当前位置： 德黑兰 >> 德黑兰饮食 >> 阿卡尼哈米德的愿景巨型对撞机与新自然律
译者简介：周树静为台湾数学科普译者。
本文译自Quanta杂志年9月22日文章VisionsofFuturePhysics，中译文刊登在《数理人文》第6期（年）。媒体或机构如需转载，请联系《数理人文》（订阅号：math_hmat）。
尼玛·阿卡尼-哈米德（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
要让尼玛·阿卡尼-哈米德（NimaArkani-Hamed）持续谈论宇宙的话题不是一件难事，他可以谈上几分钟甚至数小时，把你传送到人类理解力的边缘，然后他会带你跨越边界，超越爱因斯坦，超越时空和量子力学以及所有对20世纪物理学的腐朽比喻，进入一个能解释万物既壮丽又新颖的愿景，一切是那么简洁、那么通透。然后他会提醒你，在年，这些都还是臆想，但是他确信某天这个愿景将会成真。
阿卡尼-哈米德在过去20年产生的想法如滚滚洪流，其威力为他赢得年首度颁发、奖金高达万美元的基础物理奖（FundamentalPhysicsPrize），获奖理由是基于他「解决粒子物理杰出问题的原创性理路，包括大尺度额外维度（largeextradimension）的倡议、希格斯玻色子（Higgsboson）的崭新理论、超对称的奇特实现、暗物质（darkmatter）的理论、规范场论散射振幅之新数学结构的探索等等。」
阿卡尼-哈米德今年43岁，是普林斯顿高等研究院的正教授，被许多人认为是当今活跃的最卓越的理论物理学家之一。同事说他具有将无比复杂的问题简化的慧眼，同时又兼备绝佳的数学能力、创造力、直觉，以及极为广博的物理知识。斯坦福大学的理论粒子物理学家狄莫波罗思（SavasDimopoulos）说：「尼玛在智能空间每个角落的表现都亮眼慑人。」
尽管许多顶尖物理学家不谙于表演的才能，阿卡尼-哈米德却表现的像个「救世主」、「吹笛人」或「舞台总监（impresario）」。在动作与披肩黑发的掩护下，他把数字计算、思想实验、历史典故编织成长篇故事，充满自信的描绘即将到来的篇章。他的听众从研究生到诺贝尔得主都有，据马里兰大学理论物理学家桑德仑（RamanSundrum）的说法，「尼玛不断创造商品，他的说服力颇有催眠的效果，让许多人愿意跟从他的领导。」
阿卡尼-哈米德与他的合作者RaffaeleTitoD’Agnolo（左方坐者）和DavidPinner。摄于普林斯顿高等研究院（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
阿卡尼-哈米德的使命就是理解宇宙，说来简单却让他废寝忘食，全心投入。今年夏天，他在普林斯顿受访时说：「我不觉得有任何时间可以浪费。」这份执念让他展开好几个方向的研究，不过近年来，除了整个领域之外，一个关于宇宙的问题逐渐盘据他的心神（见本刊第5期〈大自然，不自然？〉）。粒子物理学家想要知道，我们宇宙是否循序而生（inevitable）、可预测，或者依他们的说法是「自然」的，整体锁定成一个可认识的模式；抑或，这个宇宙极端不自然，是无数可能排列中的某一个，其存在不过是缘于漠然的机率，只因为这个宇宙的特殊条件容许生命的诞生才能观测到它，别无其他理由。自然的宇宙原则上是可理解的。但是如果宇宙不自然，只是靠参数微调才拥有生命，是上天轮盘赌博的幸运彩头，那么合情合理的推测就是必须存在「多重宇宙」，超越我们之外还有各式各样的大量宇宙，其中许多因为赌运不佳而没有生命。这样的多重宇宙观，让我们的宇宙不可能光靠它本身的组成就能全然理解。
