1972年には、 フランク・ウィルチェク そして彼の指導教官であるデイビッド・グロスは、強い力の基本理論、つまり素粒子物理学の標準模型の最後の柱を発見しました。 彼らの研究は、原子核の内部で働いている奇妙な錬金術を明らかにしました。 それはまた、初期宇宙に関するその後のほとんどすべての研究を支えていることが判明しました。 WilczekとGrossは、2004年のノーベル物理学賞を共有しました。 それが行われたとき、Wilczekはちょうど21歳でした。

それ以来数十年の彼の影響力は深遠でした。 彼は、アクシオンと呼ばれる架空の粒子の存在を予測しました。 暗黒物質の有力候補。 彼は初期の宇宙の性質に関する画期的な論文を発表しました。 そしてちょうど昨年、彼の「だれでも」—二次元システムにのみ現れる奇妙なタイプの粒子—は 実験的に確認済み.

Wilczekは、移民の息子であり公立学校の産物であるニューヨークのクイーンズで育ちました。 彼は高校を20年で、大学をXNUMX年で卒業しました。 彼はマサチューセッツ工科大学でXNUMX年間教鞭をとっていますが、パンデミック前は、アリゾナ州立大学、ストックホルム大学、上海交通大学で同時に任命され、ウィルチェククォンタムを指揮するために世界中を飛び回っていました。センター。

Wilczekの最新の本、 基礎：現実へのXNUMXの鍵、今日出てきます。 Wilczekは言った クアンタ 彼は「私がこれまでにしたことと同じくらいこの本を誇りに思っていた」と語った。

クアンタ マサチューセッツ州コンコードの自宅で、XNUMX月にズーム経由でXNUMX回彼に追いついた。 インタビューはわかりやすくするために要約および編集されています。

おめでとうございます 基礎。 この本のアイデアはどのようにして思いついたのですか？

さて、元のアイデアは、本が判明したものとはかなり異なっていました。 私は物理的な世界についてのいくつかの基本的な事実を語ったこの小さな本を書くつもりでした。 カクテルパーティーで話題になるような、今まで以上に読んで知っていると感じられるものだと思いました。

しかし、ドラフトをまとめたとき、私は自分が作成したものに満足していませんでした。 それをしている本はすでにたくさんありますよね？ そして、私が非科学的な友人、つまり知的な人々、芸術家、文学の人々と話をしたとき、彼らが読みたいもののようには思えませんでした。

それで、私は自分の机に戻って、私がXNUMX代の頃、そして私が育ったカトリック信仰から離れていたとき、私は科学と宇宙における私たちの場所についての本で何を探したのかを考えました。 ？ その時、私にとって何が役に立ちましたか？ 私が書いた本はあの本でした。

あなたの本にはたくさんの神がいます。

はい。

あなたのレベルでそこに行く科学者はおそらく多くないでしょう。

そうですね、これらの問題は科学者がテーブルに残すにはあまりにも重要だと思います。

あなたが知っているように、科学は実際に神が何であるか、または神が何をしたかについて言うことがたくさんあります。 彼/彼女/その仕事を理解すること—それは神が何であるかについてあなた自身に知らせる直接的な方法です。 ガリレオ、ケプラー、ニュートン、マクスウェル、アインシュタインにまでさかのぼる、宗教的な質問を見るという素晴らしい伝統があります。 それらの人々のほとんどは、明らかに、深く宗教的にクリスチャンでした。

もちろん、アインシュタインはそうではありませんでした。 彼は、スピノザと同様に、一種の汎神論、神としての世界のより抽象的な考えの態度を持っていると自分自身を説明しました。

私がXNUMX代のときに家族のカトリックについて質問したとき、私はこの相補性の概念に出くわしました。これは私を大いに助けました。同じ質問に取り組むにはさまざまな方法があります。 多くの場合、同じことを説明するさまざまな方法があります。 それらはそれぞれ独自の条件で有効である可能性がありますが、調整が非常に困難または不可能な場合もあります。 宗教と科学の間の対立の多くは、彼らがさまざまな質問に答えているために発生します。 宗教が間違ったことを言う紛争はたくさんありますが、他にもさまざまな質問に取り組んでいる分野がたくさんあります。

科学では、「これはどのように機能するのですか？」と広く質問しています。 宗教では、あなたは「これはどういう意味で、私はそれについて何をすべきか」と尋ねています。

あなたはご信仰がありますか？

物理学は私の宗教的信念です。 物理学では、法則が非常に奇妙で理解すべきことがたくさんあるため、可能性に富み、実現に富み、ファンタジーの余地が十分にある、素晴らしく素晴らしい世界を発見するという意味で。 そして、あなたがそれを理解するとき、あなたはそれがどのようになり得るかを理解します。

