物理学最大的谜团:反物质、暗能量与万物理论——Don Lincoln | Lex Fridman Podcast #497
摘要
Lincoln 的核心论点是,物理学通过统一看似无关的现象取得进展,但一个优雅框架只有经过测量验证,才具备科学地位。 Newton 将天体引力与地面引力统一起来;Maxwell 统一电与磁,并证明二者的波以光速传播;电弱理论则把电磁力与弱力连接起来。他对猜想性科学的最高准则很直接:「绝对不要相信你以为自己相信的东西。」
基础研究创造的是期限很长、启动时通常看不见应用方向的技术期权价值。 19世纪关于「磁铁和火花」的研究催生了现代电气社会,核研究则创造了巨大的能源期权。Lincoln 的区分至关重要:科学家发现自然允许哪些能力,社会决定如何使用,因为「火可以烧掉你的房子,也可以煎熟你的牛排」。
前沿发现越来越依赖基础设施,把压倒性的数据量压缩成少数几个决定性事件。 LHC 每秒产生约 10亿次碰撞,分布在约 4000万次束流交叉中;电子设备将这些交叉筛成约 10万名候选事件,处理器保留约 1000个,分析人员再搜索这部分残余数据。规模的变化,把顶夸克从 Fermilab 数月后约 19个信号事件,变成 CERN 的「每秒一个顶夸克」。
Higgs 的发现填补了标准模型最后一个未经验证的缺口,但 2012年7月4日的宣布只是验证的起点。 CERN 最初发现的是一个与 Higgs 玻色子一致的粒子,而超对称等理论允许存在5个 Higgs 玻色子;后续测量确认其自旋为0,并以预测的比例衰变为底夸克、W 和 Z 粒子以及光子。Lincoln 称之为50年后的一个「标点符号」,而不是 Einstein 式的现实观重构。
一个可检验的万物理论可能要等上几个世纪,因为今天的测量距离拟议的统一能标或 Planck 能标低约 10^15。 即便把历史上加速器能量每20年提升7倍的速度外推,也需要约 500年,而 Lincoln 怀疑这一速度能够持续。弦理论是「一个迷人的想法」,他希望它是真的,但在没有可测量预测之前,按他刻意尖锐的说法,它仍然「只是一通胡猜」。
反物质在物理上真实存在,能量密度极高,但其生产经济性使近期发电或推进几乎不可行。 Fermilab 每产生一个反质子,需要约 10万个入射质子,每年产量约 1纳克;按这一速度,制造1克需要约 10亿年。Lex 引用的估算是每克反物质需 62万亿–63万亿美元,而 Lincoln 强调,若宇宙飞船上的储存系统失效,就会瞬间湮灭:「你根本不会知道发生了什么。就这样结束了。」
暗能量构成了本期最大的一处理论与观测错配:量子场论对真空能的计算值,比测量值高出约 10^120。 将计算截断在低得多的能标,也只能把误差改善到约 10^60,这意味着要么「严重出了问题」,要么存在某种未知的抵消机制,最后留下一个极小残值。近期关于暗能量可能正在变化或变小的说法尚未得到确认;Lincoln 说:「没人应该相信它」,但它可能彻底改变我们对宇宙遥远未来的预测。
暗物质以及大爆炸后物质为何能存续,仍是有力间接证据支撑、但机制尚未找到的发现市场。 物质之所以存在,可能是因为每10亿个反物质粒子旁边都有10亿零1个物质粒子;Fermilab 正在检验中微子与反中微子是否以不同方式振荡,尽管 Lincoln 愿意「押上全部身家」赌它们不会不同。暗物质的丰度约为普通物质的5倍,但在从低于电子质量到小行星尺度的候选质量范围内,地下、天文和对撞机搜索仍未发现经过确认的信号。
精读
1. 物理学通过让不同世界服从同一条定律前进
Lincoln 将粒子物理学和宇宙学定义为寻找「支配自然规律的底层原则」,终极目标是用一套理论描述物质、能量、空间和时间。成功的统一,会把看似无关的现象转化为同一条底层规则的不同表现。
Newton 的概念跃迁是想象「月亮正在下落,只是它错过了地球」。天体运动和掉落的三明治不再需要两套不同的引力;Newton 定律中的「普遍」二字,标志着人类意识到天空与地面遵循同一机制。
