高能物理理论的巨人盖尔曼默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)于当地时间5月24日辞世,享年89岁。
盖尔曼是一位粒子物理学界的奇才,作出了许多奠基性的工作。自20世纪50年代以来,盖尔曼在粒子物理学中一直扮演着最重要的角色。特别是他于1964年提出的夸克模型,开辟了人们对物质结构认识的新篇章,被誉为“夸克之父”,1969年获得诺贝尔物理学奖。
此外,盖尔曼还是一个鸟类学家和语言天才。他和语言学家John Hawkins 合著有The evolution of human languages《人类语言的演化》。
默里·盖尔曼
(Murray Gell-Mann)
1929年,盖尔曼出生在纽约的一个犹太家庭,父亲曾就读于维也纳大学和海德堡大学,在第一次世界大战之后从奥地利移居美国,是一位语言老师,同时也精通数学、天文学、考古学等。
盖尔曼有个比他大9岁的哥哥,从小盖尔曼就就像个“跟屁虫”一样,哥哥去哪儿,他就跟着去哪儿。他们或一起观察鸟类、各种小动物,或一起读历史、参观博物馆、学习各种语言。
于是,小小年纪的盖尔曼就已经非常博学,成为了红遍街区的小神童,同学们都称他为“会走路的百科全书”。8岁的时候,盖尔曼由于出色的成绩而获得了一笔奖学金,同时也从本来的地方公立学校升入了纽约的一所高级学校。
说到这里,估计很多人都会以为,盖尔曼是一个热爱学习的好好学生。然而,事实上,盖尔曼十分厌恶学校的生活,学校太单调乏味了,尤其是物理最让人讨厌了。所以,秉着“赶紧读完书,然后离开这无聊学校”的想法,盖尔曼一路跳级,不到15岁便考上了顶级学府耶鲁大学。。。
不过,在选择专业的时候,盖尔曼与父亲差点要吵起来了。当父亲问盖尔曼想学什么的时候,盖尔曼很诚实的回答了:“只要跟考古或语言学相关就好,要不然就是自然史或勘探。”(反正就是文科)当时美国经济状况仍然不理想,父亲听到儿子的想法后,反应激烈:“这样的话,你以后会饿死的!你给我学工程去!”还不到15岁的盖尔曼看到父亲竟然如此激动,只好乖乖点头。
然而,尴尬的是,经过能力测试,盖尔曼被认为是适合学习除了“工程”以外的所有学科。。。不过,父亲仍然不死心,他还是不想让儿子学历史、语言那些,便说:“我们干嘛不折中一下,学物理呢?”就这样,别无选择的盖尔曼只好在入学表格上填了物理专业。。。
事实上,盖尔曼父亲跟天下大多数父母一样,都是有私心的。
这并不是仅仅的“退而求其次选物理”,其实还有一个很重要的原因,那就是:盖尔曼父亲本来就非常喜欢物理,他的偶像便是爱因斯坦,他经常会把自己锁在房间里研究广义相对论,尽管他自己几乎没弄懂过。。。
1944年9月15日,刚好盖尔曼15岁生日这天,盖尔曼正式开始了他的大学生活,开始学习他曾经最讨厌的科目。刚开始的时候,盖尔曼仍然认为物理是没有意思的,还一直在研究他喜欢的语言学、历史学。直到遇到了物理教授亨利·马耿诺,这位老师尽管在科研上的成绩不突出,但是在教书育人方面的技术可谓是一流,盖尔曼就是因为上了他的课,才燃起了对物理的热情。
其是接触到量子物理之后,更是一发不可收拾地爱上了物理。
凭着过人的天赋,顶着几乎为零的学业压力,于1948年获得了耶鲁大学物理学士学位,并拿下了麻省理工学院的研究生奖金而成为了那里的研究生,师从著名物理学家韦斯柯夫。也就是从这时开始,盖尔曼才真正了解到物理学家的工作,时不时就去参加一些学术讨论会,这也使得他慢慢产生了对科学发起挑战的欲望。
于是,在确定博士论文选题的时候,盖尔曼选择了难度极高的大统一理论,尤其是主要研究了中间耦合理论,并于1951年初获得了博士学位。
大一统理论:是关于强相互作用和电弱相互作用统一的一个理论,希望能借由单一个理论来解释强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用导致的物理现象。现有的研究成果和观测发现可以在理论上阐释强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用的统一,但仍然无法将万有引力纳入该系统中。
由于盖尔曼在研究生时期的突出表现,被“原子弹之父”奥本海默推荐到普林斯顿高级研究院继续博士后工作,并且接触到了父亲的偶像——爱因斯坦。一年后,盖尔曼又去到了芝加哥大学核研究所(即后来的费米研究所)当讲师,与第二年升为助理教授。
在这里,盖尔曼研究了困扰人们许久的奇异粒子(通过强作用产生,却通过弱作用衰变是粒子)问题,于1952年提出了著名的“奇异量子数”的概念,首次发表了有关奇异数的重要论文《同位旋和新的不稳定粒子》。
