谢尔顿・格拉肖简介资料:“我的帽子总算保住了!”

时间:2018-05-09  栏目:历史故事  点击:63 次

谢尔顿·格拉肖简介资料:“我的帽子总算保住了!”

谢尔顿·格拉肖(1932— ),美国物理学家。

1979年因为创立弱电统一理论,获得诺贝尔物理学奖。

美国物理学家格拉肖

打 赌 记

物理学史中,有一个很有名的关于打赌的趣事与著名物理学家格拉肖有关。

1970年,美国加州理工学院的盖尔曼教授提出了有名的“夸克理论”,这个理论认为,原来被看成是基本粒子的质子、中子等,并不“基本”,这些粒子还由更小、更基本的基本粒子组成。这些更小、更基本的粒子,盖尔曼命名为“夸克”;而且他认为,宇宙中有三种夸克,用它们可以圆满地解释微观世界的规律。盖尔曼由于这一重大的贡献,获得了1969年的诺贝尔物理学奖。(www.guayunfan.com)

几年之后,物理学家又发现,用三种夸克还是无法完满解释新近出现的一些“强子”(由夸克组成的粒子称为强子)。于是有的理论物理学家进一步提出一个方案:宇宙中还有第四种夸克,后来这第四种夸克被称为“粲夸克”。起初,这个“粲夸克”“完全是从美学的角度提出的”,因此,重视实验的物理学家颇不以为然,认为这纯粹是臆想,是荒诞无稽的玩意儿,根本不值得认真对待。

但是,有几位理论物理学家认为,如此“漂亮”的图像,实在无法让人抗拒。美国的物理学家格拉肖就是坚决维护“粲夸克”的人。他和另外两个物理学家在仔细研究了“粲夸克”的理论之后,进一步发现这个理论还有另外一些巨大的意义。

1970年,他们三人提出一个“GIM机制”(GIM是三位物理学家的姓的第一个字母:S.Glashow、J.Iliopoulos和L.Maiani),用它可以完满地解释当时的一些让人迷惑的现象。

但是,当时大部分物理学家都觉得,三种夸克就够让人烦恼,够糟心的了,又提出什么第四种“粲夸克”,真是成事不足,败事有余!难怪德国著名的物理学家海森伯断然地说:“谁还需要这种新的粒子!?”另一位著名的物理学家说:“这个方案简直比一场灾难还要糟糕!”

1972年,坚信“粲夸克”存在的格拉肖与一位不相信的物理学家打赌说:“两年之内,一定可以找到‘粲夸克’!我敢和你打赌。”最后说定,谁输了谁就把自己的帽子吃掉。

格拉肖真的赢了!1974年11月,即打赌后的第二年,华裔美国物理学家丁肇中和美国物理学家里克特各自领导的两个实验小组,找到了“粲夸克”!这年的十一月的发现被称为“十一月革命”。听到这个消息以后,格拉肖高兴地说:

“我的帽子总算保住了!”

让人惊讶的是,那位输了的物理学家后来在一次会议上,果真吃了自己的“帽子”,而且还让参加会议的每一位物理学家品尝了这顶美味的“帽子”。当然,这帽子是用巧克力做的,还真是好吃。

没有想到格拉肖还是一个诗人

我们都知道,电荷有正负两种,它们可以独立分开;但是磁铁上的南北极却永远不能分离,没有单个的北极和单个的南极。物理学家称这种现象为“电和磁的不对称性”。如果存在一个单独的“磁荷”,比如一个北极(或一个南极),就可以消除这种电和磁的不对称性。这种“磁荷”,物理学家多称之为“磁单极子”。

但是,单凭这种理由就认为有磁单极子存在,显然是不够的。1931年,量子力学的创始人之一、英国物理学家狄拉克获得了一个惊人的发现。他指出:当电磁学与量子力学结合时,一个单独存在的“磁单极子”可以解释迷惑物理学家们的一些事情。狄拉克指出,磁单极子的存在不仅恢复了麦克斯韦方程式中磁与电荷的完美对称,而且迫使所有单独的电荷只能是一个基本电荷的整数倍。

从那以后,许许多多物理学家开始在茫茫的宇宙中寻找磁单极子,但是千百度里,就是找不到“芳人”的足迹。磁单极子理论提出以后51年,即1982年,上帝似乎给了物理学家一丝希望。

1982年情人节,大约下午两点钟,在物理学家卡布雷拉的实验室中,一个从宇宙线中寻找磁单极子的探测器上,记录到了一个信号,它非常像一个磁单极子留下的痕迹!科学家们所预期的是:当一个磁单极子穿过探测器的环状区域时,将会使环内的磁场立即跳升,而其上升的程度与磁单极子的磁荷成正比。这种“跳升”可以在记录器上显示出来。这是几个月的实验等待中第一次出现的记录。尤其是由观察所得出的磁单极子密度,与星系晕中暗物质的密度恰好相等。实验室的所有成员为此欢呼雀跃!

不幸的是自那以后,卡布雷拉和其他人做了更大、更复杂的探测器,但是再也没有找到一个类似的磁单极子。直到今天,对1982年情人节的发现还没有一个好的解释。如果原来的结果只是一个随机事件,同样事情再发生的概率大约是1/1000。可惜千分之一的事件至今没有再次被发现。

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格拉肖在讲课

当然,实验物理学家们并未放弃追寻:理论物理学家们甚至也提供了道义上的支持。在那件事发生的周年,格拉肖送给卡布雷拉一封情人节电报:

玫瑰是红的,紫罗兰是蓝的,

磁单极第二次来临的时刻已到。

……

人们还不知道格拉肖是一个诗人!诗人的预见至今又过去了20多年,磁单极子在理论上的重要性越来越大,但就是找不到它!

这正是:只在此山中,云深不知处。

上帝有时真是非常狡猾的!

重要的是如何选择指导教师

格拉肖在1954—1958年期间是施温格的学生,后来因发展弱电统一模型而获1979年诺贝尔物理学奖。在谈到如何选择导师时,格拉肖讲了一个笑话。

有一次,一只狐狸遇到一只兔子正在森林里打字,狐狸就问:

“你在干什么?”

“我在写我的学位论文,题目是‘兔子怎样吃掉狐狸’”,兔子答。

“胡说”,狐狸怒不可遏,“兔子吃不掉狐狸,只有狐狸吃兔子”。

兔子挑衅说:“那你就到我的洞穴中去看一眼吧!”

狐狸进入洞穴就再也没有出来。

后来,狼与狗熊也陆续来了,在与兔子进行了类似的对话后,也先后进入洞穴,然而也没有再出洞。一只聪明的猫头鹰见到这一切场景感到奇怪,悄悄地潜入兔子的洞穴内,看到狐狸、狼和狗熊都只剩下一把骨头了,一只肥硕的狮子正在很得意地用熊爪剔牙缝。

格拉肖说,我这个故事的意义是研究生的论文题目并不重要,重要的是你选择什么样的指导教师。

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