Maxwell 把数十年的实验汇入方程,Lincoln 将其概念内核压缩为「电等于磁」。同一套数学还产生了以光速传播的波,把闪电与冰箱上吸住孩子画作的磁铁连接起来,并说明电磁学如何解释光。
Lex 将这种冲动与 Darwin 式进化论相比较;Lincoln 则沿着还原论路径,从生物学走向分子、原子、原子核、质子、中子和更小的组成部分。但找到零件还不够:没有力的粒子只是「一大堆 LEGO」,没有说明书告诉你如何组装。
2. 基础物理早在社会看见用途之前,就已经创造了选择权
对于「你为什么要捣鼓磁铁和火花」这个问题,Lincoln 的答案就是现代世界:电力、计算机、通信、化学和互联网,都源于当初看似没有实际用途的研究。没有掌握电磁学,他说,「我们今天还会是城市里的农民和鞋匠」。
核研究提供了更近的先例。关于原子核如何结合、裂变和聚变的研究,催生了核电——一种巨大能源,人类在摆脱化石燃料的过程中或许会选择它;但 Lincoln 谨慎地区分了发现一种能力,和支持某种具体部署。
Lex 强调,先进能源也可能制造先进武器。Lincoln 同意,但将责任分开:科学负责识别「自然呈现给我们的力量」,社会决定是否以及如何应用。双重用途由来已久:「火可以烧掉你的房子,也可以煎熟你的牛排。」
3. 狭义相对论让光速成为时空的属性
Einstein 在1905年的狭义相对论废除了 Newton 的绝对时钟:彼此存在相对运动的观察者,会经历不同长度的时间。Minkowski 在1908年的数学重构则给出了更深层的统一——空间与时间共同构成时空——尽管人的经验允许轻松地在空间中前后移动,却似乎只能沿时间向前。
Lincoln 将光速描述为光穿过时空的速度,也是空间本身的一种属性。他说,无论空间究竟是什么,它都能让某些东西以那个唯一的速度穿过空间或时间;许多看似诡异的现象,都源于我们坚持把空间和时间分开。
Lincoln 承认,光速起初「把诡异仪表盘打到满格」,但如果把它理解成穿过时空的速度,就会更直观。Lex 更大的问题是:下一次概念统一后,今天哪些区分会像如今分开的空间和时间一样,显得人为而不自然?
4. 科学天才既靠直觉,也靠猛烈的自我批判
Einstein 最「幸福」的洞见,是意识到在一枚安静的火箭里加速,会让人感觉像身处重力场。把这种等价性转化为弯曲时空——把引力理解为皱褶的几何地图,而不是普通的力——需要一种罕见的直觉火花,让人敢于追问:引力是否真的就是时空几何?
Lincoln 坚持,灵感本身无法区分天才与错误。具有变革意义的科学家还需要历史知识、数学、纪律,以及主动反驳自己的能力,因为「大多数想法都是错的」;富有创造力的通信者往往有火花,却缺少揭示其失败之处的工具。
Einstein 抵制量子力学,仍然让他极具价值:他沿着量子力学的含义走向纠缠,并提出了关键批评和可供他人检验的推论。Lincoln 赞美科学那种「简直像混蛋一样的批评」,并引用 Bohr 的话:「我们都同意你的想法很疯狂,但它疯狂得够不够?」
5. Higgs 场修补了电弱理论的低能世界
到1930年代,物理学已有4种力:引力、电磁力、束缚原子核的强力,以及放射性弱力。1964年,涉及6人的3组团队发表了重要的 Higgs 场论文,但 Lincoln 修正了这段被压缩的历史:Glashow、Salam 和 Weinberg 在1967年完成了电弱统一。
由此产生的理论面临一个明显矛盾。电磁力可以跨越数百万光年,弱力却在远小于质子的距离上几乎完全消失;除非它们的力载体行为不同,否则把它们称为同一种力看起来「简直很蠢」。
Higgs 场提供了这种差异。W 和 Z 粒子与其非零背景发生相互作用并获得质量,从而限制弱力的作用范围;光子则「嘲笑 Higgs 场」,保持无质量,传递长程电磁相互作用。大爆炸后约 10^-12秒,宇宙冷却使该场开启并打破电弱对称性。
在足够高的能量下,Higgs 场的强度降为零,弱力粒子失去质量,统一行为恢复。Lincoln 挑衅性地把低能 Higgs 机制称为「创可贴」;随后量子场论让这个场能够被间接观测,因为 Higgs 场的局域振动就是 Higgs 玻色子。