根据目前所知，物理学家解码已知的基本粒子，依靠的是一组已有40年历史的「标准模型」方程，但是标准模型缺乏合理的模式，似乎需要惊人的微调才能产生生命。阿卡尼-哈米德和其他粒子物理学家在自然性的信念引导之下，花了几十年设计了各种聪明的方法，想要将标准模型放入一个更大、更自然的模型之中。但随着时间流逝，再一次，更强大的粒子对撞机也无法证明他们的设想，找不到期待中的新粒子与新现象，反而更进一步将事况推向荒冷而极端的观点，亦即自然性已死。
以阿卡尼-哈米德为首的许多物理学家仍然想要寻求更确定的答案。如今，基于对自然性问题的追索让他与中国相遇了。两年前，他同意出任北京高能物理前沿研究中心（CenterforFutureHighEnergyPhysics，CFHEP）的首任中心主任，之后他陆续访问中国18次，推动建造一个尺度空前的大机器，一个周长60英里的环形粒子对撞机，全长大约是欧洲大型强子对撞机（LHC）的四倍大。这个在30年内估计将花费亿美金成本建造、被称「巨型对撞机」（GreatCollider）的机器将继承LHC成为物理世界的新中心。根据阿卡尼-哈米德以及同意他的人，这个能量高达兆电子伏特（TeV）的对撞机将让次原子粒子产生空前的对撞，足以找到LHC无法产生的新粒子或者将它们从此摒除；足以守护或舍弃自然性原理，驱策物理学家在迥然不同的两幅图像中择一：可知解的宇宙，或者不可知解的多重宇宙。
年12月17日，阿卡尼-哈米德与高能所所长王贻芳为“高能物理前沿研究中心”揭牌，站在后排的是陈和生院士和诺贝尔奖主DavidGross（照片来源：中科院高能所）
中国的对撞机计划获得许多知名学者的支持与投入，除了阿卡尼-哈米德之外，还包括王贻芳、诺贝尔奖得主格罗斯DavidGross）、费尔兹奖得主丘成桐，以及在幕后工作的许多实验学者与工程师。但是这个计划仍有争议，许多专家对这个机器能达成的效果意见不一，他们也怀疑中国是否已经准备好成为粒子物理学的领导国，质疑中国目前规模很小的粒子物理团队，就算在欧洲与美国几千个物理学家的协助下，是否可能在20年内快速成长到足以执行这个巨大又复杂的计划。支持这项计划的粒子物理学家韩涛表达了他的中国同仁的关切：「我们会不会跳太远，摔太重？」
做决定的时刻就要到了。中国政府将在年底提出下一个五年规划，结果将显示他们是否打算投资对撞机计划的研究发展。
「这个TeV的中国对撞机计划很出色；很具挑战性；风险也很大。这也正是我认为如果没有尼玛，这种事根本无法获得那么多臂助的原因。」曾经到北京协助推动这项计划的桑德仑说：「他必须做大量的说服工作，让这件事从全然的幻想，变成会失败的幻想，再变成可以放手一搏的计划。」
停停走走
对阿卡尼-哈米德而言，中国对撞机计划像是推开一扇门：「你每多想一回，就觉得完美无比。」他坐在研究室的沙发上，边喝着“零度”可乐边说：「对物理学来说这很棒；对中国来说一样棒。他们一直在寻求让中国领先世界机会。在人的一生中很少有事情，是你基于理想的考量而别人基于权谋的考量，结果却是同一件事。一旦这种事出现了，我们就应该去做，我们就应该做！」
六月的阳光照在粉影斑驳的黑板与高贵的古董桌面上，阿卡尼-哈米德的座椅上方的相框中是一只雄豹，摄影师是他的伴侣，一位生物学家，两年前他和她一起到南非进行一趟狩猎之旅。今天阿卡尼-哈米德的身上穿了一件普通的运动黑色T恤、工作短裤和凉鞋，手臂上满是抓痕，说是他的宠物虎班猫的强烈爱意。访问期间，有时他跳到黑板前，清掉一区，用粉笔写出一段新数学论证，接着又迅速起身轻拥一位从走廊礼貌性望进房间的访问学者。午餐时间，阿卡尼-哈米德身边都是学生，他在餐巾上潦草写下理论，辩护某个论点，解释另一个，一边继续压榨着“零度”可乐。（他摄取咖啡因的高峰期是好几年前，一天能喝掉15、16杯浓咖啡。）
