原創(chuàng) Kai 世界頂尖科學(xué)家論壇

導(dǎo)語

上月28日，澳大利亞著名物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和生態(tài)學(xué)家，前英國皇家學(xué)會主席，羅伯特·梅牛津男爵（Robert May，Baron of Oxford）在英國牛津的一家養(yǎng)老院去世，享年84歲。

羅伯特·梅被譽(yù)為澳大利亞最有造詣的跨界科學(xué)家之一，1938年1月8日生于悉尼，曾任英國首席科學(xué)顧問、英國皇家學(xué)會主席，2001年被封為牛津男爵。他也是最古老的科學(xué)獎?wù)隆破绽務(wù)碌墨@得者，歷史上曾有牛頓、愛因斯坦、達(dá)爾文等人獲得此獎。

梅的工作對生物學(xué)、動物學(xué)、流行病學(xué)、物理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和公共政策都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，新冠疫情期間為大眾所廣泛知曉的R0值（基本傳染再生數(shù)）的定義也得益于他的工作。

2002年，羅伯特·梅在倫敦的自然歷史博物館。梅的同事這樣形容梅：“他有很多很多的身份，一個層疊著一個。但是，他在任何一個身份上都表現(xiàn)得很非凡。圖源|紐約時報

現(xiàn)任英國皇家學(xué)會主席、世界頂尖科學(xué)家協(xié)會（WLA）副主席文卡特拉曼·拉馬克里希南(Venki Ramakrishnan)這樣評價羅伯特·梅：“羅伯特是一個天賦型的傳播者，他善于使用所有可以接觸到的途徑來傳播他的理念：協(xié)會的核心應(yīng)當(dāng)是科學(xué)和理性。梅對他所尊崇的理念的傳播和踐行，事實上也與英國皇家學(xué)會創(chuàng)立之初的愿景形成了強(qiáng)烈的共鳴。”

羅伯特·梅,2004拍攝于英國倫敦皇家學(xué)會，圖源The Guardian

化“繁”為“簡”的神仙手

01

現(xiàn)在請在腦海中構(gòu)畫一個群島，群島上的每一個島嶼都擁有一個品種的龜，這些島與島之間都是由成片的漂流物相連的。當(dāng)一個品種的烏龜去和另一個品種的烏龜搶食時，整個烏龜種群中的數(shù)量就會發(fā)生波動。

1972年，生物學(xué)家羅伯特·梅設(shè)計了一個簡單的數(shù)學(xué)模型，其工作原理與群島的情況很像。他想弄清楚一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)是否能夠一直保持穩(wěn)定，或者說物種之間的相互作用是否會不可避免地導(dǎo)致一些物種滅絕其他物種。

梅通過將物種之間的偶然相互作用作為矩陣中的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行索引，他計算出了破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需的臨界"相互作用強(qiáng)度"——繼續(xù)以小烏龜?shù)娜簫u來打比方的話，就相當(dāng)于一個衡量所需的連接島嶼的漂流物的數(shù)量的方法。在這個臨界點以下，所有物種都保持著穩(wěn)定的種群數(shù)量。而在這個臨界點之上，種群就會向零或無窮大的方向發(fā)展。

推動生態(tài)學(xué)大變革

1972年，梅博士在《自然》雜志上發(fā)表了的標(biāo)題為 "Will a Large Complex System Be Stable? "《一個大型的復(fù)雜系統(tǒng)會穩(wěn)定嗎》的文章，以及他1973年發(fā)表的著作“Stability and Complexity in Model Ecosystems”《模型生態(tài)系統(tǒng)中的穩(wěn)定性和復(fù)雜性》都清晰地闡述了他的理論，普林斯頓大學(xué)環(huán)境研究項目主任丹·魯賓斯坦這樣形容梅博士——這位在1973年至1988年前與他一起共事于普林斯頓大學(xué)的同事的理論的意義：“由此引發(fā)了生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一場轟轟烈烈的變革”。

丹·魯賓斯坦說：“梅博士的工作經(jīng)常能引領(lǐng)我們這些經(jīng)驗主義者去關(guān)注我們真正應(yīng)當(dāng)去找尋的東西，因為他蘊含著簡明和典雅的模型可以做出非常強(qiáng)有力的預(yù)測，從而讓我們可以走出去去實踐中進(jìn)行檢測。"

其實反過來說，這些模型的力量也在于它們對來自經(jīng)驗主義者的信息的依賴。魯賓斯坦博士說：“羅伯特對于那種并沒有什么文化水平但是有大量生活經(jīng)驗的人非常尊重。事實上，任何人都可以建立一個模型，但是如果你不用現(xiàn)實的參數(shù)來調(diào)整它，它就不會有任何幫助。”