6. 加速器通过把运动集中成质量来制造粒子
Lincoln 将 E=mc²拆解为一个运行原理:两个粒子以大小相等、方向相反的动量抵达,运动彼此抵消,能量便可转化为新的质量。按照自然规律,以这种方式制造粒子需要适当的平衡粒子;能量可以产生物质和反物质,湮灭则反向完成这一转换。
正电子于1932年被观测到,反质子于1955年在 Berkeley 被发现;反中子又在1年后出现。Fermilab 随后用 120 GeV 质子轰击靶材制造反质子,而 CERN 用于生产反质子的低能阶段为 26 GeV。
制造点状的电子,就像把老式收音机调到正确频率。质子是「装满各种东西的垃圾桶」,所以其产生通道更加混乱,超过阈值后需要更高能量才能改善;因此加速器复合体像手动变速箱,让束流依次通过多台机器,而不是从零直接跳到最大能量。
7. 对撞机的优势来自能量、重复率和无情筛选
相比 Tevatron,Lincoln 形容 LHC 每次碰撞的能量约高7倍,碰撞率高100倍。他在1995年关于顶夸克的论文中,经过6个月到1年得到38个候选事件,其中约一半是背景;如今 CERN 每秒制造「一个顶夸克」,把昨日的发现变成今天的噪音。
质子束团像细细的意大利面,宽度大约相当于头发,彼此穿过时像两群迎面而来的蜂。大多数粒子会错过,偶尔的正面碰撞则会把「条纹、翅膀以及一切东西」散射到各处;每秒约 10亿次碰撞,分布在约 4000万次交叉中,一次交叉通常包含约 20次碰撞。
CMS——那台「较小」的探测器——长约70英尺,高、宽均约50英尺,相当于5层楼高,重达1.4万吨。ATLAS 长约150英尺,宽约80英尺,重7000吨;两边的调侃竞争是真实存在的,但 Lincoln 说物理学家希望竞争对手表现出色,「只是别比我们好太多」。
两个实验都无法保留每一张图像。快速触发系统把每秒 4000万张可能的图像压缩为约 10万种有趣构型;商用处理器进行快速分析,最终保留约 1000个。随后,PB 级数据流向全球,分析人员和研究生从中找出少数几个可能包含「下一个诺贝尔奖」的事件。
8. Higgs 宣布之后,验证行动才刚刚开始
2012年之前,许多物理学家身兼两种立场:他们希望 Fermilab 的 Tevatron 获胜,却也知道 CERN 更大的机器会更容易完成搜索。Higgs 理论允许对所有可能质量进行计算,因此两个项目都可能找到简单 Higgs,也可能彻底排除简单理论的预测。
Fermilab 已将任何尚未排除的 Higgs 质量范围缩小到 Lincoln 回忆中的约 120–145。CERN 宣布结果前2天,Fermilab 已排除某些区域,但还无法排除剩余区域;Tevatron 如果再运行2到3年,或许也能完成发现,但 CERN 抢先一步。
2012年的精确表述是「一个与 Higgs 玻色子存在相一致的粒子」,而不是对原始理论的最终确认。比如超对称理论就提出了5个 Higgs 玻色子。后续研究确认了该粒子的质量、自旋为0,以及其向底夸克、W 和 Z 粒子、光子的衰变率与预测相符。
Lincoln 否定「上帝粒子」的神学意味。Leon Lederman 开玩笑说,它本来应该叫「该死的粒子」,因为太难找到,而出版商更喜欢较短的书名。从科学角度看,它是标准模型最后一个未经验证的组成部分,是一个重要的「标点符号」,但并非相对论那种级别的革命。
9. 大统一理论只是通往万物理论的中途站
GUT 会把电弱力与强力统一起来,把引力留在体系之外;万物理论则会进一步把引力纳入,与另外3种量子力统一。Lincoln 相信现实确实遵循更深层的规则,同时区分客观真相与人类能够观测到的东西——尤其是在黑洞内部。
他的预测让 Lex 感到震惊:完成这一理论「不会发生在我有生之年」,也不会发生在他的孙辈、甚至孙辈的孙辈一代。此前的统一,从 Newton 到 Maxwell 花了约200年,从那时到电弱理论又花了约1个世纪,而每一代实验能标都变得更难触及。
