本文来自微信公众号： 返朴 ，作者：王勇
2016年，J.Michael Kosterlitz、David Thouless和Duncan Haldane因“对拓扑相变与拓扑物态的理论性发现”（for theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter）共同获得诺贝尔物理学奖。
这一奖项的重要背景之一，是他们对二维系统中相变机制的深刻洞见，即著名的Berezinskii–Kosterlitz–Thouless（BKT）相变理论。该理论首次提出，在二维系统中，相变可以由拓扑缺陷的行为驱动。BKT相变理论不仅在数学物理上具有深远影响，也为理解如二维超导薄膜、量子气体、液晶、石墨烯等实际材料系统中的集体行为提供了重要理论支撑，成为凝聚态物理中里程碑式的成果之一。
并不被大众所知的是，Kosterlitz教授年轻时是一位世界顶级攀岩者。在攀岩界，他的名气某种程度上甚至超过了他的学术成就。他的水平达到了当时的顶尖水准，主要成就包括：
完成了勃朗峰群Les Dru上American Direct路线（ED1难度，6c+）的首次重复攀登；在意大利阿尔卑斯Orco山谷首攀了以他命名的"FessuraKosterlitz"（Kosterlitz裂缝，难度f6B/6a+）。
约1960年代末至1970年代初，J.Mike Kosterlitz在大若拉斯峰北壁Walker Spur的冰雪横切段攀登。这条1200米的北壁路线是衡量顶级登山者的标志。
更重要的是，他作为Nuovo Mattino运动的核心参与者，把英国自由攀登的伦理引入了意大利，推动了这场攀登运动，深刻影响了欧洲阿尔卑斯攀岩的发展方向，挑战了当时以登顶、民族主义和英雄主义为核心的传统攀登伦理，转向自由攀登的创造性和技术革新。2017年他获得了攀岩界的“奥斯卡”——Arco Rock Legends的Climbing Ambassador大奖。
本期文章特邀普林斯顿大学博士后王勇对他的合作者J.Michael Kosterlitz教授进行了一次深度采访，来了解这位物理诺奖得主对科研、生活以及新兴技术的看法。
采访、翻译|王勇（普林斯顿大学博士后）
J.Michael Kosterlitz（1943-）
一
个人学术经历
问：提出Kosterlitz-Thouless相变理论时，你处在什么样的情况下？
答：当时，我攻读完成了高能物理方向的博士学位，然后从1970年到1973年，我又花了三年的时间在伯明翰大学，在同一个领域做了三年的博士后。在经历了日复一日枯燥乏味的计算，且没有取得太多突破以后，我决定尝试改变一下，换个领域看看。于是，我不停地拜访不同的实验室，看看有没有人需要合作或者在某些问题上需要帮助。最终，我停在了David Thouless的办公室，听他介绍一些我以前完全不熟悉的概念和想法。他讲到了在层状氦-4中的超流现象、二维晶体、涡旋（vortices）、位错、拓扑以及许多相关的话题。从那时起，我们开始了合作。
David是一个无所不知的人，如果你犯了一些小错误或者某些地方了解得不够清楚，他总是会耐心地讲解给你听，有时甚至会让你觉得自己有点愚笨。
问：当时二维物理这个领域，境况又如何呢？
答：我们唯一了解的就是由Hohenberg、Mermin以及Wagner提出的理论推导，他们指出在二维系统中没有长程有序，也没有自发的相变。但David觉得这些二维系统中，比如二维层状氦-4，一定存在某种相变。他给我展示了一些实验结果，显示其中确实有相变，这就是他和我当时需要去处理的冲突。在没有任何头绪的情况下，我们想到为什么不先假设二维系统可以有序，然后去思考什么东西可以破坏这种序，那就是涡旋；进一步，我和David将涡旋视为一种拓扑激发或缺陷。相同的思想也可以应用到二维晶体的熔化，其中的位错扮演了超流中涡旋相同的角色，即拓扑缺陷。
