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88歲諾獎(jiǎng)得主物理學(xué)大師溫伯格去世,生前求索宇宙終極理論
據(jù)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校官網(wǎng)消息,世界著名物理學(xué)家史蒂芬·溫伯格(Steven Weinberg)于北京時(shí)間7月24日去世,享年88歲。

史蒂芬·溫伯格 圖片來(lái)源于得克薩斯大學(xué)官網(wǎng)
溫伯格在物理學(xué)眾多領(lǐng)域具有開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。他提出了弱相互作用和電磁相互作用的統(tǒng)一理論,成為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的創(chuàng)立者之一。
溫伯格是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、倫敦皇家學(xué)會(huì)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院和美國(guó)哲學(xué)學(xué)會(huì)的成員,該學(xué)會(huì)于2004 年授予他本杰明·富蘭克林獎(jiǎng)?wù)隆?979年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),1991年獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)拢?999年獲得劉易斯·托馬斯獎(jiǎng),2020年獲得基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)。
1967年,溫伯格在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了一篇只有三頁(yè)紙的論文,闡述電磁力和弱核力如何作為統(tǒng)一的弱電力,預(yù)測(cè)了當(dāng)時(shí)從未觀察到的基本粒子(W、Z 和希格斯玻色子)的特性,并推測(cè)“弱中性流”決定了基本粒子如何粒子相互作用的理論。后來(lái)的實(shí)驗(yàn)包括 2012 年在瑞士大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) (LHC) 中發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子,都證實(shí)了他的預(yù)測(cè)。
溫伯格也熱衷于科普工作,他著有《解釋世界》、《終極理論之夢(mèng)》、《最初三分鐘》和《仰望蒼穹》等,這些作品在科學(xué)界和大眾之間流行。例如,《最初三分鐘》用簡(jiǎn)單但激動(dòng)人心的語(yǔ)言描述了宇宙誕生的最初幾分鐘,并闡述了宇宙膨脹的原因。書中,他說:“宇宙越顯得可以理解,就越顯得沒有意義?!焙髞?lái),他補(bǔ)充道:“我并不是說科學(xué)告訴我們宇宙是沒有意義的,而是說宇宙本身沒有告訴我們?nèi)魏我饬x。我們也有辦法為自己的生活找一點(diǎn)意義,其中一個(gè)辦法就是努力去認(rèn)識(shí)宇宙。”
《仰望蒼穹》收錄了溫伯格的捍衛(wèi)科學(xué)、“反擊”如宗教神創(chuàng)論者、宇宙智能設(shè)計(jì)論者、科學(xué)理論的社會(huì)建構(gòu)論者、后現(xiàn)代主義者等“文化敵手”的文章。他在書中駁斥宗教神創(chuàng)論和宇宙設(shè)計(jì)論,表示“不管是否有宗教,好人都行善,壞人都做惡;可是若想使好人做惡,就要利用宗教?!?/p>
在《終極理論之夢(mèng)》中,他表示“我們今天的理論只有有限的意義,是暫時(shí)的、不完備的。但是,我們總會(huì)隱約看到其背后終極理論的影子,那個(gè)理論將具有無(wú)限的意義,它的完備與和諧將完全令人滿意。”他也對(duì)哲學(xué)和宗教進(jìn)行了批判,諸如“哲學(xué)家的觀點(diǎn)偶爾也幫助物理學(xué)家,不過一般是從反面來(lái)的——使他們能夠拒絕其他哲學(xué)家的先入為主的偏見”。
他還表示,宗教有過重大的道德和藝術(shù)貢獻(xiàn),同時(shí)也造成歷史上的宗教戰(zhàn)爭(zhēng)、異教徒討伐、宗教裁判所和猶太人大屠殺?!白诮痰墓^不是這里可以評(píng)說的。不過,我還是想說明一點(diǎn),把宗教迫害和圣戰(zhàn)歸結(jié)為宗教的扭曲,也無(wú)助于功過的評(píng)價(jià)?!?/p>
由于溫伯格撰寫的科普作品,他獲得了“劉易斯·托馬斯獎(jiǎng)”(Lewis Thomas Prize),該獎(jiǎng)項(xiàng)表彰“作為詩(shī)人的科學(xué)家”、“連接科學(xué)和人文世界的罕見之人,他的聲音和視野能夠告訴人們科學(xué)的美學(xué)和哲學(xué)維度”。
溫伯格1933年出生于紐約,他是家族中第一個(gè)上大學(xué)的人。溫伯格在諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)所示的自傳中寫道,他早年對(duì)科學(xué)的興趣得到了父親的鼓勵(lì)。十五六歲時(shí),他的興趣集中在理論物理學(xué)上。1954 年,他在康奈爾大學(xué)獲得本科學(xué)位,之后在哥本哈根的理論物理研究所(現(xiàn)為尼爾斯·玻爾研究所)進(jìn)行了一年的研究生學(xué)習(xí),開始研究物理學(xué)。
此后,他回到普林斯頓大學(xué),并于1957年獲得博士學(xué)位。然后,在哥倫比亞大學(xué)、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室先后完成博士后工作后。在此期間,他的研究范圍涉及費(fèi)曼圖的高能極限的特點(diǎn)、第二類弱相互作用流、對(duì)稱性破缺、散射理論、介子物理等。