相关能标可能比今天的加速器高约 10^15——大约是 10^19 GeV 对 10^4 GeV。若能量每20年提升7倍,外推结果约为500年;Lincoln 预计这一进程还会放缓,而没有可行证伪方法的漂亮理论并不会缩短时间表。
10. 弦理论的优雅无法跨越千万亿倍的证据鸿沟
Lincoln 的立场刻意矛盾:「超弦理论是一个迷人的想法。我不相信它,但我喜欢它。我希望它是真的。」他的准则是「绝对不要相信你以为自己相信的东西」;即便一个理论完全正确,在观测能够将它与替代理论区分之前,它在科学上仍然没有实际效力。
如果弦方程能够预测某种可测量的东西,例如电子质量,另一条路径或许可以绕开 Planck 能标加速器。但 Lincoln 形容这个领域拥有的只是「近似方程的近似解」;研究人员自1980年代以来一直在推进,却始终没有得到决定性、可处理的预测。
他用 Australopithecus 作类比,攻击这种外推方式。早期人类可以在非洲有限区域内概括经验,却无法预见印度洋、抹香鲸、阿尔卑斯山、南极洲,以及地表上方和地下数英里处的致命环境。今天的物理学在被投射到观测范围之外 10^15 的尺度时,或许同样只是地方性知识。
Lincoln 称这种外推是「傲慢的顶峰」,不是因为理论家不够聪明,而是因为未知层次很可能介入其中。化学并没有预测核物理,也没有预测太阳的寿命;因此,实际进展应先在10倍或100倍的范围内探索暗物质、时空和可能存在的夸克内部结构,而不是跨越千万亿倍鸿沟后宣称:「对,我们猜对了。」
11. 反常与修正理论让经验路径保持开放
Lex 认为,真正的统一可能需要一次 Einstein 式的概念跃迁,并带来宏观后果,例如时空从熵中涌现。Lincoln 欢迎这一想法,但拒绝相信它:在获得验证前,它仍只是「错误想法的飓风」中的一个创意提案。
发现也可能从自下而上的「咦,这很奇怪」开始。Zwicky 以及后来的 Vera Rubin 发现,容易计算的星系自转预测与观测不符,由此产生了暗物质线索。复杂暗扇区以及引力泄漏到大额外维度,也都是有吸引力的猜想;Lincoln 说,一些简单的暗物质想法已经被证伪,但其他可能性仍然存在。
弦理论巨大的景观并不必然致命:测量可以像方程 x + 5 = 9 选出4一样,排除其他宇宙。实际问题是,数十年的研究仍未产生决定性进展;研究人员合理地不愿把职业生涯押在一条可能始终无法被清晰证伪的道路上。
圈量子引力的目标更窄:它量子化引力,而不是统一所有力。早期版本预测光速会随波长变化,但伽马射线暴没有显示预期延迟,Rovelli 告诉 Lincoln,理论后来已经修正;此外,中子星发出的光和引力波经过1.4亿年后,在相差1.7秒内抵达,说明引力以光速传播。
12. 虚粒子效应让空无一物的空间显露自身
量子场论从充满空间的各种粒子场出发:电子、光子、上夸克、下夸克以及其他粒子。具有特征的局域振动是真实粒子;其他振动则是虚粒子,通常可更直观地理解为短暂出现又消失的物质—反物质对。
Casimir 效应使这些涨落变得可测量。彼此靠近的金属板会排除板间的长波长,同时允许外部存在所有波长;外部多出来的模式形成净压力,将金属板推向彼此,与所谓「空」空间作出的预测一致。
第二项验证源于1948年的一项观测:电子的实测磁性与旧量子力学相差0.1%。量子电动力学将这一偏移解释为虚粒子浴对名义上「裸」电子的包围效应。
如今电子和 μ 子的磁性已经测量到「12位,没错,12位有效数字」。理论与实验逐位吻合,约持续到前10位;只有在不确定性更高的边缘才出现差异,留下一个可能的微小线索,而没有削弱量子化场的证据。
13. 反物质从负能解走进实验室原子
Dirac 在1928年试图把相对论与量子力学结合起来,得到类似于对 E² = 1 开平方时出现的正解和负解。他没有丢弃不需要的符号,而是把它视为带正电的电子同胞;Carl Anderson 和 Seth Neddermeyer 在1932年观测到正电子。
