剑桥大学惊现神级艺术生,高中辍学自学物理,竟推翻相对论

我本来只是想安安静静画画

离2020年还有14天,你年初定下的小目标都实现了吗?没实现也没关系,说不定明年也一样实现不了呢?为了传递更多正能量,所以在今天,超模君给大家讲一讲物理界的“杨超越”、逆袭界的战斗机:约翰·莫法特。

二战下的穷困艺术生

1932年,约翰·莫法特出生在丹麦的首都——哥本哈根。

父亲乔治·莫法特是格拉斯哥的音乐小号手,母亲是丹麦的舞蹈演员。或许是这个充满艺术气息的背景设定,为莫法特的未来埋下伏笔。然而,还没来得及在童年大放艺术光芒,莫法特就被卷入战争所带来的动荡之中。

1938年,丹麦弥漫着战争的迷雾。莫法特的父亲隐隐约约有一种预感,他感觉丹麦将在不久后被德国入侵。不怕一万就怕万一,为谨慎起见,父母最终决定带着莫法特搬到伦敦。果不其然,二战的战火在随后几年里逐渐蔓延至欧洲各地。而那段时间为了躲避战争,莫法特共搬过4次家,转了13个学校。按他的说法,学校在昨天还好好的,今天就有可能被炸了。

虽然说莫法特也想好好学习,出人头地,但这学校附近隔三差五的就被炸一波,他想顶也顶不住啊。

以至于莫法特读中学时,班级排名就被锁定在倒数的位置。可以说,他的数学和物理学科已经没有任何退步的空间。

尽管战火纷飞的求学道路十分艰险,但幸运的是,他还是在二战的战争夹缝中生存下来了。1948年,莫法特终于在哥本哈根的Kaptain Johnson中学顺利毕业。按照一般剧本发展,接下来肯定就要去读大学了。但受二战的影响,如若你要上大学的话,就必须通过预科学校的面试。

然而,在这决定命运的面试中,上帝却为数学成绩倒数的莫法特安排了一位数学家。不难想象,整场面试下来,留给莫法特的只有讥嘲和质疑。

“约翰 · 莫法特同学,数学家这个职业,我保证你做不到。”

就这样,莫法特的大学梦被扼杀在摇篮当中。更不幸的是,莫法特还没来得及接受不能上大学的现实时,又传来了一个坏消息:父亲乔治 · 莫法特因染上肺结核,不能参与工作。


为了帮补家计,年仅16岁的莫法特唯有选择辍学,去做送信、送花等等的散工。

但正如伟大哲学家窃·格瓦拉所言,打工是不可能打工的,这辈子不可能打工。莫法特也认为这样打散工是不会有未来的。就在这个思考人生的时刻,他回忆起自己的出生,想到了可以像父母一样走艺术这条路。于是,莫法特抱着靠艺术挣大钱的心态,决定要攒钱学画画,为下一年定了一个小目标。

一年过后,莫法特终于攒够钱来到巴黎。他拜画家塞尔热·波利亚科夫为师,开始了心心念念的艺术之路。

塞尔热·波利亚科夫

但理想很丰满,现实很骨感。在巴黎做了一段时间的学徒后,莫法特发现有点不太对劲:画画赚不到什么钱。即使是波利亚科夫这样小有名气,也是过着贫困的生活。没多久,入不敷支的莫法特再一次被生活打败,他被迫放弃画画这条路,带着失望回到了哥本哈根。

物理开挂

事业挫败,前路迷茫,种种负能量包围着回到哥本哈根后的莫法特,他只好走进书的世界,寻找慰籍。而这次,上帝为他打开了救赎的天窗。物理学家亚瑟 · 爱丁顿有关物理学的名著,仿佛激活了莫法特的物理细胞,让他对宇宙产生了浓厚的兴趣。

他开始到哥本哈根大学的图书馆里,自学数学和物理学。出乎意料的是,莫法特仿佛打通了任督二脉,短短2周的时间,他便熟练理解了微积分的原理。接着,不到一年的时间,又掌握了大部分的大学物理内容。但这就是高中生的极限?不,莫法特用行动告诉你他的字典里没有极限二字。在自学完大学程度的物理学科后,他立马就着手研究当时最前沿的广义相对论和统一场论问题。

当时,坚持宇宙决定论的爱因斯坦曾说过“上帝不掷骰子”,全面否定宇宙随机论“未来不可预测”的观点。所以,他希望建立现代物理学的“统一场论”,将宇宙运动的各种“力”统一起来,从而能够更准确地预知宇宙运动的发展变化。

爱因斯坦而有趣的是,莫法特却在研究中意外发现了爱因斯坦用来描述电磁力的数学公式有错误。

面对权威,他选择了质疑。1953年,20岁的高中辍学生莫法特写信,并附上自己的研究论文寄给了爱因斯坦。没想到的是,爱因斯坦很快就用德语回信了。但因为看不懂德语,莫法特只好特意跑到哥本哈根的理发店,请Tony老师进行翻译。

信中,爱因斯坦不仅承认了涉及的数学公式有错误,而且对于莫法特提出的关于统一场论的研究作出十分客气的回应:

“最尊敬的莫法特先生:我们的情况如下。我们站在一个无法打开的密闭的箱子前,我们努力讨论里面有什么,没有什么。”

