E每个人手里都拿着他或她最喜欢的饮料。里面有气泡和深红色，鸡尾酒杯里冰块的叮当声，掩盖着满足的交谈的嗡嗡声。房间里有留着长发的女人和穿着黑色西装、戴着闪闪发光的金项链和袖扣的男人。但这不是盖茨比的事。这是帝国理工学院一年一度的量子引力鸡尾酒会。像其他急切的博士后一样，这次非正式的会议是一个机会，可以与量子引力领域的一些顶级研究人员交流，希望能点燃一场合作，喝一杯来舒缓我们的神经。但对我来说，这个派对提供了一个机会，鼓励我将音乐与早期宇宙的物理联系起来。
主人一身便装，从头到脚都是黑色的——黑色高领毛衣、牛仔裤和风衣。我在帝国理工学院(Imperial College)读博士后的第一天，就在布莱克特实验室(blackkett Lab)理论物理部一条长长的走廊的尽头看到了他。乌黑的头发、胡子和眼镜让他脱颖而出。当他走过的时候，我跟他打招呼，他很好奇自己是谁，还问我“最近怎么样?”回答，我把他钉住了。“你是从纽约来的?”我问。他是。
我的新朋友是李·斯莫林，一个被称为环量子引力理论的创始人之一，他当时正在城里考虑在帝国大学做一份永久性的工作。与弦理论一样，环量子引力也是将爱因斯坦的广义相对论与量子力学统一起来的最引人注目的方法之一。与弦理论相反，弦理论认为我们宇宙中的物质是由基本振动弦组成的，而环量子引力将空间本身视为与弦理论中弦大小相同的环编织网络。
那天晚上，李把他的西肯辛顿公寓让给了量子重力饮料公司，让通常的年度主持人费伊·道克休息一下。费伊很喜欢当晚的客座讲师。戴着眼镜，才华横溢，她也是量子引力的先驱。道克教授是一名博士后，她在史蒂文·霍金治下研究虫洞和量子宇宙学，但她的专业转变为因果集理论。几个小时后，当Faye展示了她通常清晰的因果集合的解释，作为弦乐和循环的替代品时，满足的闲聊让位给了Faye。与圈量子引力一样，因果集与宇宙中的物质关系不大，而与时空本身的结构有关。但时空不是由循环编织而成，而是由一个以因果方式组织的离散结构来描述。因果集方法设想的空间结构类似于海滩上的沙子。如果我们从远处看海滩，我们会看到均匀分布的沙子。但当我们放大时，我们可以分辨出单个的沙粒。在因果关系中，时空就像沙滩一样，由颗粒状的时空“原子”组成。
他在研究宇宙的结构，不是受音乐的启发，而是受音乐的启发。
分散在量子引力混合器中的是那些主要从事弦理论研究的人，比如美国理论家凯洛格·斯特尔(Kellogg Stelle)，他是p膜的先驱，也是我的博士后顾问之一。在数学中，膜是一个二维延伸的物体，也就是说，它占据了空间。p膜是一个类似的物体在更高的维度。
弦理论中的弦可以共同终结在p膜上。克里斯·伊沙姆(Chris Isham)从另一条路来到量子引力，他是一个哲学topos理论的人，玩弄“部分存在”的数学实体。研究量子引力的所有途径的博士后填补了这个房间里大脑之间的空白。这并不是一场智力低下的聚会。就是这样的场景，让我觉得自己没有能力，没有焦点，没有能力像其他人一样坐在潮湿的办公室里，坐在桌子后面数小时地摆弄数学符号。幸运的是，克里斯通过鼓励我走出办公室，更多地投入到音乐中来，证明了他相信我有能力为宇宙学做出贡献。在卡姆登镇(Camden)的爵士潜水区，我在课间研究物理思想和计算，我发现自己非常努力地相信，这将给我的研究带来创造性优势。但事情即将发生变化。
她的第二幕:福蒂尼·马可波罗论物理之外的生命
如果所有的科学都像欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）所说的那样是物理学或集邮，那么你会得到这样的印象：45岁的福蒂尼·马科普鲁（Fotini Markopoulou）会找到一种方法，使这两种努力同样引人入胜。五年前，这位备受赞誉的物理学家决定。。。阅读更多
当菲伊在客厅里讲课时，我专注于我整晚注意到的另一个人。他像李一样穿着黑色衣服，有一张强壮的脸和一颗金牙，每当有人和他交谈时，他就会发光。他如此专注地听费伊说话，让我以为他是一位坚定的俄罗斯理论家。原来他是和李一起来的。当李在演讲结束后注意到我还在附近徘徊时，他邀请我加入他们，陪他的金牙朋友回到他在诺丁山门的工作室。我很好奇这位朋友打算搞什么研究，他会选择哪个量子引力学派。当我们沿着灯光明亮的大街走着，在黑暗的伦敦马厩里进进出出时，我不得不努力跟上这对活泼的二人组。我很快意识到，这家伙不是普通的物理学家。他们的谈话是前所未有的。它始于爱因斯坦所说的时空结构和时空的相对论。 That wasn’t the strange part. Soon, they were throwing commentary around on the mathematics of waves and somehow kept coming back to music. This gold-toothed wonder was getting more intriguing by the minute.