实验室如今可以组装更大的反物质系统:反质子、反中子,以及由2个反质子和2个反中子组成的反氦原子核。在 CERN,研究人员把反质子冷却到接近绝对零度,从 Sodium-22 获取正电子,再将它们结合成真正的反氢原子。
激发这些反氢原子会产生光,其光谱特征可以与普通氢进行比较。观测到的光谱符合预测,使反物质获得了超越碰撞碎片中发现反粒子的精密原子检验。
CERN 的 ALPHA 实验在 Lincoln 记忆中于2023年前后释放了受困反氢,并发现它「向下落」。Lincoln 报告的表观引力强度为普通物质的0.75倍,实验不确定度为 ±0.13,理论不确定度为 ±0.16;结果与1相符,但精度还不足以证明二者完全相等。
14. 反物质的能量密度真实存在,但经济性极其残酷
Fermilab 曾每2.3秒向靶材发射 10^13个质子,得到约 10^8个反质子——即每个有用反粒子需要约 10万个入射质子。经过冷却和收集后,它每12–24小时积累约 10^12个反质子,而制造1克需要约 10^23个。
这一速度约等于每年1纳克,意味着制造1克需要约 10亿年。1克反物质与1克物质结合释放的能量,大致相当于 Hiroshima 和 Nagasaki 两枚核武器的总和;约25克的百万吨级数量,按 Fermilab 过去的速度需要约250亿年。
Lex 引用 NASA 的估算:每克反物质成本为 62万亿–63万亿美元,这意味着25克约需 1.5千万亿美元;相比之下,他引用的百万吨级核武器成本为 1000万–5000万美元。Lincoln 接受反物质推进在原理上可行,但称生产、冷却、储存和约束都是工程问题,而不是缺少物理学。
15. 存留下来的宇宙,可能只是每10亿个残余中的1个粒子
重子生成问题包含两个判断:早期宇宙的能量应该等量创造物质和反物质,但可见宇宙却几乎完全由物质构成。质子与宇宙微波背景光子的数量意味着,每10亿个反物质粒子旁边有10亿零1个物质粒子;那10亿对彼此湮灭,「剩下的那一个就是我们」。
可能性包括初始不对称,或某种略微偏爱物质的动力学过程。自1960年代以来,实验已经在短寿命粒子中观测到物质—反物质差异,但 Lincoln 说,已知效应不足以解释宇宙尺度的物质过剩。
Fermilab 的另一条路径是轻子生成。3种中微子会像一束先变成猫、美洲豹和老虎、再循环回来的动物一样振荡;这种身份变化行为自1998年已知,可以直接比较中微子与反中微子。
Fermilab 与日本的一项项目正在竞速,试图确定二者的振荡速率是否不同。Lincoln 愿意「押上全部身家」赌它们相等,即使发现差异,也还需要其他不太可能的条件,但它会是一个重大线索。他的研究准则仍是:「如果你没有困惑,那你就没有做好自己的工作。」
16. 宇宙选择了4号门之后,暗能量出现了
Lincoln 谨慎地将暗能量定义为两种可能:空间的能量,或存在于空间中的能量——一种根据观测推断出的排斥性引力。他所介绍的最常见解释,是把它视为空间本身的属性,但一种推动空间向外扩张的独立场仍然可能存在。
1990年代末,天文学家预计物质的引力会让宇宙膨胀减速,并走向3种结局之一:重新坍缩、无限期减速,或临界性地趋近于零。测量给出了「4号门」:膨胀正在加速,意味着存在一个额外的排斥成分。
Einstein 曾加入宇宙学常数,因为广义相对论在他假设宇宙静止的情况下会预测坍缩。Hubble 证明宇宙正在膨胀后,Einstein 删除了它,并将这个想法视为错误;1998年的加速结果,则因完全不同的观测理由恢复了同一数学概念。
Lincoln 确信加速是真实的,但并不认为机制已经被理解。把原因称为暗能量,只是给这种差异命名;它没有说明究竟是空间自身携带能量、某个未知场存在于空间中,还是更深层的描述将取代这两种图景。
17. 真空能与现实相差120个数量级
将量子场模式从长波长一直加总到可想象的最高尺度,得到的真空能约为宇宙学推断值的 10^120倍。即使假设未知物理从今天的加速器前沿开始,将截断能标降低 10^15,由于该项以能标的4次方进入,错配也只能改善到 10^60。