问：关于Kosterlitz-Thouless相变理论的文章发表以后，有什么影响？领域内的相关人士对你们的结果很惊讶吗？
答：不，这个工作被忽视了一段时间。但慢慢地，人们开始接受我们提出的概念，并引起关注，因为有几个实验发现了二维体系中的相变，而我们的工作似乎可以解释这些实验结果。
问：当时你会想到你们的理论可以这么普适于各种各样的系统吗？
答：我没有想到，事实上，我甚至在当时都不太了解这个领域。在和David合作之前，我唯一知道的事，就是我是一个不成功的高能物理学家。那些拓扑的概念，在别人看来可能是异端，但对我来说，不算很不合理，因为我没有太多领域内的固有思维。所以在研究过程中，我对这个方向的无知变成了一种优势，因为我不会被传统观念所束缚。而David呢，尽管他一直身处于领域当中，但他时刻都在跳出思维定式思考，我们俩当时就像一对完美伙伴。
二
科研观探讨
问：在这一节，我想了解一些你对于科研的一些整体观念和看法。比如，作为一个成功的科学家，你认为对于一个科研工作者，最重要的品质是什么？
答：我认为可能对我这种成功最重要的部分，是运气。我没开玩笑，你想，要取得某些成就，你得在合适的时间解决合适的问题。这种契机你怎么去安排呢？只有幸运能安排。在当时，我们只是在尝试解决一个看起来有点奇怪的问题，它只是一个纯粹的理论练习，我们并不知道它是否会变得重要。
问：我也同意运气在成功的事业中是很重要的，但是从个人角度来说，哪些是我们应该关注的因素？
答：对我而言，那就是乐趣（fun）。David和我在当时尝试去想办法解决和理解理论和实验之间的某种冲突，我在其中收获了许多乐趣。事实上，又有几个人在意薄层氦中的超流呢，它基本没有任何用处，但同时，这又是一个美妙的智力问题。我很喜欢攀岩，在休息的时候，我会坐在岩架或半山腰上，思考研究的课题，想象那些涡旋漂浮在我的面前，尝试理解它们之间的相互作用。总而言之，我被这个问题深深地迷住了。
问：近年来信息技术飞速发展，像人工智能（AI）让信息的获取和生成都变得更加容易。你是怎么看待这些技术的？
答：对我来说，AI只是另一种工具。它就像一个超级高级的计算机。记得以前的科幻作品里，描绘了那种你可以跟机器对话，然后它还能回答你问题的情节，现在差不多就像这样。但这些AI，它们并不会自己“思考”，我们的大脑有些很奇妙的运作方式，是AI目前还模仿不了的。
尽管电脑能做我们做不到的运算——非常非常复杂的计算它们都能搞定。但问题是，AI自己没法提出问题，是人类先提出问题，然后它才能解，尽管一旦问题设定好了，电脑确实比你我计算得更快。从这方面而言，AI和其他的电脑程序没有什么区别，而且它的能力也取决于支撑它的数据。
问：是的，这其实是一个很重要的点。现在人们会构建复杂的AI框架，并用高质量的数据去训练它们，却不太关心这些系统“内部到底发生了什么”。他们相信，也许通过这种方式，我们就能造出类似人脑的机器。你怎么看待这种现象？
答：你说的，其实从某种程度上，就是我们大脑的运作方式，对吗？但这种说法其实是在非常粗略、模糊地描述大脑的功能。关键点在于，我们其实并不知道应该用哪一个层次的描述方式，比如你要做脑外科手术，那这种“模糊层面”的理解和操作显然是不够的。对我而言，生物学的问题真的太复杂了，以至于常常都不知道从哪儿开始着手研究。在物理或化学里，大多数人至少都认同一个出发点或者某种尺度，比如从原子开始建模。在物理中，我们常常将粒子近似为具有有效参数的点粒子，以简化问题——这其实和现实差得很远，但对我们感兴趣的现象来说，这种简化是足够用的。