私自身がとても小さいことを学びます。 しかし、ウォルト・ホイットマンが言ったように、私は多数を含んでいるので、私も非常に大きいです。 情報を処理できます。 私は物事を理解することができます。 想像できます。 楽しく過ごせます。 それが私の宗教の本質で​​す。 私は世界とは何か、そしてそれがどのように機能するかを研究することから私の宗教を学びます。

宇宙とその中の彼の位置を理解しようとしていたこのXNUMX代の少年についてもう少し教えてください。

私はニューヨーク市で育ちました—クイーンズ。 私の両親は移民でした。 ポーランド出身の父。 イタリアから来た母。

私たちは上層階級と中流階級の間のどこかにいたと思います。 私の父は技術者として働いていました。 母は主婦でした。 彼らは大学に行ったことがありませんでしたが、両方とも非常に知的でした。 私の父は、大恐慌の間、家族を養うために高校を辞めなければなりませんでした。 しかし、彼らは子供たちが彼らよりも良い生活を送るべきであるという考えに非常に投資しました。

また、ニューヨークに住んでいて、公立学校のシステムにアクセスできて、とても助かりました。 学校に入学した瞬間から、IQテストを受けました。 私が高得点を挙げたとき、両親が呼ばれ、「フランクは並外れた存在です。 あなたは彼を助けるためにあらゆることをしなければなりません。」

彼らは家庭に天才を持つことにどのように反応しましたか？

学校が私がどれほど頭が良いかを彼らに話し始めると、それは家族内のダイナミクスを変えました。 私は彼らがもう上司になることができるこの小さな子供ではありませんでした。 彼ら自身はとても頭がいいのですが、私には少し怖かったと思います。

彼らは私たちがそれらを買う余裕がなかったとしても、私が賢いおもちゃを手に入れることを可能にしました—機械的なおもちゃと望遠鏡。 私たちは科学と哲学の本のための特別な書店に行きます。 バートランド・ラッセルをたくさん読みました。それは私にとって大きな意味がありました。 私の両親は私にちょっと戸惑っていたと思います。 私が奇妙なことをしたいとき、彼らは私にそれらをさせてくれました。 母は私を偶像化したと思います。 私はある種の科学者になると想定されていました。 彼女はいつも「あなたは癌を治すつもりです」と言いました。

ここで非常に控えめなことを言うつもりです。 学校で私が非常に客観的で偽造されていないこの種の検証を受けたという事実は私に大きな自信を与えました。 いろいろなテストや大会でとても上手くいきました。 自信がありました。 それは私の人生の残りの間私と一緒にとどまりました。 科学者は知的リスクを取るためにそのような自信を必要としています。

ブロンクス高等学校に行きましたか？

いいえ、それは20時間の通勤でした。 私は非常に大きなクイーンズ公立高校のマーティン・ヴァン・ビューレンに通い、そこで私は他の約XNUMX人の子供たちとオタクの道を進んでいました。 私たちは皆同じAPクラスに行き、一緒にたむろしました。 今日まで、私たちはまだ連絡を取り合っています。

私が16歳でシカゴ大学に行ったとき—私はXNUMXつの学年をスキップしました—全体として、そこの学生はヴァンビューレンに戻った私の仲間ほど良くありませんでした。 一方、教授たちは別の面にいました。 彼らは物事を大いに理解したかったのです。 シカゴでは、少なくとも学部からは、人間の知的探求の最先端に触れていると感じました。 私には無定形の野心がたくさんありました。 シカゴは私がやりたいことを理解しようとするのに良い場所でした。

たとえば、ラボでの作業は自分には向いていないことにすぐに気付きました。 私はそれが面倒な作業であり、反復的である可能性があることを見ました。 それで私はコンピューター科学、物理学、生物学を探求し続けました。 私は待機状態でした。 パズルをするのが好きだったので、最終的に数学に落ち着きました。それは、方程式を解き、広い意味でデータを操作するという考えと融合しました。 私は、数理論理学を使用して精神がどのように機能するかを調査したいというような、これらの不定形のアイデアを持っていました。

数学はうまくいきましたか？

大学の専攻として、それはしました。 私はXNUMX年で終了し、その後プリンストンで数学の大学院の仕事をするために出かけました。 そこで、私は大きなショックを経験しました。

大学院は、他の人がすでに理解していることを学ぶことではなく、何か新しいものを生み出すことでした。 彼らは私に黒板のあるオフィスをくれて、「何か面白いことをしなさい」と言いました。 突然、私は大人として扱われていました。 これは本当に難しいと思いました。 私はある種の危機に陥りました。

