普林斯顿大学物理学家保罗J。斯坦哈特，有两种不可能。第一种不可能的说法是，一项提案违反了物理学的基本定律。但第二类只是基于可能存在漏洞的假设。斯坦哈特的职业生涯一直在追求这些“可能实际上是可能的”主张。

斯坦哈特的新书《第二种不可能：对新物质形式的非凡探索》（西蒙&amp；舒斯特（Schuster）记录了他30年来对一种称为准晶体的结构的痴迷，从证明它在理论上可能存在到前往俄罗斯偏远地区发现它是否可能在自然界中被发现。

Verge向Steinhardt讲述了准晶体的用途，为什么没有人相信这是可能的，以及物理学家最终是如何挖掘陨石的。

为了清晰起见，本次访谈已稍加编辑。

Image: Simon & Schuster

让我们从基础开始。你的书是关于你如何证明准晶体的存在。准晶体到底是什么？

它们是一种新的物质形式和新的材料。它们有一种被认为是不可能的原子和分子的排列，但它们仍然存在。

在晶体中，原子以一种非常简单、规则的方式排列，单个原子团只是重复。人们认为这是唯一的办法。我们经常观察到的一切都在重复，所以人们认为其他安排是不可能的。

这是一条数学定律，但显然不是自然定律。大自然还有另一种可能性。当时我的学生多夫·莱文（Dov Levine）问我是否存在漏洞。如果有两个集群以不同的速率重复，会怎么样？原子簇A以一个频率重复，原子簇B以另一个频率重复。这些是准晶体，它们的存在意味着有一个全新的物质世界。

除了因为存在而有趣外，准晶体还有什么用途？

它们具有新颖的物理性质。它们比由类似元素制成的普通晶体坚硬。例如，有一种轻而硬的飞机合金，它是在没有人意识到它为什么如此硬的情况下制成的。后来，他们发现它不是纯水晶。他们不知道，它有一些准晶体颗粒。

当你需要特别坚硬的东西时，比如皮下注射针或工业零件，准晶体也可以使用。事实证明，它们不仅坚硬，而且像聚四氟乙烯一样光滑。所以想象一下，你可以拿着你的锅和平底锅，在上面涂上这个，它不会刮伤。这只是冰山一角。我们仍在学习它可能具有的其他物理性质，以及我们可以用电子学和光子学做些什么。

书中我喜欢的一个时刻是当你和Dov试图证明准晶体理论上可能存在时，你得知另一个实验室无意中证明了它们确实存在。那是什么样子的？

另一个实验室，和丹·谢赫特曼一起，正在做一个项目，对所有可以**的铝合金进行分类，他意外地发现了一个准晶体。它看起来像一个水晶，但它有一个“禁止”或不可能的对称，基本上看起来像足球的对称。他不知道该怎么办。这一切发生的同时，我们正在写一篇理论论文，说这种像水晶一样的足球是可能的。

关键时刻到来了，一位合作者在纽约城外的IBM实验室拜访了我。他拿着那张纸，开始读标题和开头几个字。我担心我们被完全抢走了，但当我读到它时，我意识到他们并不真正知道他们拥有什么。然后我翻到了有关键图形的页面，那是“哇的一刻”，当我知道他们发现的正是我们所预测的。

我一句话也没说。我所要做的就是站在那里，走到我的办公桌前，拿起我们理论上建议的一张图片。果不其然，这是一个模式，就像纸上的一样。这是发生在科学上的黄金时刻，当你知道一些世界上没有人知道的事情。对我来说，这一直是做科学的**。

在那之后，你开始对是否能在自然界中找到它的问题感兴趣，对吗？

一旦我知道它可以在实验室里**，我想也许它可以在自然界中找到。为什么不呢？但是你如何寻找它们呢？你不能只是在地上四处看看。

我去了几家博物馆，比如纽约的美国自然历史博物馆和华盛顿特区的史密森尼博物馆。我看了看陈列柜，希望有人发现了接近准晶体的东西。那次失败了，所以我在接下来的15年里一直在做其他的事情，尽管我一直在做。

1998年，我开始与普林斯顿的一位地质学家合作，利用晶体数据库在一些不知名的地方找到准晶体。我们写了一篇论文解释我们的方法，并解释到目前为止，我们没有成功，但邀请了任何人加入我们。六年后，我收到一封来自意大利地质学家卢卡·宾迪的电子邮件。他说：“我想加入你们的搜索。”

那是整个故事中最幸运的时刻之一，因为卢卡几乎立刻就和我一样狂热地投入到这项搜索中。我们很快就成为了合作者和朋友。他在储藏室的一个不知名的收藏品中提出了一种矿物的可能性，并带来了一个样品，果然，在这个复杂的乱七八糟的岩石中，几乎没有准晶体颗粒。我们以为故事到此结束，但普林斯顿大学的一位同事说，这不可能是天然材料。他说，这一定是人类活动的副产品，因为元素的结合以前从未在自然界的任何物质中见过。所以这让我们回到了画板上。

但是你决定追求自然准晶体的可能性，对吗？

Photo courtesy of Paul Steinhardt

我们决定继续下去，接下来的两年是一部侦探小说，以各种曲折的方式追踪小石城的起源。我们最终找到了俄罗斯远东一个完全无人居住地区的年轻勘探者。最后，我们去远足，去了堪察加半岛，穿过这条阴暗的小溪，在冻土带中间，看，如果幸运的话，挖掘和挖掘，我们很幸运地找到了一粒粮食。

尽管发生了所有这些不可能发生的事情，我们还是很幸运。我们发现了九到十粒类似的物质，它们是准晶体。我们正确地理解了它，更重要的是，通过收集所有这些材料，我们了解到这些材料是在太空中形成的。准晶体实际上是太空游客，而且，这些颗粒更古老，在你所知道的地球上的任何岩石之前就已经形成了。它们是由构成太阳系的原始物质形成的。

我们不仅学到了大自然可以**准晶体，而且它可以以一种我们还没有完全理解的方式**。我们在同一颗陨石中发现了三种不同类型的陨石，其中一种从未在实验室**过。因此，大自然帮助我们展示了一些我们不知道存在的东西，它与一个关于地球起源的故事有关。当然，还有更多的问题需要回答。

这一切花了30年才发生。是什么让你坚持下去的？

我参加了很多讲座和研讨会，当有人说某事不可能时，我总是很感兴趣。我的感官变得敏锐，我一直在努力思考他们的假设，是否有办法解决这个问题。这些问题总是萦绕在我的脑海里，我想去任何我想去的地方。