愛因斯坦的辦公室給了誰?：普林斯頓高研院大師群像

導讀 榆樹後的智慧巨岩 黃宇廷 4
作者序 記錄偉大心智之旅 10

緣起
第1章 科學夢土 16

宇宙的祭司
第2章 物理教宗──愛因斯坦 36
第3章 謎樣人物──哥德爾 66
第4章 碎形之美 100

卓爾不群
第5章 奇才異士──馮諾伊曼 134
第6章 傲世才情──歐本海默 168

優游於天地之間
第7章 放眼宇宙──天文幫 210
第8章 薪火相傳 246
第9章 狂狷不馴     280

終極
第10章 生命遊戲──渥富仁 306
第11章 「理型」的真相──超弦 338

歸宿
第12章 智慧樂園 366

附錄 384

導讀

榆樹後的智慧巨岩　黃宇廷

　　第一次造訪高研院，是在2008年的一個夏夜。我那時還是研究生，獨自一人從紐約長島搭著火車，輾轉了三條線，要去參加高能理論暑期學校。五個多小時的旅途，最後一段是要搭只有兩節車廂的「Dinky」老火車，它一百多年來忠實的載著外地學子進普林斯頓鎮。

　　由於小時候看過《柏拉圖的天空》（本書改版前的書名），在火車上我腦海裡浮出兒時的想像：一位穿西裝打領帶的年輕人，疲憊的斜靠在車廂的窗邊，手中的鋼筆靜靜的落在膝上的筆記本上；他凝視窗外，無視手底下正在擴散的災難。或許他希冀這片段的呆滯能帶來新的啟發，抑或是在一片空白的未來前，他不知如何下筆。

　　一聲如釋重負的歎氣把我從夢遊中驚醒，我慌張的張羅行李，然後隨著一陣騷動來到了深夜的月台上。月台旁有間叫「WaWa」的不起眼便利商店，窗上貼滿了各種廣告，好像宣告這是鎮上唯一可以交換資訊的地方。讀者若看過 2015年在台灣上映的紀錄片「粒子狂熱」（Particle Fever），或許會對這家小便利店有些印象。那時隨意的瞄了一眼，我就迫不及待的向店後的黑夜走去，殊不知這家小便利店對許多高研院人而言，是深夜裡靈魂的休憩站。

　　雖然火車站已經位在普林斯頓大學裡，但離高等研究院還是有約四十分鐘步行的距離。只知道大約方向的我，原本打算沿途問路，但從校園裡遇到的學生身上，只能得到了模稜兩可的指引。於是我只好根據出發前下載在印象裡的 Google Map 摸索前進，先沿著一座高爾夫球場的邊際緩緩向上爬，不久就走到普林斯頓大學的研究生宿舍。在黑夜裡的這座哥德式建築，看似燈火通明的城堡，唯獨角落上的巨塔倔強的披著黑衣，在星空下用沉默來標示普林斯頓校園的邊境。

　　初見高研院

　　高等研究院就在黑塔旁一排榆樹的後面了。我還記得那時行李下的滾輪嘎嘎作響，催促著我心裡的焦躁，一方面擔心太晚我會拿不到宿舍的鑰匙，另一方面擔心這噪音會擾醒一間間躲在樹林裡的老木屋。就在心中該跑快點或走慢點的爭論瀕臨臨界點時，眼前豁然開朗，一片巨大的草原向天邊展開。草原中間有兩排楓樹，之間點綴著一隻隻好像想要分散你惺忪視線的螢火蟲，以防你注意到靜靜座落在遠端的福德大樓。就在那入口處的警衛室裡，有一件等待我的小信封。

　　福德大樓是高等研究院創始時的主要建築，也是附近樹林裡唯一晚上不眠的燈火。它的樓上是一座很老的圖書館，沿用著老式填書卡借書的系統。很多時候在這些書卡上，你可以找到一些大師的借書紀錄，看到他們也曾和你一樣生澀的查閱基本教科書，有時候你會不禁猜想，他們借這本書時是被什麼問題困擾，好奇他是否就在這些平凡無奇的字句與公式間，看出下一個問題的雛形。傳統的延續，即是給我們機會參與某一種傳承，我一直覺得高研院的借書卡，是這種論調的最佳範例。

　　往後的幾年間，我以訪客或成員的身分前前後後待了三年，中間歷經了許多自己在研究上，以及人生上的轉變；但不變的是，每一次看到晚上燈火通明的福德大樓，心裡就會升起泰然的安心，知道不論是什麼時候或什麼狀況，裡面總有某一樣東西靜靜等著自己。