可如果你面对的是像“大脑”这样的系统，问题就不一样了：你甚至不知道哪些变量是关键的，哪些是可以忽略的。总而言之，我想说的是：你提出的问题决定了你需要哪种“描述的层次”。但对于生物系统，比如大脑，我们现在根本还不知道，那个“合适的描述层次”到底是什么。
问：能给我们一些你对这种复杂性的见解和处理方式吗？
答：如果我可以做到理解和处理这些问题，那我可能在等待我的第二个诺贝尔奖了，哈哈！
问：你觉得年轻人应该如何去面对他们研究和生活中的挑战？
答：这其实因人而异。就我个人来说，年轻时的我几乎过着“双重生活”——一半时间在做物理，另一半时间在攀岩。而攀岩的美妙之处在于，当我在岩壁上时，脑子里可以完全放下物理的那些问题，什么都不用担心。因为还有更紧急的事等着你，比如——怎么让自己活着下山。而当我回到物理工作中时，又能暂时忘掉攀岩时那些“擦肩而过的死神时刻”。这两件事反而互相清空了彼此的压力，让我能更好地应对各自的挑战。
对我来说，我需要一个爱好，把自己从研究的世界里拉出来。要是整天光想物理，我真的会疯掉，攀岩则是一个完全不同的世界。
问：你怎么看待人们追求在顶尖期刊发表论文这种现象？在某种程度上这反映了研究人员的学术贡献，但如果过于执着，也许也不太合适。同时，从更长远的视角看，你认为我们应如何更公平地评价一个科学家的贡献？
答：这个问题确实有点不好回答。不过，你稍微想一想就会发现：过去一年里，那些顶尖期刊上发表了多少论文？而其中真正重要的又有几篇？答案是：很少。有些论文可能在一两年内还有一定影响，但你去看看三十年、四十年之后，那些文章还有多少是被人记住、仍然有意义的？在我看来，能经得起时间考验的，才是真正重要的成果。如果你一辈子能做出一项这样的工作，那你已经非常幸运，也做得非常好了。
甚至一直以来，我会想：假如有99%的论文从未被人真正看见过，那科学的进展会因此受到严重影响吗？我觉得答案是否定的。不会。所以我觉得，我们能做的，就是去研究那些自己真正感兴趣的问题。如果你够幸运，你做的东西也许会很重要，但也不用太在意贡献这回事，就去享受科学本身带给你的乐趣吧。
问：你是如何看待学术不端的？
答：这些行为当然是不对的，为什么呢，因为这种事迟早会被发现。如果你伪造数据，别人是无法重复出你的结果的。为什么会有人为了让自己更成功而去造假？这些只是短期的得失。对我来说，这种做法看起来很愚蠢，真正重要的，是那些能经得起时间考验的创新。
问：你以前是如何指导博士生的？
答：一般来说，我会跟他们谈一些我自己感兴趣的问题，然后跟他们说：“我觉得这个问题有意思，你要不要试试看？”有时候他们自己也会想到一些不错的主意，继而在那个方向上有些进展。
在我读博士的时候，导师也从来没有告诉我“你该做什么”。我更赞同这种给学生留有许多自由空间的模式。回头看，我意识到这种方式其实对我很有帮助，因为当你开始独立研究时，是需要你自己想问题和探索的。尽管这种模式中，早期的训练过程会由于缺乏指导而比较痛苦，但说实话，它真的很好。
有时候我看到一些学生，会很拼命地做一个课题，但其实导师已经把问题是什么、该怎么做都告诉他们了，他们就会照着做，然后做出了一点点不同的东西，但本质上还是一样的道路。这样下去，最后就只是在培养“可以复制的技术员”。
三
对科研趋势的看法
问：从你个人的经验以及历史的角度来看，你是否仍然对某些具有重大应用前景的科学方向保持乐观，比如室温超导？
答：我其实没怎么去特别想这些事。但如果我们真的能用室温超导体来制造电线和输电线路，那当然再好不过了。不过目前这方面还有似乎不少难题，也没有人真正做成，但谁知道呢？