阿卡尼-哈米德对于他的时间非常慷慨，即使连在门外徘徊、他半开玩笑称之为「跟踪狂」的年轻人也一样。阿卡尼-哈米德号称从来没有拒绝过任何一位想跟他一起工作的研究生，他的团队里有很多人已经在顶尖研究型大学任教，成为他们这一代的领导人。在哈佛大学受教于阿卡尼-哈米德的张（CliffordCheung，音译）如今任职于帕萨迪纳（Pasadena）的加州理工学院，他说「当尼玛的学生，就好像博尔特（UsainBolt）当你的径赛教练一样。」麻省理工学院的塔勒（JesseThaler）则描述说，他几乎每天都待在阿卡尼-哈米德熙熙攘攘的哈佛研究室，既有充满笑声的瞎扯闲谈，也有「神经紧绷、咖啡因上身的学术公审」塔勒还补充说：「如果检视我到目前为止的物理职涯高点，许多都是我（自觉与否）试着跟随尼玛的榜样——以无拘无束的热情追索自我的想法，礼貌的无视唱反调的人，解决正前方的阻碍，然后喝上一杯浓咖啡。」
阿卡尼-哈米德的职涯始终充满破坏性的力量。他的成名作出现于年代中期，当时他是加州大学柏克莱分校的研究生，发现早他20年出道的顶尖学者狄莫波罗思的一篇预印稿中有错，于是他的指导教授建议狄莫波罗思是否中止在欧洲的休假，回来和阿卡尼-哈米德一起讨论，当时后者正要到斯坦福大学的SLAC国家对撞机实验室任博士后。狄莫波罗思说：「这还真不像话，我干嘛让一个博士后决定我的未来。」不过他终究回来了，而且从此和阿卡尼-哈米德成为知己与合作者。狄莫波罗思说：「我们在一起有一段颇为多产的美好时光，他是我此生最要好的朋友之一。」他们最大的合作成果，是运用假设性的多余空间维度协助弥补标准模型的缺陷，其中这些空间维度是卷曲在我们日常三维空间的每一点上。
尽管阿卡尼-哈米德一个接一个的发展出新鲜的研究领域，他对现实世界的分心事务却很抗拒，譬如停车规则。作为柏克莱的年轻教授，阿卡尼-哈米德坚持把车停放在他研究大楼旁几乎全空的停车格，而非指定给他、位在远处的停车场。这导致他和停车管理员一场传奇性的战争，后者甚至把他的照片摆到「通缉」海报上，这也驱使阿卡尼-哈米德从柏克莱转到哈佛去。在那里他的停车问题稍微缓解（虽然他的车经常被拖到附近的停车场），事业也飞黄腾达。一位哈佛物理学家富兰克林（MelissaFranklin）说：「他让整个地方活了过来。」当阿卡尼-哈米德在年转到高等研究院，去寻求「纯粹的目标」并解放教书的责任后，他的停车争议终于获得解决，但是富兰克林说：「我们可是一把鼻涕一把泪。」
阿卡尼-哈米德和Pinner（左）和D’Agnolo（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
谧静的高等研究院虽然是伟大思想家爱因斯坦与哥德尔（KurtG?del）的终老所在，却没有减缓阿卡尼-哈米德的野心，如今，除了持续泉涌而出的新点子之外，阿卡尼-哈米德为了追求他梦想的对撞机，日夜充斥着航班和会议的行程。六月访问那天稍晚的时间，阿卡尼-哈米德先把脑汁快被榨干的记者送到火车站后，就要开车到纽瓦克（Newark）机场赶搭一班快起飞的夜航班机到香港，在香港的学术会议演讲完后，又要搭机到北京去见他的中国同事，指导对撞机计划的研究。「我睡觉就像狮子吃东西」阿卡尼-哈米德为我解释：「多半只吃一点，间而会有美味的大餐。」
奔向群星
阿卡尼-哈米德的母亲阿勒斯蒂（HamidehAlasti）相信她的儿子念念于理解世界的心志，也曾救了他自己的命。阿卡尼-哈米德出生于休士顿，他的父亲雅法（JafarArkani-Hamed）为阿波罗计划工作，分析月球的物理性质（阿卡尼-哈米德的母亲和妹妹Sanaz“Sunny”Jensen也都是物理学家）。这个家庭当时来回于伊朗和美国的学术圈，小尼玛嗜读像里欧昆（ArkadyLeokum）所写的《告诉我为什么》（TellMeWhy）这类书籍，并且喜欢动手做科学探索，像是捕捉饲养青蛙、蛇、蝾螈，研究牠们的行为。阿勒斯蒂说：「他根本不在意物质生活，当你希望他穿上一件比较好的衣服时，他就是不要。」父亲雅法补充说：「在德黑兰时，我几乎每个周末都带尼玛去健行。他脾气很执拗，我记得有次走了11个小时，当时他才四岁，我问他要不要坐到我肩头，被他拒绝了。」
