暑假时候，我会离开帝国理工学院，去拜访布赖恩·格林（Brian Greene），他在哥伦比亚大学弦论、宇宙学和天体粒子研究中心（ISCAP）有一个团队，我会加入他们，以便进行我的新项目，努力把弦理论的一个关键理念引入宇宙学。那时的我并没有想到，这种联系会来自与一位爵士乐传奇人物的偶遇。在我应聘博士后长达5个月却一无所获时，格林是第一个为我提供职位的人，但我最终还是决定进入帝国理工学院工作。格林因其在弦理论拓扑变化方面的开创性研究而闻名，但使我决定跟随他的是他对弦理论在早期宇宙中的应用上的研究热情。格林将弦理论应用于宇宙学问题，这个成立于2000年、由他担任主任的研究所是他的研究自然演化的结果。他所研究的项目为我们这一代的许多年轻宇宙学家提供了机会，我们都极为感激。我非常感谢格林提供的工作机会。幸运的是，在我决定去帝国理工学院之后，他还给了我一个在他领导的研究所做访问博士后的机会。因此，暑假期间，我会离开伦敦去纽约访问他所在的研究所，在那里做物理计算，并在我最喜欢的地方演奏爵士乐。

我并不是唯一一个来自纽约、客居他乡，终又得以“归家洗客袍”的物理学家。李·斯莫林也在纽约做着自己的计算，他的工作涉及一个有关暗能量和量子引力的令人兴奋的理念。我们经常联系，以交换想法，并定期在他的好朋友杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）家中的阁楼上见面。斯莫林称拉尼尔是天才。如果斯莫林称某人为天才的话，那么这个人肯定不简单。我跳上从布朗克斯开往翠贝卡（Tribeca）的两班火车之一，下车后进入了一座高大的阁楼，在阁楼的一端，我看到了数以百计的异国乐器。阁楼的另一端放着各种电子设备和计算机设备。斯莫林向我打招呼，几分钟之后，一个又高又壮的男人走了进来，他穿着一件像是睡衣的黑色T恤和一条黑色宽松短裤，脚上穿着拖鞋，还梳着一头又长又厚的金色发辫。他走过来，颇为自来熟地给了我一个熊抱。他就是世界著名的计算机科学家、作曲家拉尼尔，也是虚拟现实领域的先驱之一。我扫了一眼整个房间，看到了《连线》（Wired）杂志的首刊，封面人物正是梳着一头发辫、戴着大眼镜和手套的拉尼尔。他看起来像是来自外星。

即兴创作与物理学

那时我也梳着一头长长的发辫，所以并不是很在意这种形象。随着时间的推移，拉尼尔成了我最好的朋友之一。用“博学多才”来形容拉尼尔绝非溢美之词，因为他不仅是艺术家和科学家，还是作曲家、多乐器演奏家和作家。然而，真正令我感到惊奇的是他研究科学和音乐时所使用的方法。他把来自音乐和科学的不同理念结合在一起，形成一种新的技术方法，进而推动科学的发展。与丹尼尔·卡普兰先生一样，拉尼尔非常鼓励我把对音乐和物理学的兴趣结合起来开展研究。

2000年我们第一次见面时，拉尼尔提到，他对果蝇视觉系统的神经网络很感兴趣。对遗传学和神经生物学来说，果蝇是非常好的实验对象，因为它们的繁殖速度很快，所以其神经回路中存储着很多生物信息。拉尼尔与他的同事有意对这些神经网络进行计算机算法模拟。当时，我并没有看出这项研究的意义，我心想：“那又怎么样？”9年之后，拉尼尔在一座能俯瞰旧金山湾的山上购买了一栋漂亮的房子。有一天，我去拜访他，当我们一起走在伯克利山间的小道上时，拉尼尔若无其事地说：“斯蒂芬，你还记得那个关于果蝇的项目吗？我的一些朋友基于这项技术，成立了一家创业公司，并给我开了一张支票，我用这笔钱买了这栋房子。”对于一个没上过高中的人来说，这实在是好事一桩。好吧，公正地说，拉尼尔十几岁时就在新墨西哥州建造了测地线圆顶帐篷并住在里面，还学习了大学数学课程。

拉尼尔还会吹奏萨克斯，所以当我们第一次在纽约见面时，他就提到了萨克斯，并对我说：“你知道的，斯蒂芬，我朋友奥尼特·科尔曼住在上城区。我们一起去看他，如何？”我惊讶得下巴都快掉下来了。我小时候在布朗克斯就听说过科尔曼，那是我与爵士乐即兴演奏的第一次邂逅。在我还沉浸在思绪中时，斯莫林就回道：“噢，这太棒了。”拉尼尔拿起电话，叫了一辆出租车，然后我们就来到了科尔曼位于市中心的殿堂。