規(guī)律被證實

梅發(fā)現(xiàn)的這個規(guī)律在20年之后被數(shù)學(xué)家克雷格·特雷西和哈羅德·威多姆證實，他們發(fā)現(xiàn)這個梅所說的這個極為關(guān)鍵的臨界點就是一個統(tǒng)計學(xué)的分布的峰值。

特雷西-威多姆分布是一個不對稱的統(tǒng)計凸點，左側(cè)比右側(cè)陡峭。適當(dāng)?shù)目s放比例，它的峰值會坐落在當(dāng)橫坐標(biāo)為√2N時。這個√2N就是指產(chǎn)生它的系統(tǒng)中變量數(shù)量的2倍的平方根，也就是梅為他的模型生態(tài)系統(tǒng)計算出的穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間的準(zhǔn)確過渡點。

圖源Quanta Magazine

由許多相互作用的成分組成的系統(tǒng)——無論這些系統(tǒng)中的組成成分到底是是物種、整數(shù)還是亞原子粒子，都沒有關(guān)系，它們不斷地產(chǎn)生相同的統(tǒng)計曲線，這就是特雷西-維多姆分布的內(nèi)涵。這條令人費解的曲線似乎是我們熟悉的鐘形曲線或高斯分布的表兄弟。和高斯分布一樣，特雷西-維多姆分布也表現(xiàn)出 "普遍性"，這是一種神秘的現(xiàn)象，不同的微觀效應(yīng)會產(chǎn)生相同的集體行為。

當(dāng)像特雷西-維多姆分布這樣的普遍性規(guī)律展現(xiàn)在人們眼前，那么研究人員就可以用一個模型精準(zhǔn)地歸納那些其實他們對其內(nèi)部的運作方式知之甚少的復(fù)雜系統(tǒng)，例如金融市場、物質(zhì)的奇異狀態(tài)或互聯(lián)網(wǎng)。

跨域助力定義流行病學(xué)R0值

02

梅博士的工作范圍遍布三大洲，同時也在像普林斯頓大學(xué)、牛津大學(xué)和倫敦帝國理工學(xué)院等高校擔(dān)任教授，他才華橫溢智力超群，在許多領(lǐng)域都讓同行們嘆服。"杜克大學(xué)環(huán)境科學(xué)名譽(yù)教授約翰 ·特伯格說："他有很多事業(yè)，一重重交疊，但是毋庸置疑的是，他在所有的事業(yè)中都大放光彩?！?/p>

梅博士曾經(jīng)輕描淡寫地在接受美國物理學(xué)會的刊物——APS新聞采訪時說過自己“容易走神，注意力不太能集中”，但是他特別強(qiáng)調(diào)了這樣一點：“如果你有一個好的理論物理學(xué)背景，那么任何事情都不會限制你。"

美國物理學(xué)會(APS)是一個非營利性的會員組織，通過其優(yōu)秀的研究期刊、科學(xué)會議、教育、外聯(lián)、宣傳和國際活動，致力于推動和傳播物理學(xué)知識。美國物理學(xué)會代表了超過55,000名會員，囊括了美國學(xué)術(shù)界、國家實驗室和工業(yè)界的物理學(xué)家，以及美國和世界各國的物理學(xué)家，圖源 |APS physics

“科學(xué)界其實壓根不缺哪些在自己熟悉的領(lǐng)域里完成了優(yōu)秀的工作的人，有很多人在自己的領(lǐng)域里做了很好的工作，但是卻罕有人有那種我們外行人稱之為‘全局觀’的東西?！敝萍甲骷艺材匪埂じ窭卓藢γ凡┦咳绱嗽u價。

詹姆斯·格雷克(James Gleick），是一位美國作家、科技史家，也是一位作品被視為對現(xiàn)代科技產(chǎn)生文化沖擊的互聯(lián)網(wǎng)先鋒。由于使用敘事非小說技巧介紹陌生復(fù)雜概念而廣為人知，他被稱為“史上最偉大科技作家之一”。格雷克的著作包括國際暢銷書《混沌：開創(chuàng)新科學(xué)》和《信息簡史》。前者同時被列入了普利策獎和美國國家圖書獎決選名單

格雷克先生在自己1987年所寫的一本關(guān)于復(fù)雜性研究的書《混沌：開創(chuàng)新科學(xué)》中重點介紹了梅博士。在一次采訪中，格雷克先生稱梅博士為 "該領(lǐng)域為數(shù)不多的開創(chuàng)性人物之一"。