年，伊朗巴勒维国王的政权被推翻，他们全家再次从美国回到家乡，响应表达自由与机会自由的承诺。尼玛会参与父母和他们受西方教育的朋友之间的政治谈论，他也记得阅读以波斯语漫画呈现的《共产党宣言》。但是不到一年，执政的何梅尼（AyatollahKhomeini）开始关闭大学，雅法当时在德黑兰沙里夫科技大学任职，他和14位同事联合写了一封公开信反对。雅法说，署名的人全部上了黑名单，被抓到的人不是入狱就是被吊死。他马上躲起来，最后花了五万美金（他终生的储蓄）给走私集团，用马匹将他和家人运出伊朗。结果因为运送环节疏失，有个接手的走私客没有收到全额费用，竟然就把尼玛、他的父母，以及还在襁褓期的妹妹抛弃在伊朗与土耳其之间的群山峻岭中。
本来两天的旅程，走了一个礼拜，10岁的尼玛发着41度的高烧，虚弱到无法走路。雅法只好让妻子儿女偎依在一处谷地，自己奔跑求援。三个小时后，他遇到一群游牧的库尔德族人，其中一位是库尔德族反何梅尼政权的领导人，在尼玛的记忆里他是一位非常神气的英雄，派送马匹救援这个家庭。在日落的掩护下，族人引领这家人离开伊朗，濒临死亡的小男孩委靡的坐在母亲的马上。阿勒斯蒂说：「他的情况非常糟。」为了鼓励他，阿勒斯蒂将尼玛的注意力导引到横跨天空、宛如发带的煜煜群星——银河系，并且承诺只要全家安全了，就为他买一副望远镜。她说：「这让他非常非常专注，足以令他继续活下来。」一旦他们平安跨越国界，全家就飞往多伦多。
（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
加拿大的生活美好，只有一件事稍嫌刺耳。阿卡尼-哈米德说：「当时人们想事情的胸怀和野心似乎有个上限。」他尤其很讶异，许多加拿大人对于协助NASA建造太空梭自动遥控臂一事极为自傲，他记得太空梭发射的新闻报导里，「到处可见自动臂的特写，尤其是臂架上的Canada字样，我毋宁觉得太空梭本身才是更大的事情。」在学校，阿卡尼-哈米德排斥繁忙的作业，成绩中等，例外的只有数学（反正就是一直考试）和英文（因为他爱老师，也喜欢阅读和写作），不过他倒是在加拿大全国物理考试中拿到最高分。到了高中高年级时，就很清楚阿卡尼-哈米德将会是成功的理论物理学家。他和他的父母都记得物理老师的调侃：「你将会是下一个爱因斯坦，而我就是那位曾经给你B的老师。」
就读多伦多大学后，家庭作业不再重要，阿卡尼-哈米德的第一次物理考试拿A，到了大四就已经帮忙教研究生量子场论。许多人被他对数学和物理感染式的热情所吸引。阿卡尼-哈米德的朋友与同学，如今是数学家的汤马斯（HughThomas）说：「大部分人很习惯的讲法是，这些科目难以下嚥因此应该放弃，但他从不这样想。其中部分原因是他真的、真的、真的、真的聪明，所以可以尝试理解很多东西。」
（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
最高的能量
阿卡尼-哈米德的TeV对撞机计划始于年6月30日，当时在明尼苏达洲明尼亚波里斯举行圆桌论坛，讨论美国粒子物理学的未来。阿卡尼-哈米德只有五分钟对在场的0位物理学家演讲，而他又是习惯口若悬河、不知所止的人，所以他很小心的事先准备了讲稿。「大家都知道，我们正面对基础物理学真正空前未有的时代。」在他述及自然性困境的议题后，他继续说：「目前的风险远高于过去，我们谈的不再是这种或那种粒子，而是关于物理实在更深刻的结构问题??目前解决这个问题最好的方法，就是攻上最高的能量，建造一座TeV的对撞机。」