科尔曼在得克萨斯州的蓝调和民间传统音乐中长大，他是自由爵士乐的主要革新者之一。那时，我正在（现在依旧在）学习被某些音乐家称为经典主流爵士乐的音乐。和研究理论物理一样，在演奏主流爵士乐之前必须掌握完整的知识体系。例如，如果你在即兴演奏时，观众指出了一个曲调，譬如“秋叶”（Autumn Leaves），那么你必须知道曲头（开始的旋律），以及余下的形式（和声与节奏的结构）。所以，经典爵士乐的即兴独奏会受到某首歌曲的结构或形式的约束。然而，我和科尔曼之间的讨论，以及我从他身上学到的东西，不仅改变了我对即兴演奏的看法，还改变了我对即兴演奏与理论物理学之间关系的认识。

科尔曼是一个温和而沉着的人，而且语言中总是充满比喻之美。当我第一次见到科尔曼时，他把我带到了自己的工作室，并且向我展示了他最喜爱的白色中音萨克斯。科尔曼把它递给我说：“试一试。”天哪，一位爵士乐传奇人物邀请我演奏他的乐器！我心中狂喜，又惶恐至极。他递给我一副干净的吹口和簧片，我便开始在某个音阶附近吹奏。我吹奏完后，他轻柔地说：“音符虽然只有12个，但你可以用这12个音符组成一篇对话，真是太神奇了。”科尔曼的话极大地鼓舞了我。接着，我们开始谈论他的即兴演奏方法——他因采用一种新的“态度”或是策略来进行即兴演奏而闻名，他称之为“和声旋律混成乐”。在一次访谈¹中，他描述了这个过程：

想想那些基本的音符，不要在演奏这些音符的时候束手束脚，并认为“你迈不出这一步”，而要思考它们构成的声音，以及你能用这些声音做什么。这就是我用和声旋律混成乐在做的事情，即从一个全新的角度思考旋律、节奏与和声。这更需要依靠听觉和反应、声音和反馈，而不是任何一种我可以为你们写下来的模式。音乐并不像人们认为的那样与许多事物都有关联。

对我来说，这种观点太激进了，因为我一直认为演奏爵士乐只有一种正确的方法，即熟记所有的音阶，然后用手指弹奏出来。认真练习，提高技艺，这样你才能在和弦变化中演奏出一致而富有想象力的变调。抄录并分析你所擅长的乐器领域中大师的独奏，对我来说就意味着约翰·柯川、桑尼·罗林斯（Sonny Rollins）、德克斯特·戈登（Dexter Gordon）、查理·帕克（Charlie Parker）、韦恩·肖特（Wayne Shorter）和迈尔斯·戴维斯（Miles Davis）。不过，我和科尔曼的第一次谈话，让我想起了我在研究生时代得到的一些意想不到的建议。有一次，我正在普罗维登斯一家音像店阴暗的地下室里翻着旧乐谱，背后突然响起一道刺耳的声音。我转过头去，看到一位穿着花呢夹克的高个子老人，他自称是一位古典作曲家：你这是在浪费时间。如果你想成为一位伟大的音乐家，那么你必须知道三件事情：

•　欲要挑战规则，必先对其了如指掌；

•　音乐是关乎张力与决心之物；

•　练习，练习，再练习。

但是，当你出去玩的时候，就要把这些统统忘掉！从那以后，我再也没有见过他，但他的话一直萦绕在我耳边。我经常和我的学生分享这个故事。

与山地景观具有固定的形状一样，比如拉尼尔所居住的那座山，经典爵士乐的结构提供了由和声、旋律和节奏组成的骨干，即兴演奏在此基础上进行展开。例如，很多爵士乐曲调都来源于早期的叮砰巷（Tin Pan Alley）⁽¹¹⁾、百老汇和好莱坞歌曲，爵士乐手将这些歌曲作为基本材料，借以发挥并进行独奏。在即兴演奏歌曲和声方面，“次中音萨克斯之父”科尔曼·霍金斯（Coleman Hawkins）是一位大师。莱斯特·杨（Lester Young）外号“总统”（Pres），他轻柔、欢快又激烈的风格与霍金斯的粗犷风格形成了鲜明的对比，这种差异正是源自两人对即兴演奏旋律的研究。在旋律、和声与节奏层面上，“爵士乐之父”路易斯·阿姆斯特朗（Louis Armstrong）和比博普⁽¹²⁾天才查理·帕克都是即兴演奏大师。

在和声旋律混成乐中，科尔曼有意地在即兴演奏中变换了和弦。一般来说，经典爵士乐是由和声在主调上的移动来引导音乐，而在和声旋律混成乐中，旋律、和声与声音在即兴演奏中的地位是一样的。与对称性原理一样，所有的音乐元素都是对等的。我们很难把“声音”这个词归入一个良定义⁽¹³⁾的概念集合中，它更像是一种隐喻，暗示着不同的爵士乐手有着不同的声音。科尔曼与帕克演奏的都是高中音萨克斯，但他们各自有各自的声音或特征——不同的音质与音响，以及安排音符与形成节奏的不同方式。一个真正的爵士迷能听其声辨其人。