　　今天的高研院在某些方面，和書裡的描述有不少落差。最鮮明的差異就是年輕人在高研院裡扮演的重要角色。在自然科學院裡，每年都大約會有四十名的博士後研究人員任職，分屬天文物理、高能物理以及系統生物三個領域。這些多半二十來歲，在各自領域已經頗有名聲的學者，他們的辦公室面對面的緊密座落在只有兩層樓的彭博大樓（Bloomberg Hall）內。

　　在高研院的一天，通常約上午十到十一點開始，這裡所謂的開始，是開始討論。事實上在自然科學院裡，白天的活動除了午餐和研討會外，大部分的活動就是一群一群的人，聚集在不同角落的黑板前討論。黑板在自然科學院裡基本上和牆壁是同義詞，除了每間辦公室外，所有公共區域只要有足夠的空間，黑板漆就會毫不猶豫的由地面延伸到天花板將它占滿。下午三點是下午茶時間，這些討論就會移師到已備好咖啡、茶以及各式餅乾水果的福德大樓。準備要在辦公室待到晚上的人，就會趁這個時間搜刮儲糧，所以從每個人手中抓了多少餅乾，你就可約略猜到他今天晚上會待到多晚。

　　如果是在溫暖的春天，人們會自動聚向福德大樓前的湖邊。但即便是澈寒的冬天，也是會有幾位不耐室內暖氣的靈魂，向湖後的森林走去，重溯當年狄拉克用斧頭闢出來的林道。

　　人才交織的樂曲

　　約略在晚上六點，研究院裡的氣氛開始慵懶的轉向。這時候熱絡的討論聲開始漸漸歇息，老教授抱著他們晚上的作業回去，而已經和大家成為老朋友的清潔人員，也準備開始他們的第二份工作。這個時候，就輪到高研院裡的年輕人開始正式上工了，把白天討論出的臆測，用紙筆或程式去測試，將黑板上還沒擦掉的論述，用解析的式子建構出嚴謹的論證。晚上的高研院是一種奇妙的生態，走廊上的聲音是由不同人的工作習性所交織出的小調。我還記得有一年，每天晚上走廊上可聽到謝丹（現任職於哈佛大學）播放的美式足球轉播，山崎雅人（現任職於東京大學）用力敲寫黑板，拉馬林金（Loganayagam Ramalingam，現任職於ICTS）徘徊於走廊上清唱家鄉老歌，以及何頌（現任職於中國科學院理論所）在辦公室裡與人朗聲討論。

　　能夠吸引、並且聘用這些博士後人員，事實上是高等研究院很重要的資產。不論是美國或是世界各地的研究機構，由於經費來源主要是政府單位，以致於招聘人才時，都是以既定的研究方向或題目做為考量。高等研究院由於經費來源有大約百分之七十是私人基金，因此招聘人才的時候，反而沒有既定的研究題目，只以他是否已經（或是有能力）在自己的領域裡開拓新方向做為考量。因此在研究院工作時，遇到任何困難往往只需踏出自己的辦公室，你所需要的指引就在走廊上的某一扇門後。

　　相反的，高研院成員唯一的責任就是要找到自己的方向。高等研究院一路傳承下來的精神，或許就是深信人類有能力享有絕對的學術自由，並且承擔自由所帶來的責任。這也反映在很多時候我在高研院聽到的研究成果，是當事人不打算發表的；因為一方面他並不覺得有非發表不可的重要性，但更重要的是，發表文章並不是他做研究的目的。因此我常跟人說，物理學家的能力是跟他有多少未發表的成果成正比的。

　　我在高研院的日子裡，有幸遇見各式各樣的頂尖學者。他們的研究習性可以說是南轅北轍，有的朝九晚五，桌上擺著整整齊齊的論文以及計算紙；有的偶爾睡辦公室、偶爾長期消失，桌上除了一排排的可樂罐什麼都沒有，但他們的共通點是無可言喻的誠懇。或許當你每天追尋的是知識上的真相時，誠實就成為你唯一流暢的語言。

　　在我成為院內成員那一年的迎新晚宴上，現任高研院院長戴克拉夫（Robbert Dijkgraaf），說了一個老先生帶小女孩在林子裡找到千年智慧巨石的故事。細節我不是記得很清楚，但最後那老先生從石頭上敲下了一塊小石子，給了那小女生要她帶回去。戴克拉夫以此勉勵我們，希望我們最後都能把高等研究院的精神，像這小石子般帶回我們各自的家鄉。我不是很確定是否有帶回來什麼，但我可以告訴你的是，我親眼看過那顆巨石，而它就在那排榆樹後等你。
　
　　（本文作者為國立台灣大學物理系專任助理教授）