那是我第一次见到布莱恩·伊诺。我们一到他的工作室，就交换了电话号码，他还慷慨地借给我一辆自行车——无限期地借给我。当时，我还不知道布莱恩是谁，但一个星期后，当我把他的情况告诉一个朋友和乐队成员时，一切都变了。塔伊布，才华横溢的英籍阿尔及利亚贝斯手ooud演奏者（一种阿拉伯弦乐器）起初被我可耻的无知弄得目瞪口呆。“该死的，斯蒂芬……你见过主人了。”
Brian Eno，英国摇滚乐队Roxy Music的前成员，很早就确立了自己作为音乐伟大创新者的地位。他是艺术摇滚和炫目摇滚运动的一员，当时摇滚乐融合了古典和前卫的影响，呈现出一种新的声音。摇滚乐的装扮是华丽的衣服、时髦的头发和明亮的妆容：想想卢·里德、伊吉·波普和大卫·鲍伊。布莱恩是乐队的合成器大师，有能力编写优美的声音。当时合成器的美妙之处在于其复杂性。在早期，人们必须对它们进行编程，而不像现在的合成器，只需按一下按钮就可以预设声音。人气对罗克西音乐的冲击又大又快，伊诺很快就受够了，所以他离开了罗克西音乐，他的事业继续蓬勃发展。他制作了《会说话的头》和《U2》，并继续与保罗·西蒙、大卫·鲍伊和酷玩等巨星合作制作。此外，他继续使用合成器，并成为传奇雅马哈DX7合成器的世界领先程序员。
我想知道为什么像布赖恩这样的艺术家会对时空和相对论感兴趣。我越了解布赖恩，我就知道这不是一个时间填充，也不是为了他的健康。在伦敦的两年里，我即将发现布赖恩是一个我称之为“声音宇宙学家”的人。他在研究宇宙的结构，不是受音乐的启发，而是受音乐的启发。
可以说，布赖恩在玩弄宇宙中最基本的概念——振动物理学。
他经常会顺便说一句，甚至会影响我在宇宙学方面的研究。我们开始定期在布莱恩位于诺丁山的工作室见面。它成了我去帝国理工的中途休息站。我们会喝杯咖啡，交流宇宙学和乐器设计的想法，或者只是放松一下，播放布莱恩最喜欢的马文·盖伊和费拉·库提的歌曲。他的工作室成为了我最有创意的想法的诞生地。之后，我前往帝国理工学院，脑袋嗡嗡作响，精神高昂，有动力继续我的计算工作，或与其他理论家讨论研究和发表论文。
我的物理研究中最难忘、最具影响力的时刻之一发生在一天早上，当我走进布莱恩的工作室时。通常情况下，布莱恩会在新曲调的细节上做工作——把他的贝司整理得刚好适合一段音轨，在节拍后面找到一条线。他是环境音乐的先驱，也是一位多产的装置艺术家。
伊诺在班轮笔记中描述了他的工作，环境音乐:机场的音乐：“环境音乐必须能够适应多个层次的听觉注意，而不需要特别强调；它必须是既有趣又可忽略的。”他寻求的是音调和氛围的音乐，而不是需要积极聆听的音乐。但是，创造一个简单的听力曲目绝非易事容易因此，他经常埋头于一丝不苟的声音分析。
那天早上，布莱恩在他的电脑上亲密地操纵波形，让人感觉他在说瓦瓦利亚语，一种声波的母语。让我震惊的是，布莱恩正在玩弄，可以说，宇宙中最基本的概念——振动物理学。对于量子物理学家来说，粒子是由振动物理学来描述的。对于量子宇宙学家来说，弦等基本实体的振动可能是整个宇宙物理学的关键。不幸的是，这些弦演奏的量子尺度，无论是在精神上还是在身体上，都是难以捉摸的，但它就在我面前——声音——a有形的振动的表现。这绝不是我正在建立的一个新链接，但它让我开始思考它对我的影响我的罗伯特·布兰登伯格（Robert Brandenberger）向我提出的研究和问题：我们宇宙的结构是如何形成的？
声音是一种推动介质（如空气或固体）产生压力行波的振动。不同的声音产生不同的振动，进而产生不同的压力波。我们可以画出这些波的图像，称为波形。振动物理学的一个关键点是，每个波都有一个可测量的波长和高度。关于声音，波长决定音高或音低，高度或振幅描述音量。
