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1. 對于物理學(xué)家來說，沒有什么比一堆匪夷所思的實驗結(jié)果更吸引他們注意力的了。在許多物理學(xué)家的心中，自然在本質(zhì)上是簡潔的、優(yōu)雅的，只要他們努力地去思考，就能發(fā)現(xiàn)那些隱秘的能給混沌帶來秩序的原理。諾貝爾獎得主、物理學(xué)家默里·蓋爾曼（Murray Gell-Mann）就是這樣一位善于從混沌中找到秩序的人。 蓋爾曼最著名的事跡是發(fā)展了”夸克“理論。在1964年以前，物理學(xué)家認(rèn)為原子只有三種基本部分組成——電子、中子和質(zhì)子。但蓋爾曼懷疑，質(zhì)子和中子可能是由更小的、不可分割的粒子組成的。 上世紀(jì)五六十年代是粒子物理學(xué)的黃金時代，物理學(xué)家在擁有強(qiáng)大的加速器中，將粒子加速并且讓他們碰撞，由此發(fā)現(xiàn)了大量具有不可預(yù)測性質(zhì)的新粒子。隨之衍生的一個新問題是：在這些沒有任何明顯規(guī)律的碰撞中，產(chǎn)生了太多的新粒子，這背離了物理學(xué)家所期待的簡潔與優(yōu)美。 但蓋爾曼卻覺察到了這些粒子屬性的模式，他意識到這些粒子都可以通過某種數(shù)學(xué)對稱性聯(lián)系起來。通過一波波精妙的操作，蓋爾曼揭示了使一切恢復(fù)正常的秘密模式。根據(jù)這些粒子的電荷、自旋和其他屬性，蓋爾曼設(shè)計了一種新的方法來分類粒子，這個方法被稱為“八重法”。八重法之于基本粒子，就如同元素周期表之于化學(xué)元素，它不僅能夠解釋已發(fā)現(xiàn)的，也能夠預(yù)測未發(fā)現(xiàn)的。最終，他提出了用“夸克”來解釋幾乎所有的新發(fā)現(xiàn)，這種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子會以兩個或三個成組的形式結(jié)合在一起。 諾貝爾物理學(xué)獎得主格David Gross曾說：“在有大量新的實驗發(fā)現(xiàn)的20世紀(jì)五六十年代，蓋爾曼成為了那段時期的理論粒子物理學(xué)的主導(dǎo)。憑借著近乎神奇的直覺，他發(fā)現(xiàn)了許多新粒子之間的模式和對稱性。” ○ 蓋爾曼（1966年）。| 圖片來源：Caltech Archives 夸克具有驚人的性質(zhì)，比如它們的電荷是-1/3和2/3，這一屬性在物理上最初被認(rèn)為是不可能的。但現(xiàn)在，夸克的存在已是毋庸置疑的事實，這些基本粒子構(gòu)成了我們對宇宙物理理解的基礎(chǔ)。 夸克的發(fā)現(xiàn)并不是蓋爾曼在物理上的唯一貢獻(xiàn)。蓋爾曼還展示了量子力學(xué)如何能將一個粒子轉(zhuǎn)變成另一個粒子，然后再轉(zhuǎn)變回來。他證明了粒子相互作用的強(qiáng)度將取決于它們碰撞時的能量。他與費曼一起解釋了弱核力（四種基本力之一）的對稱結(jié)構(gòu)。他提出了一個新的物理量——“奇異數(shù)”，用它來解釋為什么有的粒子比其他粒子存在的時間更長。他與物理學(xué)家哈拉爾德·弗里奇（Harald Fritzsch）提出存在一種攜帶力的粒子，他們稱之為“膠子”，這種粒子會將夸克束縛在一起。這些想法都在后來的實驗中被一一證實了。 2. 對于一名物理學(xué)家而言，能作出以上的這些成就中的任何一項，都足以讓他/她的職業(yè)生涯熠熠生輝。而且，還有許多科學(xué)成就都與蓋爾曼有關(guān)，但他的完美主義常常讓他等太久才將結(jié)果發(fā)表，所以偶爾會有其他科學(xué)家捷足先登的情況。例如，八重法就是由尤瓦爾·涅曼（Yuval Ne’eman）獨立提出的，而夸克理論則是由喬治·茨威格（George Zweig）提出的。蓋爾曼的完美主義讓他的研究變得更好。 <span data-shimo-docs="[[20,"在為自己的想法命名方面，蓋爾曼幾乎總是走在最前面。