本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
物理学家默里·盖尔曼是 20 世纪下半叶最伟大的物理学家之一,于 5 月 24 日星期五去世,享年 89 岁。这篇文章写于 2013 年,纪念他在 1963 年提出的关于夸克的第一篇论文发表 50 周年。
为了纪念默里·盖尔曼关于夸克的第一篇论文发表 50 周年,盖尔曼的传记作者乔治·约翰逊撰写了几篇精彩的文章,介绍了这位现代物理学界真正伟大的理论家——和人物——之一。请参阅此处、此处和此处。
我有幸(而盖尔曼,也许是不幸)两次采访了盖尔曼:一次是在 1991 年,为《大众科学》撰写人物简介;另一次是在 1995 年,当时我正在研究一篇关于“混沌复杂性”(chaoplexity)(我对复杂性及其前身,混沌的称呼)的文章。后一次采访发生在圣塔菲研究所,一个领先的复杂性研究中心,盖尔曼帮助创立了该研究所。令我惊讶的是,盖尔曼对复杂性研究会产生深刻的新自然规律(例如,一种对抗所有系统变得更加无序的趋势的力量)的希望不屑一顾。
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在我 1996 年出版的《科学的终结》一书中,我引用了盖尔曼的观点来推进我的论点,即科学不会产生与自然选择、双螺旋结构、量子力学、相对论相当的对自然的深刻见解。盖尔曼对此并不高兴。去年夏天,他建议我因提出“科学已被挖掘殆尽”的“荒谬理论”而获得搞笑诺贝尔奖。但他对我最主要的意见是我对弦理论的批评,而不是对复杂性的批评。
阅读乔治·约翰逊关于盖尔曼的文章。然后,如果您想要不同的视角,请查看以下内容,这是我在《科学的终结》中对盖尔曼的人物简介的编辑版本
默里·盖尔曼是一位还原论大师。他因在 1950 年代从加速器中涌出的惊人多样的粒子中找到统一的秩序而于 1969 年获得诺贝尔奖。他将他的粒子分类系统称为“八正道”,以佛教的智慧之路命名。(他强调,这个名字只是一个玩笑;他不是那些认为物理学和东方神秘主义有共同之处的古怪的新时代类型。)
当他提出中子、质子和许多其他寿命较短的粒子由更基本实体的三重态组成时,他展现了同样的在复杂性中辨别统一性——以及创造术语——的天赋,他将这些实体称为“夸克”。盖尔曼的夸克理论已在加速器中得到充分证明,并且仍然是粒子物理学标准模型的基石。
盖尔曼喜欢回忆起他在研读詹姆斯·乔伊斯胡言乱语的杰作《芬尼根守灵夜》时,偶然发现了新词“夸克”。(这段话写道:“给马斯特·马克三个夸克!”)这个轶事表明,盖尔曼的智慧过于强大和不安分,仅仅满足于粒子物理学是不够的。
根据他分发给记者的“个人陈述”,他的兴趣不仅包括物理学和现代主义文学,还包括核军备控制、自然历史、人类历史、人口增长、可持续人类发展、考古学和语言学。盖尔曼至少对世界上所有主要语言都有一些了解,并且他喜欢告诉人们他们名字的词源和正确的母语发音。
毫无疑问,盖尔曼是本世纪最杰出的科学家之一。(他的文学经纪人约翰·布罗克曼曾说过,盖尔曼“有五个大脑,而且每个都比你的聪明。”)他也是最令人讨厌的人之一,因为他喜欢沉迷于自己的才华并贬低他人的才华。
1991 年我们在纽约市一家餐厅见面采访他时,盖尔曼几乎立即表现出了这种特质。我刚坐下,盖尔曼就开始告诉我——当我拿出录音机和黄色便笺簿时——科学作家是“无知之徒”和“糟糕的品种”,他们总是把事情搞错;只有科学家才有资格向大众展示他们的工作。