しかし、それから私は途方もない運がありました。 奇跡が起こった。 たまたま物理の講義に参加したので、場の量子論がどのように機能し、強い相互作用に応用できるかを理解するというこのプロジェクトに参加しました。 それは基本的に私がやろうとした最初の真剣な研究でした。 そしてそれはうまくいきました！

そしてそれは直接ノーベル賞につながりました。 私は他の誰もできないような難しい計算をしました。 私は、はるかに経験豊富な科学者であるデイビッド・グロスと協力していました。 そしてとても素晴らしい。 彼と一緒に仕事をして、私は本当に貢献していると感じました。 その後の数年間で、私はそれらのアイデアの成功したアプリケーションを次々とスピンオフすることができました。あるいは、アクシオンのような他の創造的なことをすることができました。

私たちが提案した理論が正しければ、それは潜在的に非常に大きな問題であることがすぐにわかりました。 デビッドに「実験がこれを裏付ければ、ノーベル賞を受賞する」と言ったのを覚えています。 さて、賞は30年後の2004年に授与されました。しかし、個人的な検証は即座に行われました。 1972年の冬に計算を行い、春に公開しました。 その夏、私は最初の会議に行きました。 ダウニングタウンインと呼ばれる場所で、それは非常に小さかった。 しかし、ファインマンはそこにいました、 　 ファインマン、そして彼は私たちの仕事について話しました。 「これは本当に重要です」と彼は言いました。 私は21歳でした。

あなたはそのような驚くべき初期の成功によって不自由にされたかもしれません。 多くの人がいます。

どういたしまして。 私のような仕事では、自信を持つことは純金だと思います。 新境地を開拓するには、手足に出てリスクを冒すことをいとわない必要があります。 私の初期の成功のおかげで、私がそれらを作ったときの私の間違いは、彼らがそうであったかもしれないほど壊滅的ではありませんでした。

正直なところ、私はいくつか作った。 XNUMXつは機会損失の間違いでした。 インフレを発見すべきだったと思います。 私は必要なものをすべて持っていました。 私は適切な場所に適切なタイミングで適切な種類の知識を持っていました。 私はただ他のことを考えていました。

近年の私の大きな成功の一つは、ある種の分野全体に栄えたタイムクリスタルのコンセプトを提案することでした。 しかし、初期の論文では、私の主な例はあまり良くないことがわかりました。 技術的に不安定でした。 それは科学的に健全ではありませんでした。 一般的な方向性は良かったが、詳細な実装はそうではなかった。

間違えたとき、あなたは自分に何を言いますか？

私はそれにこだわらない。 聞いてください、私は想像力豊かなアイデアで作業するのが好きです。 間違いは時々それをすることの代償です。

あなたの想像力豊かなアイデアの40つであるアクシオンについて話しましょう。 それらは暗黒物質を構成するかもしれない架空の粒子であり、したがって初期の宇宙を理解するための鍵となるかもしれません。 あなたはそれらについてXNUMX年以上理論化して公開してきました。 アクシオンを始めたきっかけは何ですか？

1977年の夏のある夜、私はフェルミラボで長い散歩をし、ヒッグス粒子の周りの問題について考えることにしました。 まず、それらをどのように検出するかを考えました。 私は基本的に問題を解決しましたが、それはずっと後になるまで明らかになりませんでした。 それから、ヒッグス場が複数あるのではないかと考えました。何か面白いことがあれば、その可能性について言えるでしょう。 私が思いついた最も興味深いアイデアは、複数のヒッグス場があれば対称パターンを持つことができるということでした。

翌日、私は図書館に行き、これらすべての質問に対して人々が何をしたかを調べました。 見つけた ロベルト・ペッチェイとヘレン・クイン ヒッグス対称性を考慮しただけでなく、それが物理学の根本的な問題に対処できることを示しました。 しかし、ペッチェイとクインは、対称性の非常に印象的な結果、つまり非常に軽い粒子の存在に気づいていませんでした。これは現在、アクシオンと呼ばれています。 そのような粒子があれば必ず観測されるのではないかと最初に思ったので、他のアイデアほど緊急に取り組んでいませんでした。

しかし、よく考えてみると、アクシオン（最初から呼んでいたもの）が、次々と除外しようとして失敗したので、結局は存在するのではないかと徐々に確信しました。 あなたがそのような基本的な質問をしたり、おそらく答えたりする新しい方法に出くわすのは毎日ではないので、私は夢中になりました。

数年後、私はスティーブン・ホーキングから、今では伝説的な会議である1982年にケンブリッジで開催されたナフィールド会議に招待されました。そこでは初期宇宙論が主要な主題でした。 スティーブンは私に要約の話をするように頼んだ。 私はその機会に応えて新しいアイデアを提示するべきだと感じたので、ビッグバンの後にアクシオンフィールドがどのように落ち着くのか、そしてそれが観察可能な遺物を残すのではないかという疑問を提起しました。

