“把科學帶回家” 提供
一個沒上過大學的貧困藝術生自學大學物理，找到愛因斯坦的一個數學錯誤，得到薛定諤推薦，上了劍橋大學，成為劍橋大學800年曆史上第一個沒有本科學歷的博士。後來，他還提出了和愛因斯坦對著幹的光速可變理論，成為填補宇宙大爆炸理論系統 bug 的有力候選。
參考資料 Einstein wrote back 等
編譯 七君
John Moffat
John Moffat 的人生經歷會打破你關於你對世界的許多成見。
1932年，Moffat 出生在丹麥，他曾經是一個貧窮的藝術生，而且高中成績不太好，也沒有顯示出特別的數學或者科學天賦。
Moffat 的父母也不是什麼教育家，他的家庭甚至有點七拼八湊。他的媽媽是丹麥人，爸爸是英國人。他的爸爸是蘇格蘭的小號手，媽媽是合唱隊的，他們在結婚前互相聽不懂對方的語言。
Moffat 的童年非常動盪，他在二戰中長大，在他小時候，隨時都有可能在上學途中遭遇納粹襲擊，他本人差一點就在倫敦大轟炸裡翹辮子了。他曾經上過13個學校，他的課堂常常是空襲避難所。
16歲的時候，Moffat 從哥本哈根的 Kaptain Johnson 中學畢業。一開始，Moffat 是想上大學的。但是在二戰的時候，要上大學的話，就必須要先上預科學校（gymnasium）。預科有面試，但是 Moffat 遇到的面試官是一個數學家。這次面試的體驗極差，這位數學家把 Moffat 狠狠地羞辱了一番。
當時，這位預科學校的面試官嘲諷他：“Moffat 同學，我可以保證你成不了數學家，呵呵。”就這樣，Moffat 完全失去了上大學的希望，大學失格。
更不湊巧的是，他爸因為喝了肺結核病人喝過的咖啡，染上了林妹妹的病，不能工作，於是 Moffat 只能做信童、擦窗、送花等很多工作貼補家用。在對未來的迷茫中，Moffat 想要成為畫家，於是他攢了錢去巴黎學畫畫。
1949年，17歲的 Moffat 來到了巴黎，找到了已經小有名氣的畫家塞爾日·波利亞科夫（Serge Poliakoff），做他的學徒。
俄裔畫家塞爾日·波利亞科夫和他的作品
@lefebregallery
但是見到波利亞科夫本人後 Moffat 才明白，實際上，波利亞科夫即使已經出名，卻依然生活在貧困中，賣不了幾幅畫，晚上甚至要到咖啡館彈吉他賣藝，唱俄國民謠小曲兒賺點泡麵錢。
更悲劇的是，Moffat 的繪畫事業並不成功，錢燒完了以後，他又回到了哥本哈根。
機緣巧合之下，他讀了第一個在英語世界介紹相對論的人——物理學家亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington）寫的The Nature of the Physical World 和Spacetime and Gravitation。
Moffat 說，愛丁頓的書“讓他腦子裡的開關打開了，使他產生了理解宇宙真相的衝動。”他從哥本哈根大學圖書館借閱了許多相關的書，並且開始自學本科程度的物理。
愛丁頓的書似乎也讓他的數學開竅了。在2個禮拜裡，他就學會了微積分，不久就自學完了大學程度的物理。再然後，他開始對愛因斯坦的統一場論（unified field theory）產生興趣。
是這樣的，當時的主流學派量子力學指出，在觀測之前，粒子的位置是不確定的，只能用概率描述，是人類的觀測讓粒子的位置確定下來。
但是愛因斯坦不承認量子力學，他不相信世界基於人類的觀察。他認為量子力學天生殘疾，“你相信月亮只在人類觀察的時候才出現在那裡嗎？”所以，愛因斯坦想自己建一個理論，來統一引力和電磁力這兩個基本力，吊打量子世界的不合理性。這就是統一場論。