作者序

記錄偉大心智之旅

　　83年秋，我為了製作雜誌的專題報導，第一次踏入普林斯頓高等研究院。在抵達校園之前，僅對高研院的聲譽略有耳聞，知道愛因斯坦以及大數學家哥德爾（Kurt Gödel），在此地為科學奉獻了大半生的心血。就和其他對科學有興趣的門外漢一樣，以愛因斯坦舊辦公室為場景，於愛氏死後不久的1955年4月拍攝完成的那些照片，在我年輕歲月留下不可磨滅的印象。它們在各種傳記文學中出現過，也在以二十世紀科學為題材的書上露過臉，都為世人所熟知。其中一張，正中央掛著寫滿了方程式的黑板，旁邊有一張轉向一側的空椅子，可能是愛氏最後一次起身離座時的準確位置。書架上隨意排列著書冊。尤其看到愛氏凌亂的桌面，更令人難以忘懷，紙張、期刊、草稿、墨水、菸斗、菸盒子⋯⋯散發出一股宇宙大業未竟全功的遺憾。我很好奇，在一片凌亂的背後，隱藏的是怎樣不為人知的宇宙奧祕。

　　記憶中還有另外一位科學家的照片，是在院內的數學圖書館拍攝的，照片上面是一位骨瘦如柴的人，幾乎全白的頭髮上斜掛著一綹黑髮；乍看之下，還以為是摩和克族（Mohawk）印第安人；而他臉上的表情，更加強了這種戲劇效果：怒目圓睜的瞪著照相機，好像在對攝影師說：「滾回你的老巢！」。他就是哥德爾。

　　記錄大師的事蹟

　　對我而言，愛因斯坦和哥德爾是當代科學界數一數二的天才，而兩個人竟然同一時間，在同一地點—紐澤西州的普林斯頓共事，實在是有點玄。到底他們二人是如何因緣際會，同時來到高等研究院的？當時這間研究院是何等光景？兩位科學巨擘在此究竟做了些什麼事？愛因斯坦和哥德爾過世以後，此地又發生了什麼變化呢？

　　不過，無論如何，我倒是未曾懷疑高等研究院的了不起。事實俱在，幾乎所有二十世紀物理界和數學界赫赫有名的大師，或早或晚均造訪過此地，包括十四位諾貝爾獎得主，像波耳（N. Bohr）、狄拉克（P. A. M. Dirac）、包立（W. Pauli）、拉比（I. I. Rabi ）、葛爾曼（M. Gell-Mann）、楊振寧以及李政道。1980年，高研院出版了一本書，稱為《學者名錄》（A Community of Scholars），書中記載了該院成立最初十五年間，到訪及從事各項研究的專家事蹟。這部巨著厚達五百餘頁，二十世紀頂尖科學家的名字，幾乎無一遺漏。

　　人文學家也在受邀之列，但是數目遠遜於科學家，名氣也較不響亮，其中唯一的例外是詩人艾略特（T. S. Eliot）。艾略特以降，高研院就沒有再支持過文學或文學評論方面的研究，轉而集中於社會科學和歷史方面。但是這方面的成果有限，高研院成立迄今達五十多年，文史方面的進展顯然無法與科學方面的成就相比。能夠進入高等研究院的科學家，均是在物理界有革命性貢獻的一時之選，他們的努力已使人類智識趨近或許是最完整的理論階段，從量子力學的一線曙光，進到大一統理論的邊緣—萬有理論（Theory of Everything）。其中花費的時間，恰好約是人一生的光陰。高等研究院的歷史，就是這群科學家的故事，也就是本書所要介紹的內容。

　　偉大心智

　　全部算起來，高研院的科學家為數還真不少，這相當可以理解。畢竟，他們的目標是任何群體所能建立的目標中，最大、最難的一個。他們差不多是想⋯⋯大小通吃，要明白並解釋一切的自然現象。他們要知道宇宙本體為何是現在的面貌，為什麼這樣運行。高研院的存在，似乎正是要誇耀人類偉大的心智，而此目標需要的是一群桀驁不馴、自信能有所貢獻的人。本書則是筆者小小的嘗試，帶你一窺學術堂奧，以及其中一些人在生活和工作上的雪泥鴻爪。