1961年到1962年,他開始了對(duì)天體物理學(xué)產(chǎn)生積極興趣,然后在1971年完成《引力論和宇宙論》(Gravitation and Cosmology)。1966 年到 1969 年,他在哈佛大學(xué)擔(dān)任Loeb講師,然后在麻省理工學(xué)院擔(dān)任客座教授。 1969 年,擔(dān)任麻省理工學(xué)院物理系的教授。1973 年,擔(dān)任哈佛大學(xué)希金斯物理學(xué)教授,以及史密森天體物理天文臺(tái)的高級(jí)科學(xué)家。1982 年起,他在得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校任教,擔(dān)任了數(shù)十年的物理學(xué)和天文學(xué)教授。
溫伯格曾經(jīng)給予即將步入研究領(lǐng)域的大學(xué)畢業(yè)生四條建議(在2003年發(fā)布于《nature》):
第一,沒人知道一切,你也不必知道(No one knows everything, and you don’t have to.)。溫伯格介紹說,自己本科畢業(yè)后,對(duì)他而言物理學(xué)文獻(xiàn)如同未經(jīng)探索的廣闊海洋。當(dāng)時(shí),他認(rèn)為在開啟自己的研究之前,必須了解所有部分。
“如果我不知道已經(jīng)做過的一切,我怎么能做任何事呢?幸運(yùn)的是,研究生院的第一年,我落入了資深物理學(xué)家的手中,他們不顧我焦急地反對(duì),堅(jiān)持我必須開始做研究、在前進(jìn)的過程中掌握所需知道的內(nèi)容。要么沉沒,要么游泳。令我驚訝的是,我發(fā)現(xiàn)這是可行的。我很快就拿到了博士學(xué)位——不過當(dāng)我拿到博士學(xué)位時(shí),我對(duì)物理幾乎一無(wú)所知。但我確實(shí)學(xué)到了一件大事:沒有人知道一切,你也不必知道?!?/p>
第二,游泳時(shí)不想沉沒,應(yīng)該向洶涌之處去(While you are swimming and not sinking you should aim for rough water)。溫伯格舉例說,他在麻省理工學(xué)院教書時(shí),一個(gè)學(xué)生表示希望研究廣義相對(duì)論,而非他在研究的基本粒子物理學(xué)。因?yàn)榍罢叩脑肀娝苤?,而后者?duì)這個(gè)學(xué)生而言似乎一團(tuán)混亂。
他突然意識(shí)到,該學(xué)生所說的正是支持其研究粒子物理學(xué)的絕佳理由。粒子物理學(xué)是一個(gè)仍然可以進(jìn)行創(chuàng)造性工作的領(lǐng)域。雖然在上世紀(jì)60年代確實(shí)為一團(tuán)糟,但從那時(shí)起,許多理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家開始去解決這個(gè)問題,并把幾乎一切放在“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論中。“我的建議是前往‘混亂’之處,那里正是有所作為的地方?!?/p>
第三,原諒自己浪費(fèi)時(shí)間(Forgive yourself for wasting time)。他表示,學(xué)生一般只被要求解決教授認(rèn)為能解決的問題,這些問題在科學(xué)上是否重要并不重要,而只是為了通過課程。實(shí)際上,現(xiàn)實(shí)世界中,很難知道哪些問題重要以及在某個(gè)特定歷史時(shí)刻能夠解決。
“二十世紀(jì)初,包括洛倫茲(Lorentz )和亞伯拉罕(Abraham)在內(nèi)的幾位著名物理學(xué)家努力研究電子理論,部分原因是為了理解地球通過以太運(yùn)動(dòng)影響為何未能被探測(cè)到。現(xiàn)在,我們知道他們?cè)谠噲D解決錯(cuò)誤的問題。當(dāng)時(shí),量子力學(xué)還沒有被發(fā)現(xiàn),沒人能提出成功的電子理論。由于你永遠(yuǎn)無(wú)法確定哪些問題正確,你在實(shí)驗(yàn)室或辦公桌上的大部分時(shí)間都會(huì)被浪費(fèi)。如果你希望具有創(chuàng)造力,那么就必須習(xí)慣于把大部分時(shí)間花在沒有創(chuàng)造力上,習(xí)慣于被困于科學(xué)知識(shí)的海洋?!?/p>
第四,學(xué)習(xí)科學(xué)史(learn something about the history of science)。他表示,至少要學(xué)習(xí)自己所在科學(xué)細(xì)分領(lǐng)域的歷史。這可能對(duì)科學(xué)工作有所幫助,更重要的是,科學(xué)史可以讓自己的工作看起來(lái)更有價(jià)值。
他說,作為科學(xué)家,可能不會(huì)發(fā)財(cái),朋友和親戚可能不理解你研究了什么,你研究的內(nèi)容可能不會(huì)立即有實(shí)際應(yīng)用,但是可以通過認(rèn)識(shí)到自己的工作是科學(xué)歷史的一部分而獲得極大的滿足感。
得克薩斯大學(xué)的消息顯示,溫伯格一生都對(duì)遏制核擴(kuò)散感興趣,并曾短暫地?fù)?dān)任過美國(guó)軍備控制與裁軍署顧問。他主張?jiān)诿绹?guó)建立一個(gè)具有大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能力的超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī),不過該項(xiàng)目最終未能在上個(gè)世紀(jì)90 年代獲得資金。





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