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88歲諾獎得主物理學(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)于北京時間7月24日去世,享年88歲。

史蒂芬·溫伯格 圖片來源于得克薩斯大學(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。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。
溫伯格是美國國家科學(xué)院、倫敦皇家學(xué)會、英國皇家學(xué)會、美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院和美國哲學(xué)學(xué)會的成員,該學(xué)會于2004 年授予他本杰明·富蘭克林獎?wù)隆?979年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,1991年獲得美國國家科學(xué)獎?wù)拢?999年獲得劉易斯·托馬斯獎,2020年獲得基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎。
1967年,溫伯格在《物理評論快報》發(fā)表了一篇只有三頁紙的論文,闡述電磁力和弱核力如何作為統(tǒng)一的弱電力,預(yù)測了當(dāng)時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“弱中性流”決定了基本粒子如何粒子相互作用的理論。后來的實驗包括 2012 年在瑞士大型強子對撞機 (LHC) 中發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子,都證實了他的預(yù)測。
溫伯格也熱衷于科普工作,他著有《解釋世界》、《終極理論之夢》、《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》用簡單但激動人心的語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?!焙髞恚a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意義,其中一個辦法就是努力去認(rèn)識宇宙。”
《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)計論者、科學(xué)理論的社會建構(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》中,他表示“我們今天的理論只有有限的意義,是暫時的、不完備的。但是,我們總會隱約看到其背后終極理論的影子,那個理論將具有無限的意義,它的完備與和諧將完全令人滿意?!彼矊φ軐W(xué)和宗教進行了批判,諸如“哲學(xué)家的觀點偶爾也幫助物理學(xué)家,不過一般是從反面來的——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,同時也造成歷史上的宗教戰(zhàn)爭、異教徒討伐、宗教裁判所和猶太人大屠殺?!白诮痰墓^不是這里可以評說的。不過,我還是想說明一點,把宗教迫害和圣戰(zhàn)歸結(jié)為宗教的扭曲,也無助于功過的評價。”
由于溫伯格撰寫的科普作品,他獲得了“劉易斯·托馬斯獎”(Lewis Thomas Prize),該獎項表彰“作為詩人的科學(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,他是家族中第一個上大學(xué)的人。溫伯格在諾貝爾獎官網(wǎng)所示的自傳中寫道,他早年對科學(xué)的興趣得到了父親的鼓勵。十五六歲時,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)、勞倫斯伯克利國家實驗室先后完成博士后工作后。在此期間,他的研究范圍涉及費曼圖的高能極限的特點、第二類弱相互作用流、對稱性破缺、散射理論、介子物理等。
1961年到1962年,他開始了對天體物理學(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的高級科學(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,對他而言物理學(xué)文獻如同未經(jīng)探索的廣闊海洋。當(dāng)時,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,堅持我必須開始做研究、在前進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,我對物理幾乎一無所知。但我確實學(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,一個學(xué)生表示希望研究廣義相對論,而非他在研究的基本粒子物理學(xué)。因為前者的原理眾所周知,而后者對這個學(xué)生而言似乎一團混亂。
他突然意識到,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)是一個仍然可以進行創(chuàng)造性工作的領(lǐng)域。雖然在上世紀(jì)60年代確實為一團糟,但從那時起,許多理論和實驗物理學(xué)家開始去解決這個問題,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,原諒自己浪費時間(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。實際上,現(xiàn)實世界中,很難知道哪些問題重要以及在某個特定歷史時刻能夠解決。
“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動影響為何未能被探測到?,F(xiàn)在,我們知道他們在試圖解決錯誤的問題。當(dāng)時,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)無法確定哪些問題正確,你在實驗室或辦公桌上的大部分時間都會被浪費。如果你希望具有創(chuàng)造力,那么就必須習(xí)慣于把大部分時間花在沒有創(chuàng)造力上,習(xí)慣于被困于科學(xué)知識的海洋?!?/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更有價值。
他說,作為科學(xué)家,可能不會發(fā)財,朋友和親戚可能不理解你研究了什么,你研究的內(nèi)容可能不會立即有實際應(yīng)用,但是可以通過認(rèn)識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,溫伯格一生都對遏制核擴散感興趣,并曾短暫地?fù)?dān)任過美國軍備控制與裁軍署顧問。他主張在美國建立一個具有大型強子對撞機能力的超導(dǎo)超級對撞機,不過該項目最終未能在上個世紀(jì)90 年代獲得資金。





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