「我坐在他旁边，看着他逐字读出他的手稿。」另一位与谈人，来自纽约大学的克蓝默（KyleCranmer）说他感觉那天像是「陪场的小朋友??尼玛的演说为那些内心深处觉得需要更大对撞机才能有实质进展的人注入活力??这不是特殊事物的个案，这是着手行动的无畏呼吁，就像登月计划，他的号召基本上让那些不这样想的人宛如懦夫，这样想的人则是勇士。」
阿卡尼-哈米德的战斗呼吁震撼了听众，主导了后续的讨论，不过并没有获得其他与谈人的同意。其中一位说他是「做梦」，许多人则赞成把伊利诺州费米国家对撞机实验室（Fermilab）规模比较小的中微子实验当作下一个美国的大计划——这个计划后来出现在下一年5月粒子物理社群的政策制定报告书中。阿卡尼-哈米德强烈反对这个计划，他最近说：「中微子物理当然很有趣，但不足以成为这个伟大国家的旗舰计划。」他诊断分析美国物理学家是困于「SSC创伤后压力症候群」，无法走出当初超导超大型对撞机（SuperconductingSuperCollider，SSC）被灾难性中止的阴影。建立于德州的SSC规模是LHC的三倍，年工事被中断停摆。阿卡尼-哈米德说，放弃SSC不只浪费数十亿公帑，搅乱年轻人的职业规划，永久性的破坏与国外机构之间的信任关系，而且「还产生愚蠢无用的想法，影响这个领域评断本身的价值，以及向政府与公众呈现自己的方式。」正如桑德仑所言，在美国，一个亿美元的TeV对撞机计划绝对是「到院前死亡。」
阿卡尼-哈米德很快就听到韩涛的事迹，他任教于美国匹兹堡大学与北京清华大学，鼓吹在中国建立高能粒子对撞机已经十年，一直到最近都没成功。尽管中国的科学教育有极优秀的名声，但是在基础科学研究上却落后欧美甚多。几十年以来，这个国家最优秀的粒子物理学家都移民欧美，没有培育出本土的研究传统。但是情况开始改变了。首先是北京正负电子对撞机（BEPCII）成功改造完成，年完成一组长达公尺的储存环。年，韩涛感觉到更大的改变，因为中国在南海旁的大亚湾完成重要的中微子实验，结果发表在该年4月，对于这些隐祕、极轻的粒子为何会转换形式的「中微子振荡」（neutrinooscillations）现象提供更完整的图像。西方科学家认为大亚湾实验可能是中国粒子物理有史以来最重要的贡献。
在背后推动BEPCII和大亚湾计划的人是王贻芳，这位雄心勃勃的北京物理学家，早期曾在欧洲与美国任职。年或许是基于实验的成功，他被任命为北京中科院高能物理研究所（IHEP）的所长，他很快就开始在中国推动更大型的实验。但因为建造机器耗时伤财，王贻芳和他的同僚决定先让理论走在前面。两年前他们决议在IHEP内建立理论中心，但需要找到中心的创建主任，韩涛说我知道谁适任。
在一连串阿卡尼-哈米德、王贻芳和北京其他人士的会议之后，IHEP内的高能物理前沿研究中心终于在年12月举行剪彩揭牌典礼，由阿卡尼-哈米德任中心主任，他说：「我召集了40个我最熟识的对撞机物理学家。」请他们到普林斯顿安排之后到他中国研究中心的行程。在那里，他们和中国人合作研究建立新超级对撞机的物理问题。按计划这个机器将先成为「希格斯工厂」，在较低的能量撞击粒子以产生希格斯玻色子，并清查新物理学的间接征象，然后到了年，再将能量提升到70至TeV（依当时的磁科技而定）。
