趙紅勝：感謝CUSPEA，給我提供了探索星空的機會

1979-1989年間，李政道、吳瑞（Ray Wu）、William von Eggers Doering和陳省身（Shiing-shen Chern）通過物理、化學、生化、數學四個中美博士生考試與申請項目（China-US PhD Examination and Application Programs, CUS-PhD-EA）選派1700余人赴美攻讀博士，培養了大批頂尖人才。該系列訪談旨在通過展示這些校友在過去半個世紀中對中國乃至全球發展所做出的集體貢獻，彰顯這些項目不僅對中國，也對全球都具有劃時代的歷史意義。

我叫趙紅勝，英國圣安德魯斯大學教授，在那里工作已有20年。我1983年進入科大，當時只有16歲。我當初特別喜歡化學，可能因為化學成績還不錯，但是誤打誤撞去學了物理，還是近代物理方向。1988年，我通過李政道先生的CUSPEA項目前往美國哥倫比亞大學，在那里認識了李先生以及李先生的弟子，開始了我的第一份工作，關于超導。

墨子沙龍：CUSPEA這個項目是否影響您最終選擇天文學作為畢生的研究方向？

趙紅勝：CUSPEA這個項目，讓我進入了哥倫比亞大學，當時哥倫比亞大學最著名的是粒子物理方向，因為李先生就是從事這一方向的。由于一些間接原因，我沒有能夠進入粒子物理方向。我覺得那個領域相對來說飽和了，后來找到了一個比較適合自己的領域，選擇了相對基礎但仍具有發展空間的天體物理問題，特別是與運動和引力相關的研究，尤其是有關運動和引力的方向。后來我一步步進入了現在的研究領域，CUSPEA間接地給我提供了一個探索星空的機會。

墨子沙龍：您曾提起您的第一篇論文（PRA）是李政道先生的學生Friedberg教授指導的，這個過程您除了學到很多靜電場數值和解析計算的技巧，對您的科學思維和物理思想有什么樣的啟發？

趙紅勝：有一段時間，我對計算機產生了興趣，理查德·弗里德伯格（Richard Friedberg）便邀請我做一個計算課題，他教給我很多計算方法。Friedberg 提出了一個問題，在超導領域里，我們希望電子和電子構成對去運動，是否可以通過極化效應完全屏蔽電子和電子之間的相互作用。我對此產生了興趣，做了大量推導和編程計算，然后找到了電子和電子在一個晶格里相吸的可能性，所以它們可以成對的類似波色子一樣超導的運動。

這是我第一次從一個基礎的泊松方程計算出發，到理解到它跟超導的關聯，漸漸地感覺到一種科學研究的味道。提問題、解決問題、數學方法、計算方法，然后到研究它的物理意義的完整過程。這是我第一次從一個簡單的計算訓練，轉變為具備科學研究的基本能力的過程。對我來說是一個非常好的訓練，這個過程大概兩三個月，在我還沒有接觸科研的時候，第一次接受系統訓練，為我后來的研究奠定了一定的基礎。

墨子沙龍：Friedberg教授的研究方法和科學直覺讓您獲得了李政道先生什么樣的治學育人理念，可以給我們的觀眾分享一下嗎？

趙紅勝：理查德·弗里德伯格（Richard Friedberg）和李先生在前兩年寫過關于如何產生高溫超導現象，如何降低電子和電子之間的斥力問題的兩篇文章。他指導我們從不同角度繼續深入這一問題的探索。這個問題的提出源于和李政道老師的討論，而具體的計算工作由我來完成。李老師間接地協助我找到一個適當的科學問題，使我踏入科學的大門。這是我第一次學會如何思考一個問題，從解題到解決科學問題的蛻變。這是李先生給我留下的最大收獲。李老師還通過許多間接渠道給予中國留學生指導，我們經常在電梯或走廊中遇到李老師，他十分平易近人，但當時我們作為學生較為拘謹，不太敢主動跟高手交流探討。我相信現在年輕人會更主動，知道高手在場便積極探討問題，尋求指導或推薦信。我們當初缺乏這種意識，所以也錯過了一些更多地受到李先生啟發的機會。