某个尚未发现的场或许可以抵消现有贡献,但 Lincoln 区分了容易实现的精确对称,和观测到的微小残值。「完美抵消,很容易」,理论家「早餐前就能做8次」;但抵消几乎全部能量,同时可靠地留下暗能量,就困难得多。
「恒定」暗能量指的是密度恒定,而不是总能量恒定。随着空间膨胀,普通物质变得更加稀薄,而暗能量总量会随体积增长。近期一项测量暗示暗能量可能正在变小或发生变化,但 Lincoln 反复强调:它是新的、未经确认的,「没人应该相信它」。
他公开承认的猜想图景是:量子化空间不断产生新的 Planck 尺度「颗粒」,每个颗粒在宇宙成长时携带能量;他随即称其为「手比划式、猜测式的东西」。一个更近的实验可以让质量或粒子处于空间叠加态并令其纠缠,从而检验引力本身是否为量子态;这或许能排除连续引力理论,却还无法揭示量子引力的机制。
18. 碰撞星系让 Lincoln 更相信真实存在暗物质
暗物质始于3处差异:星系自转过快、星系团运动过快,以及引力透镜与可见物质的预测不符。对于一颗绕行恒星,要么引力错了,要么 F=ma 错了,要么连接二者的等式错了,要么就是看不见的质量提供了缺失的力。
搜索发现了一些气体、流浪行星和黑洞,但远远不够。Lincoln 说,20–25年前他更偏向修正引力或修正惯性;后来的观测改变了他的看法,尽管他仍认为这些替代方案有可能成立。
在 Bullet Cluster 中,碰撞的气体云在中心停下并升温,而星系彼此穿过。引力造成的畸变跟随星系,而不是跟随质量更大的可见气体,这符合一种无碰撞暗成分继续向前穿行的图景,也是 Lincoln 将暗物质视为实体的最强理由。
Dragonfly 星系 DF2 和 DF4 的自转符合 Newton 引力的预测,却没有额外质量。它们看似缺少暗物质,反而强化了暗物质存在的论据:一个可分离的成分可以被剥离,而对物质动力学的普遍修正应该仍然存在。无论暗物质是什么,其估计丰度约为普通物质的5倍。
19. 暗物质搜索覆盖巨大空间,却没有一个获胜信号
传统候选者是 WIMP,即弱相互作用大质量粒子。中微子勉强符合这一描述,但总质量不够;深地下探测器能够看到中微子,却没有发现令人信服的重暗物质「风」穿过地球。
间接搜索会寻找暗物质与反物质在星系中心附近湮灭产生的伽马射线,但中子星和其他天体源也会伪装成同样的信号。对撞机搜索则寻找缺失动量——可见粒子反冲,方向与逃逸粒子相反——但中微子会制造相同的拓扑结构,至今没有任何超额信号存留下来。
候选质量范围从远低于电子质量一直延伸到小行星尺度。包括 MACHO 和 OGLE 在内的微引力透镜项目发现了一些致密天体,但数量不够;Lincoln 说,早期搜索在低于月球质量约1/3后就失去灵敏度,使极低质量候选者难以排除。
实验灵敏度已经比 Lincoln 刚入行时高约100万倍,但仍未发现经过确认的暗物质信号,这让那些「虔诚地」不喜欢暗物质的研究者更加活跃。由于每台仪器只能覆盖质量和相互作用强度的一小段,发现暗物质需要许多截然不同的实验,或者一个能指出搜索位置的理论洞见。
20. Lincoln 选择粒子物理学,因为它能够给出回应
Lincoln 在「偏远乡下」的贫困环境中长大,父母都支持他,但没有上过大学。他大约每天读1本书,尤其喜欢科幻小说,后来通过 Isaac Asimov、Carl Sagan 和 George Gamow 接触到通俗科学;想象力和「无法遏制的好奇心」先于正式训练出现。
哲学和宗教辅修让他接触到人类历史上关于创造、物理规律和宇宙终结的提问。1980年代中期,他在宇宙学与粒子物理学之间选择了后者,因为宇宙学有大量思辨,却太少测量:「老天,你在粒子物理学里可以做实验」,并得到答案。
研究生阶段,他自愿从周一到周六每天8点工作到午夜,周日从8点工作到17点,然后才做家务。他并不把这一作息普遍推荐给所有人,但认为韧性以及对未解问题的热爱才是决定因素:失败让他愤怒到更加努力,因为他「无法想象自己不知道答案」。