由於學習神速，在駐哥本哈根英國大使館的助理 John Page 的幫助下，Moffat 被安排和愛因斯坦的老對手，丹麥物理學家、諾獎獲得者尼爾斯·玻爾會面。
1925年，玻爾和愛因斯坦在奧地利數學家保羅·埃倫費斯特位於荷蘭萊頓的家中辯論。
@wikipedia
就像愛因斯坦不甩量子力學一樣，玻爾也不是很甩愛因斯坦的理論。在這次面試的過程中，玻爾直接說愛因斯坦已經變成了鍊金術士，在錯誤的道路上越走越遠。玻爾還告誡 Moffat，“沉迷於愛因斯坦的思想是浪費時間。”
不過因為對這個年輕人有好感，玻爾允許 Moffat 在尼爾斯·玻爾研究所做了一次關於統一場論的報告。但是，在場的物理學家們並不是很友好，他們對Moffat 一頓批。
批完了以後，Moffat 心情不是很好，衝動之下，1953年，20歲的高中輟學生Moffat 寫信給了在普林斯頓的愛因斯坦，“我去那裡做演講的主要目的就是打擊我的自信”，還附上了自己的兩篇論文。在信中，Moffat 指出了愛因斯坦用來描述電磁力的數學公式有錯誤。
讓他沒有想到的是，愛因斯坦用德語回信了。因為看不懂德語，Moffat 讓會說德語的理髮師幫他翻譯。理髮師告訴他：“小強（John）啊，看起來愛因斯坦大佬很把你當回事兒啊。”
在信中，對於數學公式的錯誤，愛因斯坦說 Moffat 說的對，他把 Moffat 看作“智力上的同輩”，並且在接下來的6個月裡和他保持通信。
而關於自己孤注一擲的統一場論，愛因斯坦在回信裡寫道：
“親愛的 Moffat，我們目前的狀況是這樣的，我們站在一個打不開的盒子前面，努力地猜測盒子裡有什麼，沒有什麼。”
事後看來，愛因斯坦和這個盒子搏鬥了20年，是沒有成就的20年，因為他拒絕承認量子力學，而且缺乏終極理論的兩個要素。
是這樣的，30年代開始愛因斯坦在研究的統一場論試圖統一宇宙的兩個基本力：引力和電磁力。但是後來物理學家發現，實際上宇宙還有其他兩種基本力，也就是形成原子核的強相互作用力，和放射性的弱相互作用力。換言之愛因斯坦要做的菜少了兩個基本的原料，因此當然燒不出正確的味道。
四大基本力（左-右）：電磁力，弱相互作用力，強相互作用力，引力
不過，愛因斯坦的回信還是讓 Moffat 信心大增，並且開始期望走上正經的學術生涯，成為一名登記在案的物理學家。
接著，當地的一家報紙報道了 Moffat 和愛因斯坦以及玻爾的事情，這個報道被英國駐哥本哈根領館的人看到了，他們聯絡了倫敦的英國科學及工業研究部（Department of Scientific and Industrial Research），把 Moffat 帶到都柏林高等研究學院，和薛定諤見面，旅費全包。
薛定諤是個能說6門語言的大佬，量子力學的基礎方程——薛定諤波動方程的冠名人。
Moffat 回憶，他到的時候，薛定諤不巧因為支氣管炎病倒了，再加上他老婆和女朋友在廚房吵架（你沒看錯），氣氛令人尷尬，於是病怏怏的薛定諤就決定躺在床上，透過他的人設圓眼鏡觀察這個自學成才的年輕人。
薛定諤的死亡凝視
一開始，他倆嘮得不錯，但是提到愛因斯坦以後，薛定諤就垂死病中驚坐起，向天再要500年，他開始罵銀。Moffat 回憶：“他好生氣哦，他衝著我大叫，說愛因斯坦是個八噶，我受驚了。”
薛定諤其實氣的是自己，因為十年前他也曾和愛因斯坦一樣試圖搞出一個統一場論，不過沒搞成。但是現在愛因斯坦居然要重蹈覆轍，你說氣不氣人惹。
但是，薛定諤是個好銀。他罵完人之後，給 Moffat 寫了推薦信。有了薛定諤的背書，現代宇宙學奠基人丹尼斯·夏瑪（Dennis Sciama），也就是霍金的導師也提供了幫助。就這樣，劍橋給 Moffat 發了offer，允許他在沒有本科學位的情況下，在劍橋讀博。