墨子沙龍：您認為您專業領域最大的成就是什么？可以用大眾方便理解的方式跟觀眾介紹一下嗎？

趙紅勝：我專業理論主要是圍繞著暗物質暈這個現象，關注其背后的物理原理。在三個不同階段，我圍繞三個不同的方向，寫了一些有影響性的文章。最早的對于暗暈的理解，天文學家認為它是最簡單的東西，一個比較黑、比較暗的東西。我的工作更多的是通過銀河系恒星的運動以及互相的遮掩和透鏡來解釋已知的透鏡現象。這是探索暗物質本質的一個方向。

還有一個方向是關于暗暈可能是基本粒子的，然后沿著這個方向，我研究了暗粒子之間必然會產生一定的相互作用，特別是正反暗粒子。這個黑洞周圍的暗暈，可能被壓縮成較為致密的狀態，這樣其湮滅產生的光會比預期的強很多倍。這是個量體運動，其強度與密度的平方成正比。所以我們沒有觀測到這些粒子就是一種反粒子，這促使我做了第三次轉型。我認為暗暈的根本未必是那些超對稱粒子，而更可能是一些低能粒子，或者是由低能粒子演化出來的場、軸子場等，或者是一種修改引力，所以我后面專注修改引力的研究。我推動了三個方向的發展。

墨子沙龍：可以給大眾簡單介紹天文學家是如何描述天體運動的？

趙紅勝：首先牛頓通過萬有引力公式，在天文學中對行星運動進行了驗證，從此天體運動一直對物理的發展起到重要作用。剛剛我提到，暗暈本身就是源于恒星繞著銀河系中心旋轉速度過高這一現象，說明可能存在額外的物質，或者額外的引力來源。至于這一額外源究竟是什么，我們暫以“暗”來描述，但這只是一個性質上的概括，它顯然不是一個字能夠完全概括的，而需要一整套物理描述，例如其拉氏量，對光線的彎曲作用，以及與引力的相互作用，這些都是通過運動體現出來。

墨子沙龍：目前仍未找到暗物質相關線索，如果暗物質不存在，什么理論最有可能解釋現在天體運動？

趙紅勝：這是個非常好的問題，也是我們為什么還在持續研究，為什么覺得科學很有意思的一個問題。我們要是有了這個答案，我可能就退休了。暗物質非常重要，90%以上的宇宙中不均勻的引力大部分來自于這一現象，而不是來自簡單的恒星引力。另一個現象叫暗能量，過去我們通常將其描述為一個均勻的場。所以它只影響背景，宇宙背景的膨脹使其加快或放慢。最近宇宙學家的觀測和數據支持，暗能量本身不再是一個均勻的概念。我們的觀測現實似乎代表一種偶合，即均勻的部分影響不均勻。它們是在共同的時間的變化，有可能空間的也在變化。我更傾向于認為，暗物質是宇宙當中某種場的不均勻變化，而暗能量則對應其均勻部分的描述。它們是一枚硬幣的兩面，缺一不可。

墨子沙龍：您對如今的年輕學生和科學家有什么樣的建議？

趙紅勝：我自己感覺我并非典型的科研工作者，隨著研究的深入，我越來越覺得自己掌握的理論工具還不夠。學習能力非常重要，也需要給自己留出一定的空間。我個人比較活躍，比較喜歡寬泛性，不太習慣長期停留在同一領域，也換過多個環境，從美國到歐洲，是不太典型的CUSPEA人。從科學思想上講，我認為年輕人更重要的是具備一定的勇氣和興趣，去打破已有的科學定式。這些科學定式通常來自老師和課本，對我們形成一定約束，但其中很多內容都是可以在一定程度上被打破的。每一次打破，都能讓我們發現一條新的規律。

內容整理：張晴皓