成爲物理學家

純屬偶然

今天來講一個“擁有5個大腦的男人”吧。

默裏·蓋爾曼

(Murray Gell-Mann)

1929年,蓋爾曼出生在紐約的一個猶太家庭,父親曾就讀於維也納大學和海德堡大學,在第一次世界大戰之後從奧地利移居美國,是一位語言老師,同時也精通數學、天文學、考古學等。

蓋爾曼有個比他大9歲的哥哥,從小蓋爾曼就就像個“跟屁蟲”一樣,哥哥去哪兒,他就跟着去哪兒。他們或一起觀察鳥類、各種小動物,或一起讀歷史、參觀博物館、學習各種語言。

於是,小小年紀的蓋爾曼就已經非常博學,成爲了紅遍街區的小神童,同學們都稱他爲“會走路的百科全書”。

8歲的時候,蓋爾曼由於出色的成績而獲得了一筆獎學金,同時也從本來的地方公立學校升入了紐約的一所高級學校。

說到這裏,估計很多模友都會以爲,蓋爾曼是一個熱愛學習的好好學生。

然而,事實上,蓋爾曼十分厭惡學校的生活,學校太單調乏味了,尤其是物理最讓人討厭了。

所以,秉着“趕緊讀完書,然後離開這無聊學校”的想法,蓋爾曼一路跳級,不到15歲便考上了頂級學府耶魯大學。。。

不過,在選擇專業的時候,蓋爾曼與父親差點要吵起來了。

當父親問蓋爾曼想學什麼的時候,蓋爾曼很誠實的回答了:“只要跟考古或語言學相關就好,要不然就是自然史或勘探。”(反正就是文科)

當時美國經濟狀況仍然不理想,父親聽到兒子的想法後,反應激烈:“這樣的話,你以後會餓死的!你給我學工程去!”

還不到15歲的蓋爾曼看到父親竟然如此激動,只好乖乖點頭。

然而,尷尬的是,經過能力測試,蓋爾曼被認爲是適合學習除了“工程”以外的所有學科。。。

不過,父親仍然不死心,他還是不想讓兒子學歷史、語言那些,便說:“我們幹嘛不折中一下,學物理呢?”

就這樣,別無選擇的蓋爾曼只好在入學表格上填了物理專業。。。

事實上,蓋爾曼父親跟天下大多數父母一樣,都是有私心的。

這並不是僅僅的“退而求其次選物理”,其實還有一個很重要的原因,那就是:蓋爾曼父親本來就非常喜歡物理,他的偶像便是愛因斯坦,他經常會把自己鎖在房間裏研究廣義相對論,儘管他自己幾乎沒弄懂過。。。

1944年9月15日,剛好蓋爾曼15歲生日這天,蓋爾曼正式開始了他的大學生活,開始學習他曾經最討厭的科目。

剛開始的時候,蓋爾曼仍然認爲物理是沒有意思的,還一直在研究他喜歡的語言學、歷史學。

直到遇到了物理教授亨利·馬耿諾,這位老師儘管在科研上的成績不突出,但是在教書育人方面的技術可謂是一流,蓋爾曼就是因爲上了他的課,才燃起了對物理的熱情。

尤其是接觸到量子物理之後,更是一發不可收拾地愛上了物理。

憑着過人的天賦,頂着幾乎爲零的學業壓力,於1948年獲得了耶魯大學物理學士學位,並拿下了麻省理工學院的研究生獎金而成爲了那裏的研究生,師從著名物理學家韋斯柯夫。

也就是從這時開始,蓋爾曼才真正瞭解到物理學家的工作,時不時就去參加一些學術討論會,這也使得他慢慢產生了對科學發起挑戰的慾望。

於是,在確定博士論文選題的時候,蓋爾曼選擇了難度極高的大統一理論,尤其是主要研究了中間耦合理論,並於1951年初獲得了博士學位。

大一統理論:是關於強相互作用和電弱相互作用統一的一個理論,希望能借由單一個理論來解釋強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用導致的物理現象。現有的研究成果和觀測發現可以在理論上闡釋強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用的統一,但仍然無法將萬有引力納入該系統中。

由於蓋爾曼在研究生時期的突出表現,被“原子彈之父”奧本海默推薦到普林斯頓高級研究院繼續博士後工作,並且接觸到了父親的偶像——愛因斯坦

一年後,蓋爾曼又去到了芝加哥大學核研究所(即後來的費米研究所)當講師,與第二年升爲助理教授。

在這裏,蓋爾曼研究了困擾人們許久的奇異粒子(通過強作用產生,卻通過弱作用衰變是粒子)問題,於1952年提出了著名的“奇異量子數”的概念,首次發表了有關奇異數的重要論文《同位旋和新的不穩定粒子》。

奇異數方案的提出,不僅解釋了奇異粒子的行爲,而且還預言了一些新的奇異粒子,這些粒子後來陸續爲實驗所證實。它不僅建立了基本粒子與相互作用之間的一個邏輯、簡明的關係,而且爲後來強子分類的研究工作奠定了基礎。奇異數守恆已成爲粒子物理學中的一個基本原則。