Ne " eman只是簡單地用數(shù)學(xué)標(biāo)簽“su(3)”來稱呼自己的提議，這始終難以與“八重法”這樣浪漫又“佛”性的名字相比，不過這種佛性后來也給蓋爾曼帶來了一些苦惱，因為總會有人想要借此把量子物理學(xué)與一些神神叨叨的事物聯(lián)系起來。而夸克這個名字，與他在小說《芬尼根的守靈夜》中看到“向麥克老大三呼夸克”這句話有關(guān)，這樣一句與粒子物理學(xué)毫無關(guān)系的話，也沒能阻止蓋爾曼將其中的一個詞變成一個色彩斑斕的新詞。"]]'="">在為自己的想法命名方面，蓋爾曼幾乎總是走在最前面。Ne'eman只是簡單地用數(shù)學(xué)標(biāo)簽“SU(3)”來稱呼自己的提議，這始終難以與“八重法”這樣浪漫又“佛”性的名字相比，不過這種佛性后來也給蓋爾曼帶來了一些苦惱，因為總有人想要借此把量子物理學(xué)與一些神神叨叨的事物聯(lián)系起來。而夸克這個名字，與他在小說《芬尼根的守靈夜》中看到“向麥克老大三呼夸克”這句話有關(guān)，這樣一句與粒子物理學(xué)毫無關(guān)系的話，也沒能阻止蓋爾曼將其中的一個詞變成一個色彩斑斕的新詞。 與那時的繁榮相比，如今的粒子物理學(xué)似乎有些平淡。從高能加速器產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)都可以用一個平凡的名字——標(biāo)準(zhǔn)模型——來解釋。標(biāo)準(zhǔn)模型是現(xiàn)代粒子物理學(xué)基礎(chǔ)中的一塊閃閃發(fā)亮的基石，它是由許多有科學(xué)家用多年的努力才拼湊而成的模型。而在這個模型的建造過程中，蓋爾曼再次當(dāng)仁不讓地扮演了最重要的角色之一。 但到了20世紀(jì)80年代，在標(biāo)準(zhǔn)模型取得巨大成功后，蓋爾曼便想要改變自己的生活。他不再滿足于這些榮譽，開始認(rèn)為我們迫切地需要對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行更多的跨學(xué)科研究。正因如此，他離開了讓他聲名鵲起的加州理工學(xué)院，搬去了新墨西哥州，參與了圣塔菲研究所的創(chuàng)辦。他從一名傳統(tǒng)粒子物理學(xué)家，轉(zhuǎn)而成為了一名前衛(wèi)科學(xué)方法的實踐者。圣塔菲研究所成為了他生命中最后幾十年的科研基地，如今，那里已成為了世界領(lǐng)先的復(fù)雜性研究中心。 3. 蓋爾曼還是出了名的暴脾氣。他是超弦理論的早期倡導(dǎo)者，如果該理論得到證實，那么弦將是比夸克更為基本的存在。一些物理學(xué)家認(rèn)為超弦理論有望將量子力學(xué)與愛因斯坦的廣義相對論統(tǒng)一起來；但也有一些物理學(xué)家認(rèn)為弦的探測需要極高的能量，所以覺得超弦理論并不科學(xué)。蓋爾曼會嚴(yán)厲地抨擊后者，他相信超弦理論可能與所有力和所有粒子的統(tǒng)一理論有關(guān)，他認(rèn)為不能直接檢測到弦并不等于這個理論失效，因為我們可以轉(zhuǎn)而探測由這個理論所導(dǎo)致的一些其他結(jié)果。 但在這刺猬一般的外表下，蓋爾曼是個真正溫暖的人。他可以毫不留情地批評別人，但一旦被證明是錯的，就會立馬改變主意。在一場紀(jì)念費米百年誕辰的演講研討會上，蓋爾曼帶著聽眾回顧了一遍自費米之后自己所取得的成就之后，不禁哽咽起來，他回憶起自己對費米的喜愛，以及這位年長的物理學(xué)家對他的影響。而他響應(yīng)這些感觸的方式，就是大力支持年輕科學(xué)家的那些極其大膽的想法。 [2]https://www./about/news/caltech-mourns-passing-murray-gell-mann [4]https://www./blog/context/murray-gell-mann-gave-structure-subatomic-world 百年質(zhì)子系列： 1. 《探索比原子更小的世界》 |
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