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默里·盖尔曼为亚原子世界提供了结构

发表时间:2019-06-26

作者:穆雷盖尔

浏览次数:930

        在伯纳德·马拉默德(Bernard Malamud)的《天生》(The Natural)中,艾瑞斯(由格伦·克洛斯(Glenn Close)饰演)告诉罗伊·霍布斯(Roy Hobbs),我们都有两种生活,“一种是与我们一起学习的生活,另一种是我们之后的生活。”
        诺贝尔奖得主、物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)于5月24日(周五)去世,享年89岁。但他们都在学习——世界是如何运转的。
在他的第一个生命中,盖尔曼也许是他那个时代最杰出的理论物理学家,在揭示亚原子世界的结构方面发挥了主要作用。在他的第二人生中,他开创了复杂性研究的先河,探索从经济学到天气等各种系统的行为,这些系统过于复杂,无法用粒子物理学的还原主义方法来解释。
        盖尔曼有时是一个有争议的角色,当面对批评时,他会迅速地进行批评和辩护。但他被公认为智力巨人,他的头脑掌握了自然的机制,其洞察力之清晰,即使在其他天才中也是罕见的。正如尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)在将欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)与伽利略(Galileo)进行比较时所说,盖尔曼“让科学处于与他发现科学时完全不同的状态”。
10:27 2019/6/26
        到目前为止,盖尔曼最著名的观点是夸克,地球上大多数物质的组成部分。1964年以前,物理学家认为原子只由三个基本部分组成——电子、质子和中子。即使在今天,电子仍然是不可分割的。但是盖尔曼怀疑质子和中子——原子核的组成部分——隐藏了更小的粒子。
在20世纪50年代,物理学家们在研究更强大的原子加速器时发现了大量其他基本粒子。在20世纪60年代早期,盖尔曼发现了这些粒子特性的模式,意识到它们都可以通过某种数学对称性联系起来。他对这些模式的分析使他能够预测一种尚未发现的粒子的存在(他称之为-负号)。随后的实验发现了他的粒子,其性质与盖尔曼预测的一致。
        他把已知的粒子分组排列,让人想起门捷列夫的元素周期表。“我在摆弄粒子。他在摆弄元素。将他们进行比较是很自然的,尽管我认为门捷列夫的工作要重要得多。正是这些已知粒子之间的关系,使他假设以前无法想象的粒子生活在质子和中子中。他推断,质子和中子应该是系统的一部分,而不是把基本粒子单独分开。他告诉我:“认为只有中子和质子才是基础的想法是完全荒谬的。”
        但他第一次试图描述内部成分的尝试让他感到沮丧——数学上要求它们具有电子(或质子)电荷的一部分的电荷,这似乎是一个交易破坏者。他回忆起他的同事、物理学家鲍勃•瑟伯(Bob Serber)在餐巾纸上提出这个问题时,他是如何勾勒出方程式的。塞伯似乎很满意,但盖尔曼重新考虑了一下。他仔细考虑了一下,决定如果在实验中从未出现过具有分式电荷的粒子,而这些粒子仍然被困在质子或中子中,那么分式电荷也许是可以被允许的。因此,他将夸克(以詹姆斯•乔伊斯(James Joyce)的《芬尼根守灵记》(Finnegans Wake)中提到的海鸥发出的声音命名)描述为数学上的或“虚构的”。虽然其他人认为这意味着夸克是数学上的便利,而不是真实的物理粒子,但盖尔曼后来声称,他使用“虚构”只是为了表示它们看不见。“我说的虚拟或数学是指他们被困在里面——出不来,”他坚持说。
        今天夸克的存在是毋庸置疑的。盖尔曼的许多其他工作仍然是相关的,嵌入到现代粒子物理学的基础上,称为标准模型。但在20世纪80年代,盖尔曼改变了自己的生活,从他在加州理工学院的传统粒子物理学家职位,转向了他共同创办的圣达菲研究所(Santa Fe Institute)在新墨西哥州实践的前卫科学方法。在那里,盖尔曼和其他人开始研究复杂性科学,这是一个新的领域,起初取得了混合的结果,但也取得了一些重大的成功(例如,有助于理解免疫系统的生物学复杂性)。在圣达菲大学,盖尔曼提出了量化复杂性和解释复杂自适应系统的新方法(他称之为IGUSes,用于信息收集和利用系统)。他探索了超越传统语言学的理解语言的新方法,并致力于量子力学的新解释,与他的合作发表了一系列重要论文


关键词:

默里·盖尔曼 亚原子世界 结构 世界是如何运转

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