1969年诺贝尔物理学奖得主、加州理工学院理论物理学教授默里·格尔曼于2019年5月24日去世,享年89岁。

(资料来源:wikipedia.org)(资料来源:wikipedia.org)

盖尔曼的主要贡献是在20世纪50年代和60年代给粒子物理学领域带来了秩序。当时,在“原子粉碎”实验中发现了大量令人眼花缭乱的新粒子。他发明了一种新方法,根据电荷、自旋和其他性质将粒子分成八组。以色列科学家尤瓦尔·内尼曼也获得了类似的分类方法。

格尔曼借用佛教的“八法”概念,将其分类方法命名为“八法”。

格尔曼因其研究成果和相关工作获得诺贝尔物理学奖,以表彰“他对基本粒子分类和相互作用研究的贡献”。

他的同事、诺贝尔奖获得者大卫·格罗斯说,盖尔曼“在20世纪50年代和60年代主导了理论粒子物理领域”。另一位诺贝尔奖获得者谢尔登·李·格拉肖也称他为“统治基本粒子领域20年的皇帝”

但鲜为人知的是,粒子物理领域的“皇帝”并不喜欢高中物理。

从“学者”到物理学家

盖尔曼于1929年9月15日出生在纽约。他的父亲亚瑟出生在奥地利,后来移民到曼哈顿找工作。他做过很多工作,包括给孤儿院的孩子提供建议,在华尔街工作,为一家玩具进口公司处理与德语相关的问题,以及开办一所语言学校。亚瑟于1919年与盖尔曼的母亲波林结婚。

在加州理工学院档案馆的口述历史中,盖尔曼提到他的母亲“一直梦想着我能做一些伟大的事情”,当他获得全额奖学金在私立学校学习语法时,她的梦想实现了。他跳了几级。

在这段口述历史中,格尔曼还描述了他的广泛兴趣。他说:“我的主要兴趣是与个性、多样性和进化相关的所有话题。历史、考古学、语言学、各种物种的自然历史——鸟类、蝴蝶、树木、药草和开花植物等。这些是我最喜欢的东西。此外,还有数学和各种其他东西——比如艺术和音乐。”

格尔曼于1948年获得耶鲁大学物理学学士学位,1951年获得麻省理工学院物理学博士学位。他选择物理作为专业的原因和他父亲的劝说是分不开的。

据盖尔曼说,物理是“我高中唯一学得不好的课程,我讨厌它。”但是他的父亲告诉他,他喜欢量子力学和相对论。“所以我选择了物理,并很快爱上了它。事实上,我发现我父亲是对的——一反常态,他是对的。量子力学和相对论是惊人的。”

在加州理工学院

格尔曼自1956年以来一直是加州理工学院的教授,38年来加州理工学院一直是他的“大本营”。正是在那里,他完成了杰出的研究工作。

从20世纪50年代到70年代,gherman在帮助建立基本的物理标准模型方面发挥了主导作用。

夸克的概念(也是乔治·茨威格独立提出的)是gherman对基本粒子及其相互作用进行分类的工作的一部分。盖尔曼在《芬尼根守灵》中以詹姆斯·乔伊斯的小说《老迈克的三个夸克》为这个基本粒子命名。

夸克是组成质子、中子和其他亚原子粒子的不可分割的物质。夸克从未被独立观察过,也无法从它们组成的较大粒子中分离出来。他们的指控是-1/3和2/3,这在最初被认为是不可能的。后来的实验证明了夸克的存在,夸克现在构成了我们对宇宙物理理解的基础。

后来,盖尔曼还与人们合作发展了夸克的量子场论,即量子色动力学(QCD)。这个理论解释了核子及其强相互作用。

除了众所周知的夸克之外,gherman还在粒子物理学领域引入了其他一些概念,如控制某些粒子如何衰变的“奇点”,以及与原子核中质子和中子结合产生的强核力有关的“色电荷”。

(托雅·沃克扮演)(托雅·沃克扮演)

有了如此显著的成就,gherman自然很容易引起“竞争对手”的注意。在加州理工学院,他遇到了“针锋相对”的同事理查德·费曼

盖尔曼和费曼都是有竞争力的人。他们经常争论谁是加州理工学院最聪明的人。

费曼知道博学的盖尔曼喜欢侃侃并谈起了他,所以他经常用盖尔曼的话开玩笑,故意激怒他,然后看着他说不出话来,气得发疯。这让盖尔曼非常生气。

而格尔曼也直言不讳地指出:

我不同意广为人知的理查德风格的另一面。他把自己置身于无尽的神话之中,花了大量的时间和精力来创造关于自己的有趣的轶事。

尽管他们已经一起工作了很多年,费曼和格尔曼这几年只共同发表了一篇学术论文,除了和他们共同的学生乔治·茨威格发表了一篇专业论文。

但在乔治·茨威格的记忆中,这两位教授更经常地表现出“英雄珍爱英雄”的一面。

茨威格曾希望格尔曼成为他的论文导师,因为格尔曼像他父亲一样爱他。但格曼拒绝了,因为他打算去东海岸度假,并建议茨威格“和迪克谈谈”。(注:迪克是费曼的另一个名字)

当茨威格非常害羞地问费曼是否愿意做他的论文导师时,费曼回答说:盖尔曼说你没事,那你一定没事。

这不是意外。当他们一起听报告时,Feynman也非常重视gherman的态度。

在茨威格的记忆中,他们经常坐在第一排的中间。报道出来后不久,费曼就会问格曼:这家伙聪明吗?(这家伙聪明吗?)如果盖尔曼上下点头,费曼就会问问题。如果gherman来回摇头,Feynman不会浪费时间问问题。

此外,费曼提名格尔曼和茨威格为1977年诺贝尔物理学奖的候选人。茨威格说,据他所知,这是费曼获得诺贝尔奖的唯一提名。

盖尔曼(左)和费曼(右)(照片由乔门罗。物理学./加州理工学院档案馆)盖尔曼(左)和费曼(右)(照片由乔·门罗拍摄。物理学./加州理工学院档案馆)

夸克和美洲狮

在他职业生涯的后期,gherman开始对生物学、生态学、社会学和计算机科学的复杂性感兴趣。他在1994年出版了《夸克和美洲虎》,向读者介绍了他对简单性和复杂性的看法。

在书中,gherman说他几十年来一直有两个爱好:寻找所有材料服从的基本规律,讨论地球上生命和人类文化的进化。这使他自然而然地专注于复杂的系统。

在生命起源和进化的过程中,复杂的适应性系统随处可见。例如,在抗生素被广泛使用的时代,细菌会产生耐药性。该系统获取环境及其与环境相互作用的信息,总结所获取信息的规律性,将这些规律提炼为一个“图式”或模型,最后根据图式在现实中采取相应的行动。

盖尔曼认为人类的科学活动是一个典型的例子。科学理论是图式。然而,科学活动并不是严格按照任何明确的模式进行的。因为科学毕竟是人类科学,个人的信仰和行为模式会对他们的理论产生影响。但是“科学活动的本质使它能够自我修正,能够克服各种缺点,朝着正确的方向前进。”

科学倾向于产生当地统一的法律。例如,麦克斯韦方程几乎完美地描述了所有的电磁现象。这个理论把复杂的现象压缩成一个简单而强大的数学包。结果,人们不再需要记住许多事件,世界变得更简单更容易理解。

但是对于像生物学这样非常复杂的系统,即使我们有一个统一的理论,理论本身也不能告诉我们宇宙的一切。考虑到量子力学的不确定性和无处不在的混沌现象——初始条件的微小变化将对结果产生重大影响,如果宇宙被视为一个复杂的系统,科学也许只能预测不同历史的概率。

然而,格尔曼对此并不失望。他鼓励说,当新现象出现时,我们应该扩展科学,保护文化多样性,“以改变为一个更可持续的世界”。

出于对复杂系统的兴趣,盖尔曼于1984年共同创建了圣达菲研究所,致力于复杂系统科学的研究。

1993年从加州理工学院退休后,格尔曼一直住在新墨西哥州的圣达菲。除了偶尔在新墨西哥大学教书,他还继续在圣达菲学院工作。在那里,他恢复了年轻时对人类语言进化的热情,并与考古学家、人类学家、遗传学家和语言学家一起追踪人类语言进化的起点。

格尔曼一直是个孩子。他对这个世界充满兴趣。我们将为他的成就竖立一座纪念碑,并在他的激励下继续走科学之路。愿他一路走来