这个加速度的“始作俑者”——我们尚不可知的“暗能量”（Dark Energy）。它占据了我们整个宇宙的百分之七十。这意味着，我们所了解的一切：行星、恒星等等物质，竟还不到这片太空里的百分之五。而还有百分之二十多，是我们之前已经知道其存在，却同样不甚了解的“暗物质”（Dark Matter）。

【Adam团队发表的论文】

伟大的发现往往会引发更多的疑问。当其他团队的观测陆续确认了Adam与他队友的发现之后，科学家们开始发问：暗能量究竟是什么？它因何而来？它对于宇宙的过去与未来又意味着什么？Adam告诉我们，他们的发现所解答的问题，其实远比提出的要少。几年前上课的时候，他可以把这个发现放到最后一节课来讲，但是有太多的新发现在这几年间发生，他不得不把这一节课提前到了倒数第二节。

不过，这项成果已经足以让Adam在科学这本巨作上，留下属于自己的一笔。在2011年10月4日的凌晨五点，他接到了一个电话。“要是你在这种时候接到电话，电话那头的人说话还带着瑞典口音。要是你没在宜家订家具的话，你多半是得诺贝尔奖了。” 放下电话，Adam意识到接下来的两个月会很忙碌——飞去瑞典领奖，与皇室共进晚餐，与团队庆祝，参加无数的新闻发布会……当然还有，在那本历届诺贝尔奖得主都签了字的本子上，留下自己的名字。“我一页页地翻着，看着那些名字——爱因斯坦、玻尔、薛定谔……像是在做梦一样。”

然而，再大的奖项，对于他来说，也不过是一点额外的奖赏。在发现真理时，他已经得到了最大的满足。他说，对于他的两个女儿来说，诺贝尔奖 “不过是一枚你没法在其他国家使用的金币罢了”。生活里他还有其他的角色，比如一个父亲。

     【Adam在课上让我们传阅他的诺贝尔奖章】

我问他，获得了科学界的最高奖项之一，不会难免得意忘形吗？Adam回答，他从来不认为他的发现是因为自己很聪明。科学里的成功有太多的因素，有许许多多其他人的努力，还有运气。

他不止一次地说自己其实没那么聪明。在他眼里，天才是那些有超人灵感，一眼就能看出本质的人。而他自己，必须老老实实地，一步步走到最终的结论。但这却给了他另一份本领——他非常擅长把极其复杂的概念解释得深入浅出。在课堂上，他把宇宙比作一大块面团，星星是上面的一颗颗葡萄干。面团发酵时，每颗葡萄干互相之间的距离都在增大。这便是宇宙膨胀最基本的道理。

他解释说，“我总能记得，第一次学习这些知识的时候，自己有过哪些困惑和不理解。所以我会试着回到初学者的眼光去看问题，也就能更好地解答你们的困惑。”

. 5 .

除了在霍普金斯任教，Adam现在的主要精力还是在Space Telescope Science Institute继续他的研究。能用人类所拥有最好的望远镜，观测这片让他永远着迷的夜空，是他近二十年前来到霍普金斯的主要原因。“人们总是问我，你是怎么知道宇宙在膨胀，暗能量存在……这些事情的。我就告诉他们，你抬头看一看，不就知道了。”

Adam说，自己是“观测型”天文物理学家。通过观测，推测出宇宙中蕴藏的道理。这与他与生俱来对于动手实验的热爱密不可分。然而，要从一张布满小点的图表中分辨出些规律，可不是那么容易的事情。研究里，阻碍总比突破要多。面对这些阻碍，他慢慢养成了个习惯：当对一个问题苦思冥想不得时，他会把这个问题“揣在口袋里”，带进一天的生活里。

“对我来说，灵感来源于在不同的环境与心态下去思考一个问题。” 一个苦思不得的问题，可能就在散步时，洗澡时，或是看棒球比赛时，突然之间豁然开朗。他也会向他人求助：“在向他人解释的过程中，你会更加注意自己逻辑的进展、观点的论证，也更容易发现解决问题的思路。”

也有些时候，就算是灵感也没法解决问题。“懂得什么时候应该放弃，是科学研究的艺术。” 物理学家玻尔说过，“天才是那些在最短时间之内，犯最多错误的人。” Adam知道，工作时的自己总是喜欢任性地试着寻找解决方案。所以在工作之外，他会反思自己的方法。“我会问自己，我的方法真的对吗？ 对于答案，我的直觉是什么？你需要了解自己的个性，是喜欢固执地钻牛角尖，还是放弃得太快？然后有意识地去平衡自己的习惯。”

工作之余，Adam也会陪着女儿，在后院里用望远镜看星星，告诉她们如何分辨行星与恒星的不同、寻找星系的位置……“我也会鼓励她们尝试不同的经历。这些经历的成功与失败并不重要，重要的是，她们能发现自己为什么东西而着迷”。说到着迷，他用了“compelling”这个词。终于，我想我找到了自己问题的答案。正是因为始终抱有充满好奇的初心，他依然会像一个孩子一样为这个世界而着迷。他发问、思考，踏实而笃定，因此走上了探索真理的漫漫长路，或许也因此，被命运眷顾。

【Adam的办公室里放满了书，还有各种好玩的物理模型】

谈话的最后，我问Adam，对那些关于起源与终结的问题，那些哲学与宗教在尝试回答的问题，他相信科学让带我们找到答案吗？他回答说：“想想看吧，从第一个抬头仰望的人开始，我们从这片天空中学到了太多的东西。的确，大千世界，比起宇宙所蕴含的真理，我们所知的太少，但比起我们短暂的存在，却又多得不可思议。”

Dr. Adam Riess

Johns Hopkins Magazine

Frankel Zeng