2016年玻爾茲曼獎得主Daan Frenkel接受歐洲實體學報E專訪，暢談統計實體在交叉科學研究中的前所未有的重要性。
原文來源：Eur. Phys. J. E (2016) 39: 68
2016年玻爾茲曼獎得主Daan Frenkel接受歐洲實體學報E專訪，暢談統計實體在交叉科學研究中的前所未有的重要性。
統計實體這個研究領域，在你看來，前景如何？
統計實體是實體各分支裡對其他學科最具影響的一個分支，并且統計實體對其他學科的影響将繼續增大。統計實體的定義比過去的定義寬泛得多。能用統計實體方法研究的任何問題都屬于統計實體。統計實體與基因組學、進化論、生物學、資料分析、經濟學、社會科學等等學科的邊界在逐漸消失。還有些新問題，剛剛進入統計實體的研究領域，比如活力物質，鳥群行為即是這種研究對象的一個例子。
鳥群是活力物質
現在如何定義統計實體？
現在，我們進行的很多新實驗，收集了巨量的資訊，并有巨大的計算能力來分析這些資訊，計算和分析這些資訊要靠統計力學方法。比如，生活中的很多問題會涉及到大規模的人口，比如經濟學和生物實體。統計力學還可以用于進化過程模組化，比如追蹤人群中遺傳缺陷的起源。演化過程習慣上用連續性方法處理，常用工具是微分方程，而統計力學處理的是大量的“原子”，本質上是一種基于粒子的方法。
統計實體在描述具有大量自由度的系統方法起着關鍵作用。多體系統會“湧現”出少體系統所沒有的行為。統計實體學家認識到，噪聲或漲落可能含有關鍵資訊。另外，噪聲或漲落與熱力學第二定律有深深的聯系，是以熵在很多實體現象中扮演着關鍵角色。
你的研究領域，最具争議的課題是什麼？
玻璃化轉變的本質有相當多的争議，尤其是結構和動力學這兩個方面在玻璃化轉變中的相對重要性。當然，統計力學中總是有争議的，但是觀點的分歧常常是說法的不同。對于同一個問題，不同的理論研究者關注不同的方面，是以有不同的說法。其他争議較多的問題還有，熱力學第二定律的微觀解釋，熵和資訊的關系。還經常有論文稱熱力學第二定律不成立。但是這些論文往往關注的是字面含義，從來不曾有論文證明可以讓熱自發地從低溫處持續流向高溫處。
如果你沒有成為科學家，你最有可能從事什麼工作？
如果我沒有成為科學家，我可能會成為曆史學家，或者成為一個廚師，或者成為曆史學家兼廚師。這兩種職業我都很喜歡，但估計我不會幹出多大名堂。科學家不是一種職業，科學家是一種态度。這是我個人的看法。是以，我很難想象，我不做科學會是什麼樣的。我不一定非得做實體學家。如果我可以重新開始，我想應用統計實體研究微生物和宿主之間的關系。
你還能回憶起來你第一次接觸統計實體，你是什麼感覺嗎 ？
我最初的回憶來自實體化學。在這門課上，我被普朗克黑體輻射模型、德拜的固體模型和理想玻色氣體的玻色-愛因斯坦凝聚折磨透了。随後是路徑積分。
我在做學生時還是挺霸氣的：權威之言我不鳥。對于我剛提到的這些内容，我就是認為，書都錯了，我才是對的。我在阿姆斯特丹大學讀書時學的統計力學，老師是Sybren de Groot，他與Peter Mazur合寫過一本不可逆熱力學的經典著作。這門課真難啊。Groot老師直接進入主題，用了一堆堆我們不懂的數學。盡管如此，Groot老師的課讓我感覺非常棒。
Groot 與 P. Mazur 的經典著作的封面
你從事科學的幾十年裡，科學讨論的方式有何改變？
我還記得我在化學系讀書時學統計熱力學的一些情形。非常棒，讨論非常熱烈。我喜歡參與科學讨論。現在的科學學術會議不搞分組讨論 。現在的人也不如以前的人擅長讨論科學，部分原因是，現在的教育不像19世紀末和20世紀初的古典教育那樣，将讨論看做教育的重要組成部分。現在的人也不擅長提出關鍵問題。
玻爾茲曼本人就很善于講和辯。如果他還活着，他會很懷念他那個時代的讨論的。
豐富的新媒體可以線上分享資訊，可能會在提高讨論參與方面發揮作用。現在在網上花上半天時間檢索文獻，就可以了解某個領域的研究現狀，是以，進入一個新領域變得非常容易。如果一個人想應用統計實體的方法研究不同的領域，這個時代的資訊便捷性是個明顯的優勢。
現狀的科學教育有何不足？
現狀的教育沒有植根于學科的發展史中。學生不清楚一個概念是在什麼樣的曆史階段發展出來的。這使人以為，十年以前的論文不再重要了。在統計力學裡，可不是這樣的。
你對想從事統計實體研究的青年學生有何建議？
選一個你真心覺得有意思的課題做！做研究計劃的時候，假定自己長生不老，做研究的時候，假定自己明天就要死了。你選擇的課題不一定是熱門的或時髦的課題，因為選擇熱門問題，你會有做垃圾問題的風險。你學過的所有技術都可用于科學的任何領域，甚至用于科學之外的領域。
但是，我不大願意給一些更具體的建議。就我個人而言，我會忽視實體和化學領域年長的科學家給我的一切建議。
現在最讓你覺得激動的實體問題是什麼？
我想了解實體資訊的本質。這個領域現在還隻是有來自熱力學、統計力學、量子力學等學科的零散研究，還沒有找到一個漂亮的一緻的叙述。下個階段的研究将是找到新的表述方式，當時是在不任意改變任何實體定律的前體下。
（注：文中插圖為部落客所加）