Moffat 就這樣一路開掛，進入了劍橋大學。
John Moffat 在劍橋三一學院讀博
@applycambridge
在這個過程中，他結識了當時世界上，也是物理學史上最著名的物理學家，比如量子力學研究先驅、諾獎物理學家沃爾夫岡·泡利，量子力學的奠基人之一保羅·狄拉克，還有原子彈之父奧本海默，併成功和他們談笑風生，順利從一個青銅打到了王者，還加入了公會，收穫了一手公會王者們的八卦。
比如，狄拉克幹啥物理都行，穿褲子拉瓜名。Moffat 曾親眼見證物理十級，穿褲子幼兒園級的狄拉克被自己老婆嘲諷：“保爾，你真是個大豬蹄子，你連自己的褲子都不會穿！”
Moffat 還和泡利算不打不相識。
有一次，泡利訪問劍橋，他把劍橋的年輕物理學家叫出來，讓他們展示一下自己的研究。這些物理系學生們戰戰兢兢地在黑板上寫自己正在研究的公式。
沃爾夫岡·泡利
@wikipedia
泡利是個毒舌雞蛋頭這個大家都知道的，網上的段子和他年輕時的毛髮一樣濃密。
年輕時的沃爾夫岡·泡利
他就一個一個diss過來。舉個例子，他對其中一個可憐的娃說：“我不要再看你這個無聊的計算了，全是辣雞。”
當時還是菜鳥的 Moffat 講完了他的研究，也受到了泡利diss慣性力的影響，遭遇了“完全胡扯”的攻擊+1。不過，Moffat 是在場唯一一個反駁泡利的人，“不是胡扯，謝謝！”
Moffat 回憶，當時全場安靜，氣氛令人窒息。沒想到的是，泡利過來抱了抱這個有種的後輩，說：“我的爸啊（Wunderbar），這孩子回嘴了惹。”
就這樣，1958年，Moffat 成為劍橋大學800年曆史上，唯一一個在沒有本科學位證書的情況下，拿到物理學博士學位的人。
畢業後，Moffat 在英國、美國、歐洲核子研究中心（CERN）等研究機構工作過一段時間。1963年，31歲的他得到了多倫多大學的教職，一年後，他就成為了終身教授，並在多倫多大學呆了40年。
退休後，Moffat 成為了世界著名的物理研究所，加拿大的圓周理論物理研究所的研究者。
圓周理論物理研究所的斯蒂芬·霍金中心
在大半生裡，Moffat 一直在挑戰自己的現狀和舒適區，這讓他的職業生涯和理論都顯得離經叛道。
講一個比較著名的。根據愛因斯坦的相對論，光速守恆，相信許多小學生都知道。但是 Moffat 卻提出，光速不一直是現在的樣子，光速是可變的。
許多聽慣了光速守恆的人要翻白眼了。別急，實際上，這要從宇宙大爆炸理論無法解釋的現象——視界問題（the Horizon Problem）說起。
視界問題最初是德克薩斯州大學達拉斯分校的物理學家 Wolfgang Rindler 在1956年發現的。如果你家也有天文望遠鏡的話，你也可以發現視界問題。
@uc.edu
你可以在天球中隨便找一個區域，找一個和我們相距130億光年的星系，然後另外在相反的方向找一個地方，再觀察一下同樣遙遠的區域。
這兩個方向相反的星系相距260億光年，而且你看見的它倆是它們130億年前的樣子。另外，如果光要從其中一個星系到達另一星系，要花260億年的時間，光速守恆嘛。
不過呢，宇宙的歷史140億年不到。而根據相對論，沒有物質和信息的傳播速度能夠快過光速。這樣一波推理就出現一個奇怪的結論了，那就是你隨便找的這兩個星系從來都沒有物理接觸過，從沒有發生交集，因為連光都到不了的地方，其他東西更到不了了。
這又怎樣了呢？這很奇怪啊，因為宇宙微波背景等觀測數據指出，宇宙各處是同質的，星系的分佈啊，溫度啊什麼的都差不多。