随着时间的推移,我感到不那么被冒犯了,因为盖尔曼显然也对他的许多科学同行表示蔑视。在对其他物理学家进行了一系列贬低评论后,盖尔曼说:“我不想被引用来侮辱别人。这不好。这些人中有些是我的朋友。”[*有关我们会议如何结束的故事,请参阅本文末尾。]
1995 年,我在圣塔菲研究所再次采访了盖尔曼,这是一个致力于复杂系统研究的小型但有影响力的研究中心。盖尔曼是最早登上复杂性潮流的主要科学家之一。他帮助创立了圣塔菲研究所,并在加州理工学院任教数十年后,于 1993 年成为该研究所的第一位全职教授。
对于一位假定的混沌复杂性领导者,盖尔曼拥护的世界观与极端还原论者史蒂文·温伯格的世界观惊人地相似——尽管盖尔曼没有看到这种趋同。“我不知道温伯格在他的书中说了什么,”当我问盖尔曼是否同意温伯格在他 1992 年出版的《终极理论之梦》中对还原论的评论时,盖尔曼回答说。“但是如果你读过我的书,你就会看到我对此的看法。”
然后,盖尔曼重申了他 1994 年出版的《夸克与美洲豹》一书的主题。(请参阅乔治·约翰逊对该书曲折起源的讨论。)盖尔曼(像温伯格一样)将科学视为一个等级体系。最顶层是在已知宇宙中普遍适用的理论,例如热力学第二定律和他自己的夸克理论。其他理论,例如与基因传递相关的理论,仅适用于地球,并且它们描述的现象需要大量的随机性和历史环境。
“通过生物进化,我们看到了大量的历史进入,”他说,“大量的偶然事件本可以朝着不同的方向发展,并产生与地球上不同的生命形式,当然这受到选择压力的限制。然后我们谈到人类,人类的特征是由大量的历史决定的。但是,仍然可以清楚地看到,这种决定性来自基本定律和历史,或者基本定律和特定环境。”
从盖尔曼试图用他自己的新词“plectics”代替“complexity”就可以看出他的还原论倾向。“Plectics” “基于印欧语系的词“plec”,它是简单性和复杂性的基础。因此,在“plectics”中,我们试图理解简单与复杂之间的关系,特别是我们如何从支配所有物质行为的简单基本定律过渡到我们周围看到的复杂结构,”他说。(与“quark”不同,“plectics”并没有流行起来。除了盖尔曼之外,我从未听过任何人使用这个词——除了嘲笑盖尔曼对它的喜爱。)
我问盖尔曼是否同意他的圣塔菲同事兼诺贝尔奖获得者菲利普·安德森在他 1972 年的著名文章《更多是不同的》中所说的话。“我不知道他说了什么,”盖尔曼轻蔑地回答。(盖尔曼喜欢称安德森的领域为“肮脏的固态物理学”。)我解释了安德森的观点,即生命和意识等复杂现象需要它们自己的理论;你不能将它们还原为物理学。
““你可以!你可以!”盖尔曼喊道。“你读过我写关于这个的东西吗?我为此花了了两三章!”他承认,生物现象显然不能轻易地从基本物理原理中推导出来,但这并不意味着生物体受其自身独立于物理定律运行的规律支配。“我创立了一个完整的研究所,试图反对过度的还原论,”盖尔曼说,“但原则上还原论并没有被证明是错误的。”
盖尔曼拒绝了斯图尔特·考夫曼等人提出的可能性,即可能存在一种尚未发现的自然力,尽管熵据称不可避免地增加,但这种自然力将物质组织成越来越复杂的形式。盖尔曼说,这个问题也已经解决。宇宙开始于远离热平衡的“缠绕”状态。随着宇宙逐渐衰退,整个系统的平均无序程度增加,但可能存在局部违反这种趋势的情况。
““这是一种趋势,在这个过程中有很多很多的涡流,”他说。“这与说复杂性增加非常不同。复杂性的包络增长、扩展。从其他方面的考虑来看,很明显它不需要另一个新的定律!”