他们的研究缴出50篇研究论文，以及一份详尽的报告，详述实验如何进行的细节。同时，阿卡尼-哈米德和任职于加州大学圣塔芭芭拉分校的格罗斯，说服其他九位世界最顶尖的物理学家，连署了一封推荐这个计划的信函。其中之一是哈佛的数学家和弦论学家丘成桐，他在中国相当有名望，由他亲自将这封信带给时任中国国家副主席的李源潮，根据丘成桐所言，这封满是知名人士签名的信吸引了李源潮的注意，并在李的指示下，中国科技部长已经召开一系列会议，讨论这个计划的可行性。而丘成桐和纳迪斯（SteveNadis）合著的新书《从长城到巨型对撞机》（FromtheGreatWalltotheGreatCollider）也在年10月出版。
当然计划仍面临严厉的挑战。即使有了来自国际社群的大力协助，专家估计中国仍然需要在10年内训练出几千个新粒子物理学家，目前申请研究所的学生对粒子物理学的兴趣已有提高的迹象，而阿卡尼-哈米德也一如其个性的乐观，但是有些研究人员担心增加率仍然不足。另外，用来加速质子到TeV的磁铁是由费米对撞机实验室制作的，这是美国的政府单位，而且目前成本仍然是昂贵的天价。因此这个计划需要跨国的合作，磁铁的成本也必须在10年内降到一定程度，才能将计划维持在预算内。
（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
更麻烦的是，有些学者怀疑巨型对撞机无法提供自然性问题所需要的那一种明确的答案，而这正是阿卡尼-哈米德想鼓吹的。克蓝默就是怀疑者之一，他以电子邮件说明：「我相当能体会现在是这个领域的关键时刻的想法，而自然性/微调性也的确是深刻的课题。但是如果说建造了TeV对撞机结果什么都没发现，于是这就构成大自然是微调的决定性证据，这种说法我难以信服。」因为仍然有些许的可能，存在包含标准模型的自然模型，而对撞机却可能无法侦测。（今年夏天，阿卡尼-哈米德和合作者就提出一套这样的剧本，特别称为Nnaturalness，可以用别的方法测试。）巴黎的粒子物理学家法寇斯基（AdamFalkowski）常用博客文章讨论这个领域的发展，他辩称如果到了TeV还找不到新粒子，这将让物理学家沦于一如现在的处境，在无线索的情况下寻求自然更完整的理论。他说：「目前没有任何迹象显示，这个对撞机能帮我们解决粒子物理学或宇宙学里的任何难题。」
对撞机计划最卓越的反对者是现年93岁的诺贝尔奖得主杨振宁，这位知名物理学家的研究对粒子物理学影响深远，但他认为关心物质材料特性的凝聚态物理学对社会的助益更大。杨振宁的观点虽然未见诸文章，但韩涛说这是人尽皆知，也是这项计划的阻碍。
许多粒子物理学家期待下一代的对撞机，是因为它保障了数千个工作与这个领域的未来。而格罗斯则认为自然性是一个晦涩难明的概念，他只是为了新物理学做最后一搏。他说：「我们需要大自然提供更多提示，她必须告诉我们何去何从。」根据韩涛的说法，在中国审议过程是不透明的，但他从旁得到的风声令人鼓舞，而中国的粒子物理学家也仍然持续他们的计划。
如果中国退出，阿卡尼-哈米德将会把重心转往另一个平行的（但步调慢一点的）对撞机计划，那是LHC座落的欧洲CERN实验室。CERN的粒子物理学家曼加诺（MichelangeloMangano）正参与评估这个可能性，但他建议两者可以同时推动。「如果中国继续推动他们的主要目标[希格斯工厂]，一个可能的剧本写法是CERN直接推向TeV对撞机，然后中国藉助第一阶段的经验，直接往野心更大超越TeV的目标前进。」
但是，或许根本没有下一代的对撞机。「这个想法在某个时刻突然撞击到我。」殷坎德拉（JoeIncandela）这么说，他是LHC的粒子物理学家领导人，同时支持欧洲与中国的对撞机计划。他说，一旦世界不再建造对撞机，建立这一切所需的合作关系与集体专业技术将在下个世代烟消云散。「我们现有的结果将要支撑千年，或许??天啊，一切就这样停止，只留下那些没有解答的问题，你可以看到我们感受到的责任，尼玛感受到这个责任，我们都觉得在这种状况不应该结束，我们至少要往下多走一步。」