相对论中的6个音符

当科尔曼进行自发的变化时，乐队的反馈将会产生新的音乐结构。标准爵士乐吉他大师马克·里博特（Marc Ribot）²观察发现，科尔曼将这些结构建立在主旨之上的方法是：

表面上，他们正在解放比博普的特定结构，实际上是在发展作曲的新结构……关于科尔曼的和声旋律混成乐的一系列规则……很明显，它是基于抓住主旨，并且解放它，让它变成多调、旋律、节奏的音乐，它与主旋律的主旨紧密相连。

主旨是一段短旋律，在一首歌中，它通常会反复出现。最著名的主旨也许就是贝多芬《第五交响曲》开头的3个音符。在整首交响曲中，主旨在不同的曲调上重现，并且被不同的乐器演奏出来。这种方法让人想起布莱恩·伊诺生成音乐的方法。两者都应用了同一个理念，即复杂的结构可以源自简单的规则或模式。认真地听一首科尔曼的曲子，你就会发现，他的独奏曲目通常是通过调制自己的乐音与音高来完成的。

在短暂的萨克斯课程之后，科尔曼问我目前正在做什么。我回道：“研究涡旋。”虽然涡旋在量子场论中很常见，但我是在弦理论（不久之后甚至超出了弦理论）的背景之下思考它们。涡旋是一些束缚能量的管状区域，在自然界中非常常见。水向水槽中流动的旋涡运动就是一种涡旋，台风和风暴的中心也是一种涡旋。即使在量子领域，磁场也可以在超导体中形成涡旋晶格，这是一个十分重要的理念，甚至足以获得诺贝尔奖。我拿出一张纸，画出涡旋给科尔曼看。他回复说，他在独奏中也采用了类似涡旋的模式。在这次会面之后，每当我倾听科尔曼的音乐时，我的听觉就会变得敏锐起来，我不仅能听到他即兴演奏的音符，还能听到其中的集合模式，就像涡旋一样。

几年之后，这次与科尔曼的会面对我的影响，在我和电子乐乐手埃琳·里乌（Erin Rioux）合作制作我的第一张专辑时体现了出来。这张名为《来了》（Here Comes Now）的专辑（图7-1）是向伊诺和科尔曼致敬的作品。专辑中包含有伊诺精通的调频音乐合成的元素，我还以生成电子节奏演奏了大量的自由爵士乐。以我之拙见，这张专辑中最好的一首歌正是科尔曼的《涡旋》（Vortex）。

图7-1　专辑《来了》的封面

注：这张发行于2014年的专辑广受好评。图片由埃琳·里乌和布兰登·桑切斯（Brandon Sanchez）提供。

拉尼尔和科尔曼向我打开了一个作为科学家与音乐家的全新视角。拉尼尔也是一位音乐家，他可以毫不费力地在音乐与科学之间做出有效的类比。我曾看到他在一次关于计算机科学的很重要的讲座上，以一种被他称为第一台数字计算机的中国古乐器开始了演讲。科尔曼虽然没有接受过科学训练，但他仍可以和我讨论物理学理念，以及如何把这些理念与音乐联系起来。一天，他对我说：“我给你提供一个模式吧。”他在纸上写下了6个音符，然后说：“把它们练熟，这有助于你演奏和弦的变化。”很遗憾，我现在还不能透露这6个音符的秘密。所以，我们来谈谈相对论吧！

作为一位年轻的理论物理学家，我虽然受到了导师的鼓励，但还是承担着一定的压力，这迫使我变得循规蹈矩。能否取得进展、获得晋升很大程度上取决于你是否受到侪辈的尊敬。一旦有迹象表明你缺乏作为一位训练有素的理论物理学家所必需的能力，就有风险被踢出局。我非常清醒地意识到，即便是在那些最富想象力的人群中，我即将提出的理念也是不受欢迎的。虽然我尽我所能地去掌握每位理论物理学家所期望掌握的传统技术，但我还是希望在心中保留对物理学的想象。这和我在音乐上的追求是一样的，即找到即兴演奏的精神表达，把我从我所练习和内化的形式主义中解放出来。与科尔曼的初次会面打开了我探究理论物理的突破口，我体会到了不随大流的自由和自信。

科尔曼冒着巨大的风险，打破了比博普和经典爵士乐的传统。他对新理念的热爱给了他打破传统的力量，一些非常酷的音乐由此诞生。本着同样的精神，我认为我也可以成为一位为了理念之美而创造理念的理论物理学家。和科尔曼改变受西方和声理论限制的旋律路径，只为了追求新的理念并表达他所听到的声音一样，我也可以操纵那些虚拟的理论世界。我意识到，在那些我所提出的推测性的科学命题中，很多（甚至是绝大多数）都有可能是错误的，但或许其中的一两个会成为理论物理领域中的突破。

多年来，科尔曼的话以及我们之间的讨论一直影响着我，促使我不断完善爵士乐和宇宙学之间的类比。正如利昂·库珀告诉我的那样，最好的类比可以让我们对物理学有新的认识，而这是应用其他方法不可能得到的。