於是,不到24歲的蓋爾曼便成爲了粒子物理學界的重要人物。

蓋爾曼(右)

不過,關於奇異數的想法,是出自蓋爾曼的一次口誤。。。

起初,蓋爾曼試圖用同位旋 I =5/2來描述奇異粒子的行爲,並於1952年普林斯頓高級研究院做了一次報告。

報告過程中,估計是覺得終於可以解釋奇異粒子的“古怪”行爲了,一激動,便將本來要講的5/2,錯誤說成了1……

結束報告回家之後,神奇的蓋爾曼竟然一直在思考這次的口誤,想着想着,便產生了奇異數的想法。。。

1955年,蓋爾曼接受了加州理工學院物理學副教授的位置,並於次年升爲教授,成爲了加州理工學院最年輕的終身教授

隨後的研究,蓋爾曼仍然是放在粒子物理上,在奇異數的基礎上,建立了正確描述弱相互作用的V-A理論,提出了“八重法理論”(一個強作用對稱性的理論,指將八個粒子聯合一起形成一個穩定的狀態),對大量粒子進行了分類。

1964年,在他的強子分類八重法的基礎上,提出了更爲複雜的夸克模型,認爲中子、質子這一類亞原子粒子是由更基本的單元——夸克(quark)組成的,“夸克”是構成宇宙中幾乎一切物質的亞微粒子。

於1964年2月,蓋爾曼在歐洲《物理快報》上發表了關於夸克模型的論文《重子和介子的一個簡略模型》。

儘管這篇論文只有兩頁長,且極少公式,但卻成爲了物理界的一個重要里程碑,從此粒子物理學邁進了一個全新的領域,蓋爾曼也因此被稱爲“夸克之父”。

在粒子物理領域,蓋爾曼是當之無愧的權威人物,每一次重大突破的理論都是他提出的,有人甚至認爲他是愛因斯坦的繼承人之一。

在1966年的一次國際高能物理會議上,會議組織者準備請幾位專家分別作各個方面的進展報告。當對請誰來作報告而產生爭議時,有人提出了一個令人鼓舞的建議:讓蓋爾曼一個人將所有的事全包下來。

然後,在90分鐘的講演中,蓋爾曼權威地對整個領域作了評述。。。

由於在粒子物理學的開創性貢獻,蓋爾曼獲得1969年諾貝爾物理學獎,除此之外,蓋爾曼於1959年獲得了美國物理學會的丹尼·海涅曼獎,1966年獲美國原子能委員會頒發的E·O·勞倫斯物理學獎,1967年獲費城富蘭克林學院的富蘭克林獎章,1968年獲美國科學院的J·J·卡蒂獎章,也被很多大學授予榮譽科學博士。

事實上,蓋爾曼在提出夸克模型的時候,並沒有祈求要讓物理界接受,便起了個幽默的名字,出自他少年時期讀過的一篇小說《芬尼根的守靈夜》,“夸克”是指蘇格蘭的一種野鴨的叫聲,原文是:

Three quarks for Muster Mark!

(向馬克三呼夸克!)

而質子和中子剛好由三個夸克組成,對應了小說中的三呼夸克,然後,在蓋爾曼的理論裏,每個夸克還有它各自的“顏色”和“味道”。(怎麼感覺“夸克”越來越像餐桌上的食物了!?)

蓋爾曼在給自己新理論起的名字,都是出了名的稀奇古怪,比如出自培根名言“沒有任何極致之美,在其結構中不會呈現任何奇異性”的“奇異數”,源自佛教中八種免除人生痛苦的勸說的“八重法”,甚至還有“小牛肉和野雞”。。。

也許這都是源於蓋爾曼本身的博學多才吧,儘管在物理學裏面成果豐碩,但他一直都沒有放下兒時的愛好,在語言學方面,除了會講法語、德語等6、7種語言之外,蓋爾曼還熟知幾百種語言的特點。

蓋爾曼的愛好還包括研究鳥類及其他野生動物、收集古董、管理牧場、考古學、自然歷史、有關創造性思維的心理學等等等等。

蓋爾曼已經在世界各地觀察了超過4000種的鳥,對鳥類的分類知識連專家都自愧不如。

他還是個環保主義者,四處奔走,極力宣傳保護野生動物,保護生態,保護自然和文化的多樣性,保護環境,防止盲目發展。

這樣的蓋爾曼,在別人眼裏無疑是天才中的天才,是“擁有5個大腦的人”。

遺傳運算法則創始人約翰·赫蘭(麥克阿瑟天才獎獲得者)稱蓋爾曼是“真正的天才”;

1977年諾貝爾物理學獎獲得者菲利普·安德森曾說蓋爾曼“現存的在廣泛的領域裏擁有最深刻學問的人”;

1979年諾貝爾物理獎獲得者斯蒂文·溫伯格說“從考古到仙人掌再到非洲約魯巴人的傳說再到發酵學,他(蓋爾曼)懂得都比你多”。

然而,蓋爾曼卻不認爲自己是天才,只不過是對學習有一些體會而已。。。

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