宇宙创造了盖尔曼所说的“冻结的偶然事件”——恒星、星系、行星、石头、树木、人类——这些复杂的结构为更复杂结构的出现奠定了基础。
““作为一般规律,更复杂的生命形式出现,更复杂的计算机程序,更复杂的天文物体在非适应性恒星和星系演化过程中出现,等等。但是!如果我们非常、非常、非常遥远地展望未来,也许它将不再是真的了!” 从现在开始的亿万年后,复杂性的时代可能会结束,宇宙可能会退化为“光子和中微子以及诸如此类的垃圾,而没有太多的个性”。熵最终会吞噬我们。”
““我试图反对的是一种走向晦涩和神秘化的趋势,”盖尔曼继续说道。他强调,关于复杂系统,还有很多东西需要理解。“正在进行大量的精彩研究。我要说的是,没有证据表明我们需要一些——我不知道该怎么说——其他东西!”
盖尔曼在说“其他东西”时,脸上露出了巨大的嘲讽笑容,仿佛他几乎无法抑制对那些可能不同意他的人的愚蠢的嘲笑。
盖尔曼指出,“晦涩主义者和神秘主义者的最后避难所是自我意识,意识。” 人类显然比其他动物更聪明、更具有自我意识,但它们在本质上并没有什么不同。“再说一遍,这是一种在一定复杂程度下出现的现象,据推测,它是从基本定律加上大量的历史环境涌现出来的。罗杰·彭罗斯写了两本愚蠢的书,这些书是基于长期以来被驳斥的谬论,即哥德尔定理与需要意识有关”——停顿——“其他东西。”
盖尔曼说,粒子物理学仍然代表着科学发现深刻的新自然原理的最佳希望。盖尔曼认为,超弦理论很可能在下一个千年之初被确认为所有基本力的统一理论。
但是,这种牵强的理论——凭借其额外的维度和无穷小的弦状粒子——真的会被接受吗?在我问了这个问题后,盖尔曼盯着我,好像我刚刚承认相信天使。“你以一种奇怪的方式看待科学,好像它是一个民意调查的问题,”盖尔曼说。“世界就是这样,民意调查与此无关!它们确实对科学事业施加了压力,但最终的选择压力来自与世界的比较。”他敦促我忽略“对超弦理论的疯狂批评”。
盖尔曼对假设存在其他宇宙的理论也没有任何问题;事实上,他是量子力学的多世界解释的支持者。他说,物理学的目标应该是确定我们特定的宇宙是可能的还是不可能的。“如果事实证明我们身处一个非常不可能的宇宙中,”盖尔曼承认,“那看起来会很滑稽。” 但他说,物理学家总是可以求助于人择原理,来解释为什么我们恰好发现自己身处这个特定的宇宙中。
科学是有限的还是无限的?这一次,盖尔曼没有预先准备好的答案。“这是一个非常困难的问题,”他冷静地回答。“我不能说。” 他说,他对复杂性如何从基本定律中产生的看法,“仍然悬而未决,即整个科学事业是否是开放式的。毕竟,科学事业也可以关注各种细节。”
细节。
盖尔曼如此令人难以忍受的原因之一是他几乎总是正确的。他断言对复杂系统的研究不会产生其他东西——深刻的新自然原理——这很可能被证明是正确的。盖尔曼的错误——敢说吗?——仅在于他对弦理论的判断,它永远不会像夸克理论那样得到经验验证,因此被接受。
*关于盖尔曼的最后一个故事:1991 年在纽约一起用餐后,我雇了一辆豪华轿车送我们去机场,盖尔曼在那里赶飞机。在我们分别之前,他担心飞机着陆后没有足够的钱坐出租车;如果我可以给他 40 美元现金,他会给我开一张支票。当盖尔曼把支票递给我时,他建议我不要兑现支票,因为他的签名可能会非常值钱。我兑现了支票,但保留了一份复印件。
图片来源:维基共享资源,http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Murray_Gell-Mann_at_Lection.JPG。