对我来说，所谓“应用”，更像是一种锦上添花。科学的进展，总是由不同的团体，包括理论学家、实验学家，还有工程师一起推动的，每个人扮演的角色都不一样，对吧？作为一个理论研究者，我并不一定非得看到什么实际应用才觉得有价值。我更感兴趣的是理解事物的本质。即使一个现象暂时没有应用前景，但能弄清楚它是怎么回事，本身就很让人开心了。
问：这正好引出我们下一个问题。在申请科研资助时，很多人会尽量把自己的研究方向与政府或工业界的战略需求对齐，这样可能更容易获得支持。你觉得，应该如何在这种“策略性选择”和保持研究自主性之间找到平衡？
答：这个情况是无法避免的，毕竟，大多数事情都需要经费支持，这就是现实——做什么都要支付代价。个人而言，我很庆幸自己做的不是那种需要大量昂贵实验设备的研究。如果哪天我真的得靠很复杂的实验才能做出成果，可能我就直接放弃了，转头去研究别的课题。物理领域里，还有太多没被解答的问题，不一定非得搞那些烧钱的项目。
问：但对大多数人来说，如果想要放弃或者转换研究方向，往往意味着巨大的挑战和代价。
答：是啊，你基本上得重新开始学习，那也是科学（或者说人生）有趣的地方。当然，有时候你可能没有那个勇气，或者你还要面对很多现实的责任和问题。但这种选择，其实很多时候在你早期的职业阶段就已经做出了。比如说，像我这样做理论的，其实转方向的成本并不算高。我们需要的就是我们的大脑，有时候在电脑上运行程序就够了。但实验就完全不一样了。他们需要大量设备，而且很多时候还非常昂贵。一旦你把设备都投入进去了，就有点被“困住“了，想转方向就变得很难。
对我来说，自由远比成就重要。如果我每天早上醒来就说，“好！我今天要做点能拿诺贝尔奖的研究！”，那就太可笑了，因为你根本不知道你做的东西未来是不是重要的。反而更现实的情景是：你醒来发现，自己已经在某个问题上折腾了一个月，完全没进展。那你就得承认，可能是时候换个方向，试点别的了。
问：你认为“创新”或者“突破”是可以被规划的吗？
答：这要看具体情况。你说的“突破”，如果是指那种能帮助我们理解自然本质的思想层面的突破，我觉得那是没法计划的。但如果是实验上的突破，那在某种程度上是可以规划的。因为很多时候，它们本质上就是一些工程问题。原则上，只要你有足够的设备和资金，是有可能实现这些突破的。
问：那你怎么看公众兴趣在科学中的作用？
答：对我个人来说，公众的兴趣不是特别重要。说实话，我至今为止做的大多数研究，基本都没有什么应用价值。一个问题，我解决了也好，没解决也好，对这个世界其实没什么太大影响。
问：但像Kosterlitz–Thouless相变这样的理论已经被广泛应用到许多材料中，比如石墨烯。我想，这其中也有你的贡献？
答：确实如此。石墨烯的出现令人振奋，人们用它做了很多事情。但你知道，它最初是怎么被发现的吗？那位发现者只是把一段胶带贴在石墨上，然后轻轻一撕——就这样，一层原子厚度的石墨烯，就留在了胶带的粘面上。没什么高科技，也不是什么精密实验，这才是科学真正的样子。
问：最后一个问题——如果你现在还年轻，生活在这个时代，你会选择怎样的生活？为什么？
答：我大概还是会走上学术研究这条路吧，虽然这份工作的薪水并不丰厚。但至少，它能给人一些自由，让你去做自己真正喜欢的事，哪怕是在一定的限制之内，也能自己决定人生的方向。
我对攀岩的热爱也教会了我如何在几乎没钱的情况下去旅行、去生活。为了抵达遥远的山地，我必须学会如何在极简条件下生存——睡帐篷，甚至睡在路边的灌木丛下……如果可以再年轻一次，我想我不会改变什么，因为现在回头看，这些经历都是不可思议的冒险。
我特别记得有一次差点丧命的经历，当时我直面死亡。而真正救了我一命的，只是一块半埋在冰里的小石头，正好卡住了我，让我没有从冰面坠落。
这让我明白了，生活，无论多无聊，也是美好的。