梅博士從生態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)而研究傳染病，他與倫敦帝國學(xué)院流行病學(xué)教授羅伊·安德森展開了富有成效的合作。他們一起寫了80多篇論文。

安德森博士在接受某個采訪時說，梅博士的天賦在于可以極度困難的問題轉(zhuǎn)化為有用的方程，而這部分依賴于他的物理學(xué)背景。安德森博士說："梅博士并不畏懼作些粗略的估計來獲得一些分析性的見解"。因為一個純粹的數(shù)學(xué)家可能需要更高的精度，而不屑于去做一些近似。

梅博士和安德森博士一起研究了瘋牛病--牛海綿狀腦病。他們創(chuàng)建了預(yù)測非洲撒哈拉以南地區(qū)H.I.V.的傳播的模型，比世界衛(wèi)生組織作出的更為樂觀的估計更接近標(biāo)志。他們還幫助定義了被稱為R0的變量，用于估算由一個單獨的疾病病例傳播的新感染人數(shù)。

他們所做的工作為今天的新冠病毒的研究打出了重要的基石，梅博士的牛津大學(xué)同事喬治·克雷布斯說：“他們所做的工作為今天的新冠病毒時期所需要做的研究作出了重要的貢獻(xiàn)。他們的分析模型幫助強(qiáng)調(diào)了R0這個變量的至關(guān)重要性?！?/p>

扶持女性科學(xué)家

03

同事們回憶說，其實縱觀梅博士的整個職業(yè)生涯，他并不是一個特別圓通的人。倫敦大學(xué)學(xué)院的生態(tài)學(xué)家和保護(hù)科學(xué)家、梅博士的前同事喬治娜·梅斯教授在梅博士去世后的一篇文章中回憶說，“當(dāng)我們面對他的透徹分析和并不總是溫和的批評，我們既感到鼓舞人心，也會有些許害怕 "。

當(dāng)然，梅斯教授也在文章中補(bǔ)充道，他對向他請教的科學(xué)家表現(xiàn)出了極大的慷慨和鼓勵。梅斯教授寫道：“梅博士給予了女性科學(xué)家極大和廣泛的支持，這一點讓我們的很多人都受益匪淺?！?/p>

梅博士于1979年被選為英國皇家學(xué)會院士，并在2000年至2005年期間擔(dān)任主席。1988年，他接受了英國牛津大學(xué)和英國帝國理工學(xué)院的聯(lián)合職位。1996年他被授予爵位，2001年獲得了牛津男爵（Baron of Oxford）的頭銜。1995年至2000年，他曾擔(dān)任約翰·梅杰和托尼·布萊爾首相的首席科學(xué)顧問。

2001年的梅博士。他作為英國政府的顧問，推動了英國對氣候變化的行動,圖源|紐約時報

作為唐寧街10號的科學(xué)顧問，梅博士把原本低調(diào)的職位變成了一個宣傳科學(xué)的臨時小講臺。曾同樣在政府任職克雷布斯博士說“梅博士將科學(xué)說得非常地清楚和直言不諱?！?/p>

他的科普文章也曾發(fā)表在《科學(xué)》、《科學(xué)美國人》上，并通過他生態(tài)學(xué)專業(yè)的視角對社會公共政策議題建言建議。甚至將生態(tài)原理應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)，為2008年的金融危機(jī)建立模型。

因為卓越科學(xué)成就與社會貢獻(xiàn)，羅伯特·梅于2007年獲得了由英國皇家學(xué)會頒發(fā)的科普利獎?wù)??？破绽務(wù)驴赡苁鞘澜缟献罟爬系目茖W(xué)獎?wù)?，歷史上曾有牛頓、愛伊斯坦、達(dá)爾文、門捷列夫等人獲得過此獎項。

參考文獻(xiàn)

1. APS Physics, About us, https://www.aps.org/about/index.cfm

2. The New York Times, Robert May, an Uncontainable ‘Big Picture’ Scientist, Dies at 84, https://www.nytimes.com/2020/05/11/science/robert-may-dead.html?searchResultPosition=1

3. The Guardian，Robert May, former UK chief scientist and chaos theory pioneer, dies aged 84， https://www.theguardian.com/science/2020/apr/29/robert-may-former-uk-chief-scientist-led-chaos-theory-lord-dies-aged-84

4. Live Science, Robert May, grandfather of chaos, dies at 84, https://www.livescience.com/robert-may-obituary.html

5. Quanta magazine, At the Far Ends of a New Universal Law, https://www.quantamagazine.org/beyond-the-bell-curve-a-new-universal-law-20141015/

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（責(zé)任編輯：小文）

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