而从现在看来,我们发现,爱因斯坦与这个封闭盒子纠缠了20多年,是没有结果的20年,因为他只关注电磁场和重力场之间的统一。实际上,在后来的物理研究中发现,宇宙还存在其他两种力:强核力、弱核力。也就是说,爱因斯坦少了两个必要条件,注定是无法成功完成他所执着的统一论场。


四大基本力:引力、电磁力、强核力、弱核力

那年的夏天和秋天,他们交换了大约六封信。也正是因为爱因斯坦的回信,让莫法特找回了失去的信心,确定了自己新的方向:做一名成功的物理学家。上帝似乎听到了莫法特的心声,他与爱因斯坦信件交流的事情,被当地新闻界发现了。一经报道,立马引起了物理学界的广泛关注。就连爱因斯坦的老对手,诺奖获得者尼尔斯·玻尔向莫法特也找上了门,向莫法特发出了会面邀请。玻尔

经过一系列舆论发酵,莫法特一下子就上了物理界的热搜。很快,英国驻哥本哈根领事馆官员注意到后,为了与莫法特进行更深层次的交流,接着,官员们便安排了莫法特与薛定谔进行会面。虽然是作为爱因斯坦的好朋友,但薛定谔还是坚定的站边量子力学。对于莫法特关于统一论场的新见解,薛定谔也表示十分认同,他认为莫法特将是一个可以颠覆物理界的人物。

薛定谔出于欣赏,薛定谔在会面结束后写了推荐信。随后,在霍金的导师丹尼斯·夏玛的帮助下,剑桥大学向莫法特发出学习邀请,破例让高中辍学的的他直接读博。当然,拿到剑桥offer的莫法特也不是没有纠结过,想到要远离家乡去到新的城市,心中便千万个不舍。但回过头来想,其实剑桥也还行。就这样,莫法特勉为其难的走进了剑桥大学。

莫法特读博期间,莫法特不仅接触到了更加前沿的物理知识,而且还结识了当年屹立神坛的物理巨人,与他们侃侃而谈。

其中就包括,1933年与薛定谔共获诺奖的保罗·狄拉克、1945年获诺奖的沃尔夫冈·泡利、还有在1942年领导曼哈顿计划的“原子弹之父”罗伯特·奥本海默。

左到右为保罗·狄拉克、沃尔夫冈·泡利、罗伯特·奥本海默

1958年,莫法特被授予博士学位。值得注意的是,在拥有800年历史长河的剑桥大学里,他是唯一一位是在没有本科学位的情况下,拿到物理学博士学位的人。

毕业之后的几年,莫法特去到欧洲核子研究组织,继续进行他所钟爱的物理科研工作。工作到1963年,因高校邀请,他去到了多伦多大学进行任教。

不到一年的时间,凭借过硬的专业知识和饱满的工作热情,年仅32岁的莫法特便成为终身教授,并且一做就是40年。这份对物理的深爱,甚至在莫法特老去后也未曾减少。退休后,莫法特决定继续投入物理科研的工作,他加入了世界著名的加拿大圆周理论物理研究所,成为研究者。Perimeter Institute for Theoretical Physics

可变光速的争议

在莫法特的学术生涯里,他一直在坚持去追求真理,去挑战权威。其中最出名的研究,就是莫法特站在爱因斯坦相对论对立面下,提出的光速可变理论。要知道,爱因斯坦提出的光速不变原理,是众多物理学理论的基石。在过去的一个世纪内,其狭义相对论和广义相对论都经受住了实验的检验,并且能够用于解释许多物理现象,包括宇宙的起源。可想而知,关于光速可变的想法在当时是显得多么的离经叛道。但尽管如此,莫法特还是选择坚持顺从自己的内心。

1992年11月16日,他在洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的在线档案馆上发表了他的“可变光速”(VSL)理论。没人理会他。

1993年,他向国际期刊《现代物理学D》递交关于光速可变的论文。所有人都表现得难以置信,并驳回发表申请。

经历过两次被拒后,莫法特也只能暂时缓一缓这项研究。

莫法特

巧合的是,直到1999年,乔奥·马古悠(Magueijo)和加州大学戴维斯分校的物理学家安德鲁·阿尔布雷希特也在国际期刊《现代物理学D》发表了与惊人相似的想法:光速可变理论。

Joao Magueijo《New varying speed of light theories》然而,生活就是如此戏剧化。这次的发表申请,竟然通过了。这一顿操作下来,莫法特一脸懵逼。没有犹豫,他立刻就联系到马古悠和阿尔布雷希特。而得知遗漏之后,马古悠马上在2002年的书《光速比光:科学推测的故事》中将整章归功于莫法特,并重申莫法特在VSL理论中的首要地位。

后来,由于马古悠的缘故,莫法特的论文得到了更多曝光,截止现在已经被引用超400多次。莫法特与他所发现的VSL理论也开始得到物理界的高度重视。

莫法特

从高中辍学,到指出爱因斯坦错误,再到提出颠覆认知的VSL理论,莫法特用实力完美诠释了什么叫做“逆风翻盘,向阳而生”。

也许,当这位大佬在介绍自己的传奇时,他有资格吹:“早知道物理这么简单,我就不放弃画画了。”