宇宙微波背景是早期宇宙的殘留
@wikipedia
所以問題就來了。用倫敦帝國理工的物理學家 Joao Magueijo 的話說，“宇宙各處的星系分佈相對均勻，溫度也是一樣的。如果它們沒有接觸過，為什麼會這樣呢？”
打個比方，如果你和世界另一端的一個人長得一摸一樣，你能說你們毫無關係，沒有同一個爸爸嗎？
這個問題讓物理學家們絞盡了腦汁，因此成了關於我們的宇宙形成的主流理論——大爆炸理論（基於廣義相對論的宇宙形成學說）的一個系統 bug，後來許多物理學家提出了各種版本的補丁。
其中的一個著名補丁，叫做宇宙暴脹（cosmological inflation）。
宇宙暴脹理論指出，宇宙一開始只有一個質子這麼大，物質相互接觸，但是在宇宙誕生後的10^-36秒，宇宙發生二次爆炸（暴脹），變成之前的10^26倍那麼大，某些區域互相分離，最後變成我們現在的宇宙，這樣就可以解釋宇宙的勻質性了。
宇宙暴脹目前是解決視界問題的主流補丁，但是它也有許多問題，最大的問題就是缺乏證據。
因此，其他物理學家就推出了另一個補丁——光速可變理論（Varying Speed of Light），簡稱VSL。
光速可變理論指出，如果宇宙誕生時的光速和現在一樣，宇宙兩端的物質就不可能混合，就像茶和奶混合不起來一樣，就不可能變成現在這樣勻質的宇宙奶茶了。光速可變理論繼而提出，在宇宙誕生之初，光速比現在更快，達到了3×10^30千米/秒，之後慢慢回落到現在的樣子，這就能解釋視界問題了。
但是，如果光速可變，許多物理常數就不是常數了，洛倫茲變換、黑體輻射什麼的都要改，物理的根基將要發生動搖。難怪一開始有人說VSL理論是智障（Very Silly）理論。
1993年，Moffat 給大刊《物理評論》 （Physical Review D）遞交了一篇論文，闡述了他的光速可變的思想。當時，所有的審稿人都反對他的學說，畢竟這太嚇人了，因此他的理論沒辦法發表在這個知名期刊上。
無奈之下，他只能把自己的論文發表在一個不太有名的意大利期刊 International Journal of Modern Physics 上，發表後的幾年裡這篇論文也沒有得到任何反響。
但是到了1999年，Magueijo 和加州大學戴維斯分校的物理學家 Andrew Albrecht 也提出了光速可變的理論，也投稿到了《物理評論》。但這次，他們的文章居然被髮表了。
不過因為 Moffat 的那篇論文不太有名，所以他們不知道已經有人在他們之前提出了光速可變。看到了Magueijo 的摘要後，Moffat 迅速聯繫了他們，在最後一刻，Magueijo 在論文中引用了 Moffat 的理論。
因為這篇 Magueijo 的論文，Moffat 的論文受到了巨大的關注，目前獲得了4百多次的引用。Moffat 和 Magueijo 他們也成了同盟大基，共享了VSL的榮耀。
而後來，噴 VSL 這個版本的補丁的人也開始少起來了，因為物理學家們發現了支持性的證據。其中一個證據，就是精細結構常數（fine-structure constant）。
精細結構常數和電子的電荷，以及光速，還有普朗克常數——量子力學的基本常數之一有關。一些證據表明精細結構常數會隨時間變化，因此光速或許是可變的。於是乎，VSL 理論開始得到物理學家們的重視。
總之，只有這位大佬可以跟人吹：“我是畫畫不好才來學物理的。”
https://shimo.im/docs/CqyHXKPxXYjxcwCD/
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