奇异数方案的提出,不仅解释了奇异粒子的行为,而且还预言了一些新的奇异粒子,这些粒子后来陆续为实验所证实。它不仅建立了基本粒子与相互作用之间的一个逻辑、简明的关系,而且为后来强子分类的研究工作奠定了基础。奇异数守恒已成为粒子物理学中的一个基本原则。
于是,不到24岁的盖尔曼便成为了粒子物理学界的重要人物。
盖尔曼(右)
不过,关于奇异数的想法,是出自盖尔曼的一次口误。。。
起初,盖尔曼试图用同位旋 I =5/2来描述奇异粒子的行为,并于1952年普林斯顿高级研究院做了一次报告。
报告过程中,估计是觉得终于可以解释奇异粒子的“古怪”行为了,一激动,便将本来要讲的5/2,错误说成了1……
结束报告回家之后,神奇的盖尔曼竟然一直在思考这次的口误,想着想着,便产生了奇异数的想法。。。
1955年,盖尔曼接受了加州理工学院物理学副教授的位置,并于次年升为教授,成为了加州理工学院最年轻的终身教授。随后的研究,盖尔曼仍然是放在粒子物理上,在奇异数的基础上,建立了正确描述弱相互作用的V-A理论,提出了“八重法理论”(一个强作用对称性的理论,指将八个粒子联合一起形成一个稳定的状态),对大量粒子进行了分类。
1964年,在他的强子分类八重法的基础上,提出了更为复杂的夸克模型,认为中子、质子这一类亚原子粒子是由更基本的单元——夸克(quark)组成的,“夸克”是构成宇宙中几乎一切物质的亚微粒子。于1964年2月,盖尔曼在欧洲《物理快报》上发表了关于夸克模型的论文《重子和介子的一个简略模型》。尽管这篇论文只有两页长,且极少公式,但却成为了物理界的一个重要里程碑,从此粒子物理学迈进了一个全新的领域,盖尔曼也因此被称为“夸克之父”。
在粒子物理领域,盖尔曼是当之无愧的权威人物,每一次重大突破的理论都是他提出的,有人甚至认为他是爱因斯坦的继承人之一。
在1966年的一次国际高能物理会议上,会议组织者准备请几位专家分别作各个方面的进展报告。当对请谁来作报告而产生争议时,有人提出了一个令人鼓舞的建议:让盖尔曼一个人将所有的事全包下来。
然后,在90分钟的讲演中,盖尔曼权威地对整个领域作了评述。。。
由于在粒子物理学的开创性贡献,盖尔曼获得1969年诺贝尔物理学奖,除此之外,盖尔曼于1959年获得了美国物理学会的丹尼·海涅曼奖,1966年获美国原子能委员会颁发的E·O·劳伦斯物理学奖,1967年获费城富兰克林学院的富兰克林奖章,1968年获美国科学院的J·J·卡蒂奖章,也被很多大学授予荣誉科学博士。
事实上,盖尔曼在提出夸克模型的时候,并没有祈求要让物理界接受,便起了个幽默的名字,出自他少年时期读过的一篇小说《芬尼根的守灵夜》,“夸克”是指苏格兰的一种野鸭的叫声,原文是:
Three quarks for Muster Mark!
(向马克三呼夸克!)
而质子和中子刚好由三个夸克组成,对应了小说中的三呼夸克,然后,在盖尔曼的理论里,每个夸克还有它各自的“颜色”和“味道”。(怎么感觉“夸克”越来越像餐桌上的食物了!?)
盖尔曼在给自己新理论起的名字,都是出了名的稀奇古怪,比如出自培根名言“没有任何极致之美,在其结构中不会呈现任何奇异性”的“奇异数”,源自佛教中八种免除人生痛苦的劝说的“八重法”,甚至还有“小牛肉和野鸡”。。。
也许这都是源于盖尔曼本身的博学多才吧,尽管在物理学里面成果丰硕,但他一直都没有放下儿时的爱好,在语言学方面,除了会讲法语、德语等6、7种语言之外,盖尔曼还熟知几百种语言的特点。盖尔曼的爱好还包括研究鸟类及其他野生动物、收集古董、管理牧场、考古学、自然历史、有关创造性思维的心理学等等等等。
盖尔曼已经在世界各地观察了超过4000种的鸟,对鸟类的分类知识连专家都自愧不如。
他还是个环保主义者,四处奔走,极力宣传保护野生动物,保护生态,保护自然和文化的多样性,保护环境,防止盲目发展。
这样的盖尔曼,在别人眼里无疑是天才中的天才,是“拥有5个大脑的人”。
遗传运算法则创始人约翰·赫兰(麦克阿瑟天才奖获得者)称盖尔曼是“真正的天才”;
1977年诺贝尔物理学奖获得者菲利普·安德森曾说盖尔曼“现存的在广泛的领域里拥有最深刻学问的人”;
1979年诺贝尔物理奖获得者斯蒂文·温伯格说“从考古到仙人掌再到非洲约鲁巴人的传说再到发酵学,他(盖尔曼)懂得都比你多”。
然而,盖尔曼却不认为自己是天才,只不过是对学习有一些体会而已。。。
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