我开始从音乐家混合声音的角度来看待物理学中的傅里叶变换，把它们视为创造力的途径。
如果有些东西是可以测量的，比如波的长度和高度，那么你可以给它一个数字。如果你能把一个数加到某物上，那么你就可以把不止一个数相加，只需要把数相加。这就是布莱恩所做的——把波形加起来得到新的波形。他把简单的波形混合成复杂的声音。
对物理学家来说，把波加起来的这个概念被称为傅里叶变换。这是一种直观的想法，可以通过往池塘里扔石头来清楚地证明。如果你把一块石头扔进池塘，一个频率确定的圆形波就会从接触点辐射出来。如果你在附近再扔一块石头，第二个圆形波就会向外辐射，两块石头发出的波就会相互干扰，形成更复杂的波型。傅里叶思想令人难以置信的地方在于任何波形都可以通过将最简单形式的波形相加而得到。这些简单的“纯波”是有规律地重复的波。
Brian Eno和我通过振动物理学联系在一起。我开始从音乐家混合声音的角度来看待物理学中的傅立叶变换，将其视为创造力的途径。布莱恩借给我的自行车成了让我的大脑更快地从一个地方到另一个地方的轮子。几个月来，跨学科思维的力量一直是我的肾上腺素。音乐不再仅仅是一种灵感，而不仅仅是一种调节我神经通路的方式，它是对我的研究的绝对和深刻的补充。我被解码我所看到的罗塞塔振动之石的想法迷住了。有一种已知的语言，关于波如何产生声音和音乐，埃诺显然很擅长，然后是早期宇宙中量子行为的不清楚的振动信息，以及它是如何产生大规模结构的。波浪和振动构成了共同的线索，但挑战在于将它们联系起来，以便更清楚地了解结构是如何形成的，最终是我们。
在布莱恩当时正在进行的许多项目中，有一个他称之为“生成音乐”。1994年，Brian向一个充满困惑的记者的工作室推出了生成音乐，同时发布了第一个生成软件作品。大约十年后，生成音乐的想法变成了moiré模式的可听版本。回忆一下我们的池塘涟漪干扰创建复杂的图案。这些是moiré模式，由重叠的相同重复模式创建，它们有无限多种。生成音乐不是由两块鹅卵石产生波浪，而是基于两个节拍的想法，以不同的速度回放。允许在时间上向前播放，简单的节拍输入导致了美丽和令人印象深刻的复杂性-一个不可预测和无尽的景观的可听模式。它是“一种想法，即我们可以想出一个系统或一套规则，一旦启动，就可以为你创造音乐……你从未听过的音乐。”布莱恩对moiré模式的第一个实验是谨慎的音乐这部电影于1975年上映。它仍然是他较长的环境作品的重要组成部分，比如勒克斯，一张2012年发行的录音室专辑。音乐变得不受控制，不可重复，不可预测，非常复杂不像古典音乐。问题在于您选择哪种输入。拍什么?什么声音?
我开始看到的是宇宙最初时刻的物理基础——一个空洞无特征的宇宙如何成熟为我们今天看到的丰富结构——与布莱恩的生成音乐之间的紧密联系。一天早上，当我走到他面前，他正操纵着波形时，他微笑着看着我说:“你看，斯蒂芬，我正试图设计一个简单的系统，当它被激活时，将产生整个组成。”
一个灯泡在我脑海里闪烁。我开始认真考虑婴儿宇宙没有特征的假设，它的原始辐射能量像简单的声波一样共振，很像布瑞恩的调频合成器。从这个意义上说，我们的宇宙就像是最终的生成性音乐作品。能量场的初始振动像仪器的振动体一样在整个时空背景中超声，在我们的宇宙中产生了第一个结构，然后是第一个恒星，最后是我们。
斯蒂芬·亚历山大是一位理论物理学家和爵士音乐家。
摘自物理学的爵士乐:音乐和宇宙结构之间的秘密联系斯蒂芬·亚历山大。版权©2016。Basic Books是Perseus Books, LLC的一个印记，是Hachette Book Group, Inc的子公司。