ジョン・プレスキル、マーク・ワイズと私はこれを解決し、実際には多くのアクシオンが残っており、宇宙論者が必要としていると思われる「暗黒物質」を供給するのにちょうどいい特性を持っていることを発見しました。

あなたと他の人たちが強打者だったという事実を考えると、なぜ物理学の世界のロドニー・デンジャーフィールドが長い間アクシオンをしていたのですか？ 彼らはあまり尊敬されませんでした。

さて、アクシオンは非常に異なる種類の粒子であり、以前のものとはまったく異なっていました。 その背後にある深い理論的アイデアを理解していなければ、アクシオンは奇妙に思えました。

それは変わりました。 暗黒物質の場合ははるかに強くなり、アクシオンははるかに人気があります。 確かに、宇宙の暗黒物質のケースは現在非常に強く、ほぼ普遍的に受け入れられています。 その暗黒物質はおそらく新しい種類の新しい粒子であり、ほぼ普遍的に受け入れられています。 それは、多くの独立した証拠に適合します。 そしてそれはアクシオンかもしれません。 アクシオンにはすべての適切な特性がありますが、これは決して簡単なことではありません。

また、アクシオンが対処するように設計された元の根本的な問題、つまり法律が時間的に前後に同じように見える理由のこの問題は、ほぼ50年前から存在しており、アクシオンが唯一の解決策です。 だから私たちはそれが必要です。 それが必要です。 暗黒物質が実際にはアクシオンであるという発見を楽しみにしています。

長い間、暗黒物質の代替の主要な候補は、WIMPと呼ばれるものでした。 道端に落ちた？

私はそう思う。 それは超対称統一理論から生まれるはずであり、確かに魅力的なアイデアでした。

しかし、起こったことは、大型ハドロン衝突型加速器で、 超対称性は発見されなかった、そしてその後、WIMPのその他の多数の検索で、それらは発見されなかったため、それらに対する経験的なケースが増えました。 消去法によって、それは一種の最後の人としてアクシオンを残しました。 さて、WIMP理論のすべての修正が除外されたというのは完全に真実ではありません。 しかし、WIMPはもっともらしくなりつつありますが、アクシオンはますます良く見えます。

アクシオンが暗黒物質であることが証明された場合、物理学の世界をもう一度揺さぶったでしょうか？

ええ、はい、いいえ。 アクシオンがそれであるならば、それについての十分に確立された理論の本体がすでにあるので、それはすべてを揺るがすことはありません。 基本的な概念は40年前からあります。 何千もの論文があります。 しかし、それでも、理論的な推測を持つことと、世界を持つことは別のことです。

私はアクシオンに取り組むことを楽しんでいます—それは楽しかったです。 他の人たちと一緒に、私はそれが暗黒物質の候補になるかもしれないと提案し始めました、そしてそれはそれを探すための新しい方法を開きました。 解決されたQCD [強い相互作用の理論]と比較して取り組むことは興味深い概念でした。 今日、多くの人々がアクシオンに取り組んでいます。 そしてそれは刺激的であり、それは私を若い人々とのつながりを保ちます。

一方で、それはまだ、基本法の構造の一部である強い相互作用に対してデビッドと私がしたことと同じではありません。

あなたは今何に取り組んでいますか？

いくつかのこと—折衷的なミックス。 私は、最終的にそれらを検出するアクシオンアンテナの設計に非常に積極的に関わっています。 実験家や工学系の人たちと一緒に仕事をするのはとても楽しいです。

私は、エニオンと呼ばれる物質の状態に取り組んでいます。これは、物理学のまったく新しい領域を開き、コンピューティングを変える可能性があると思います。 私は量子情報理論に関連する何かについて別の明るい考えを持っています。

時間結晶のフォローアップに非常に興味があります。 それは私の当初の予想を超えて繁栄したと思います。 そして、それはさまざまな方向に進んでいます。

パンデミックのためにこれらのプロジェクトを保留にする必要がありましたか？

大野。 番号！ 彼らはそれのために育てられてきました。 私はあちこち歩き回ったり、会議に行ったり、旅行したりしていません。 つまり、私はよく食べています。 私は15ポンドを失い、ジャグリングを始め、運動をしました。 それは私に創造的な思考をする時間を与えてくれました。 ある意味、大学院生のように学校に戻ってきました。 機械学習についてもっと知りたいです。 70月にはXNUMX歳になりますが、今は何年も感じていたよりも若く感じています。

私がXNUMX代の頃、すべてをまとめようとしたとき、人生は質問への答えを見つけることだと思っていました。それがそれでした。 今、私は良い答えがより良い質問につながること、そしてサイクルが決して終わらないことを学んでいます。