8月4日,一封主题为“悲惨的消息”的电子邮件迅速传遍了全世界的理论物理学家的朋友圈。邮件这样写道:“非常遗憾地告诉大家,周六早上(2019年8月3日),在法国的夏蒙尼,史蒂文·古布泽(Steven Gubser)在一场攀岩事故中遇难……留下了他的妻子与三个年幼的女儿。”这个消息是如此震惊,以至于几乎所有认识史蒂文·古布泽的物理学家都不能接受这个事实——年仅47岁的天才物理学家就这样撒手人寰了。
1972年5月4日,古布泽出生于美国俄克拉荷马州。不久之后,他随父母迁移到科罗拉多州的阿斯彭。在阿斯彭读中学时,史蒂文·古布泽开始喜欢上了物理,并且表现出极高的天赋。1989年,在波兰华沙举行的国际物理奥林匹克竞赛上,17岁的古布泽在竞赛中取得了个人最高分,成为美国历史上第一位物理奥林匹克金牌获得者,少年成名。次年,他又在国际化学奥林匹克竞赛中获得银牌。
1990年,古布泽进入普林斯顿大学物理学专业读本科。古布泽的本科毕业论文十分优秀,他被授予美国物理学会勒罗伊·阿普克奖,这是本科生研究的最高荣誉。1995年,在剑桥大学用一年时间获得硕士学位后,古布泽重返普林斯顿大学攻读博士学位,他的主要研究方向是一种量子引力理论——弦论。弦论的主要目标是把爱因斯坦的广义相对论量子化,从而解释宇宙大爆炸为什么会发生、黑洞中心的奇点到底是什么等问题。
这一领域对数学的要求极高,所以成为理论物理学研究的塔顶,很少有人能弄懂弦论的全部数学。
到了1997年,弦论大革命爆发了。年轻的阿根廷物理学家马尔达西纳提出了AdS/CFT理论。AdS就是反德西特时空,这是一个具有最大对称性的时空,其对称性的个数与平坦的闵氏时空一样多,但AdS时空具有负的宇宙学常数,因此其空间中各处的曲率均为负值。
而CFT是共形场论,“在共形场论中,相互作用的强度是不随能量的改变而改变的。所以,这给计算带来很多方便。”德国乌兹堡大学理论物理学家巫雷尼(Rene Meyer)告诉《环球科学》。
AdS/CFT理论说的是反德西特时空中的引力,与其边界上的共形场论是等价的,这是一个出人意料的联系,被人形象地称为“内涵都在表面上”。
AdS/CFT理论,可以与微积分中的高斯-斯托克斯公式,或是复变函数中的柯西围道积分公式(在实数轴上的积分,可以转化为在复平面上的积分)进行类比。这些公式反映出高维与低维之间的联系。AdS/CFT也是如此,一个表面的低维强耦合物理系统的性质,往往可以通过其内部的引力场理论反应出来。
多年来一直研究AdS/CFT理论的北京师范大学物理系副教授张宏宝告诉《环球科学》,这与海森堡1925年建立量子力学时的情景非常相似:“1925年海森堡写出了量子力学矩阵力学的文章,但当时的物理学家都看不懂。”随后,玻恩与海森堡合作了“两人文章”,玻恩、约当以及海森堡合作了“三人文章”,才完整勾勒出量子力学矩阵表达的物理与数学内涵。在AdS/CFT理论中,古布泽正是诠释该理论的关键人物之一。
1998年,史蒂文·古布泽作为第一作者的文章解读了马德西纳的AdS/CFT理论。作为AdS/CFTT量子引力大革命的前锋人物,古布泽在博士期间已经成为量子引力领域的杰出新秀,其论文影响力已经很高。此后,古布泽继续发展了AdS/CFT理论,并且将这个理论做了一些简化。利用图论与数论的结果,2016年,古布泽与合作者提出了p-adic AdS/CFT理论。
古布泽与徐志摩一样,其一生的大部分时间都在研究量子引力,也很喜欢爬山与攀岩等挑战性活动,最后他在攀岩事故中安全绳断裂因为引力作用坠落地面,传奇人生戛然而止。古布泽其运命让人唏嘘感叹,但他在量子引力研究的道路上留下的故事不会被忘记,天空不曾留下痕迹,但他已飞过。