超越时间与空间
无论TeV对撞机是否能实现，阿卡尼-哈米德留给后人的可能是完全不同，而且或许更重要的计划。当他追索宇宙性质是否自然的问题时，同时他也试图寻找起初是什么导致时间和空间的出现。虽然听起来似乎很极端，但许多物理学家现在认为，我们俨然置身其中的时空维度并非最基本的存在，而是从更深刻、更真确的实在描述里突现出来的。年，阿卡尼-哈米德和学生特稜卡（JaroslavTrnka）的意外发现，提供了一道可能的线索，说明大自然背后定律的可能模样。
他们发现一种多面几何形体，体积隐藏了粒子碰撞结果的密码，这些结果如果用传统方法计算会是很难看的数字。这项发现显示，粒子在时空中交互作用的常见图象，可能只是模糊了更简洁的运作方式，也就是线、面相交的非时间性逻辑。虽然「振幅体」（amplitudehedron，阿卡尼-哈米德和特稜卡所取的名称）刚开始只是描述粒子物理学的简化版，但是学者目前已经推广这个几何想法，描述更实际的粒子交互作用与作用力，包括重力在内。在加州大学洛杉矶分校任职，同时也是这个研究领域领导人的本恩（ZviBern）说：「看起来我们可能可以走的非常远。」
阿卡尼-哈米德自己的研究进展非常快，他自由的思索理论可能的走向。他相信振幅体几何中的点线可换性，可能是粒子和弦之间神秘数学对偶性的起源，这些是弦论里大自然的基本要素。阿卡尼-哈米德认为粒子交互作用只是「这个问题的婴儿版本。」他的终极目标是要将宇宙的整个宇宙史描述成一个数学物件，举例来说，两颗红星相距20千秒差距（kiloparsecs，kpc），一颗蓝星同时距离它们50千秒差距的这种可能性（likelihood），隐藏着宇宙史的密码，就像沙中埋藏的恐龙化石一样。至于粒子的碰撞，他已经发现这些模式可以用几何体积来表示。最终，他说从现在起算的10到年间的任何时间点，振幅体和这些宇宙模式将会浮现，成为单一又华丽的数学结构的一部份，足以描述万物的整体过去、现在与未来，而且是以「某种非时间性的自动方式进行。」
（Quanta提供，BéatricedeGéa摄影）
在最近一次与一小群博士后聚会的晚餐，阿卡尼-哈米德在餐巾上划了一个五角星形，就像振幅体一样，五角星形也是用有限条线所定义，这些线在有限点相交。阿卡尼-哈米德把图形上的九个点涂黑，然后解释说前八个点可以摆在格子点上，但不管格线设定多窄，第九个点一定只能落在格线之间，于是被迫要对应到无理数。阿卡尼-哈米德观察到，数学可以证明所有的代数数都可以用有限整数个相交的点与线的图形推演出来。根据这一点，阿卡尼-哈米德在这漫长又智性的一天结束时，在大家要回家睡觉而他要赶往机场之前的时刻，给出他最后的猜想：万事万物─无论是无理数、粒子交互作用、星球的相关性─最后都起源于自然数1、2、3??可能的组合配置。既然这些数存在，他说，所以万物也存在。
阿卡尼-哈米德认为喜欢玄想是他个人的弱点。他说：「这不是虚假的谦虚，这真的是我个人的弱点，天性如此，我也莫可奈何。当我做事时必须非常意识形态化，这点很重要。当然事后要忘掉意识形态也很重要，这样才能继续转往下一件事。」思考着自然性问题，以及他追求的大自然数学理论，他接着说：「不过当然事物的进步不会这么直接，我发现说服自己这正是真理的途径十分重要，至少也得是真理途径之一。」
延伸阅读1.NatalieWolchover,IsNatureUnnatural?中译本为〈大自然，不自然？〉，戴守煌译，《数理人文》5（）。
2.DavidGross,EdwardWitten,China’sGreatScientificLeapForward,/09/24,WallStreetJornal.这是格罗斯与威腾在习近平访问美国时的报纸投书，呼应巨型对撞机计划。
