单位文秘网 2021-08-20 09:16:27 点击: 次
理论物理是最好的职业。因为“你能够辨别是非,而且不必和你不喜欢的人说话。”
刚刚走下意大利的客船,未满17岁的我就成了哈佛学院的大一新生,那是1955年9月。幸好,我会说英语。尽管我出生在二战前的佛罗伦萨,但我的家庭却在这场冲突中辗转到纽约避难,直到1947年才重返我的出生地。八年后我上大学之时,父母希望我在美国就读。在他们把我送到佛罗伦萨的圣塔·玛丽亚·诺瓦拉(Santa Maria Novella)车站和我挥别后,我便开始了我的剑桥之旅。意大利的Ferrovie dello Stato铁路系统,将我送到了勒阿福尔(法国海港)的轮船上。到达纽约后,另一列火车把我送到波士顿。我拎着鼓鼓囊囊的行李箱,从南站乘地铁来到了哈佛广场。
我至今仍然记得我当时的失望之情,因为自己一直期望能遇到那些宣传画上所显示的欢迎场面,可走出地铁后,看到的只是熙攘的车流和喧闹的商市。我怯生生地向一位年老的学者模样的人询问,哈佛在哪里?他回答道:“新人吧!向前走几步,然后右转,你会看到一个大门,穿过去就是。”看到了哈佛庭院,让我有些心定,走进庭院里的房间,也让我有着不错的预感。但很快,我又吃了一惊,尽管不很严重:这里每顿饭都必须穿夹克扎领带。我有夹克,却没有领带,这意味着没法去吃饭,所以我立即出去买了个领结,直接夹上那种,这样我就不必学习如何打领结了。
大学的第一年,我从命每周给家里写一封信,汇报自己的进步,却掩饰掉自己遇到的一些困难。当时,在我交往的密友当中,许多人都和我面临着同样的问题。我最直接的学术目标是学习物理——我选择的这个学科。它并不像买个领结那么简单,而我也没有自己期望的天赋。然而,经过四年的艰苦努力,我被好几个优秀的研究生院接收,并最终决定去麻省理工。我的这项决定很大程度上受弗朗西斯·罗尔(Francis Low)影响。他是一位物理学教授,在我大四那年,他沿河而上,来哈佛举办了一系列讲座。尽管我跟本不明白他所倡导什么,但那些哈佛的研究生和教员却对他在黑板上写下的方程式格外注意,尤其感兴趣他所展示的Chew-Low散射模型,这一切都那么令人振奋。我和自己的导师商量,他认为我去麻省理工学院是个很好的选择。自认没有多少机械学长处,我便决心努力成为一名理论物理学家。
在我研究生院的第一年,1959年11月,我听说了欧文·张伯伦(Owen Chamberlain)和我的叔叔艾米利奥(Emlio)——一位实验物理学家,因为发现了反质子而获得了当年的诺贝尔物理学奖。反物质粒子的存在——在质量上与质子和中子一样却在电性上相反——几乎早在30年前就由保罗·狄拉克(Paul Dirac)提出。这是他试图将量子力学和狭义相对论结合成一个美妙方程时得出的结论。大多数物理学家起初都认为这是一个疯狂的推测,但1932年正电子的发现证明了狄拉克是正确的。而反质子的发现却花费了将近四分之一世纪之久,这是由于反质子的产生需要更强大的粒子加速器,而这项技术直到20世纪50年代才出现。不像正电子,发现反质子并非那么令人震撼和惊奇,而是期待已久的。但是,这对于目前理论物理学家当作日常工具来使用的方程式还是重要的肯定。
回到1959年,我当时曾经琢磨叔叔的诺贝尔奖是否是预示着我的选择的正确性。我曾认为,如果他能在行业中成功,我也能。但另一方面,叔叔却给我树立了几乎不可逾越的标杆。父亲不断鼓励我;他写到,无论得不得奖,成为理论物理学家要比成为像我叔叔一样的实验物理学家更好。他得到这个结论的理由却模糊不清,他自己是一位古代历史学家,对物理学本质几乎一窍不通。这也让我不禁联想到,他的这种态度是否比其他因素更多地造成了他和自己兄弟之间的紧张关系。
无论如何,我所选择的高能物理学,有时叫做基本粒子物理学,似乎前途光明。我也很满足于自己的选择。理论和实验之间的交互尤其令人欣喜。实验人员发现了新奇的现象,而理论学家迅速给出理论解释。有时,理论学家给出预测,然后被设计精妙的实验所验证或反驳。当时,最为生动的例子是李政道和杨振宁提出的“反应和其镜像存在区别”的理论分析,这是对所谓的宇称守恒的推翻。他们1956年的这个推测很快被证实,而一年之后,他们便获得了1957年度诺贝尔物理学奖。
另外,随着越来越大的粒子加速器的投入使用,新的、甚至不可预知的粒子以一种惊人的速率不断制造出来。莫里-盖尔曼(Murray Gell-Mann)首次尝试将这些新的实体,从彼此之间的对称性考虑进行分类。他当时只有30岁,是李政道获得诺贝尔物理学奖的年纪。这是一个新的领域,有着新的领军人物。我也认为当时的情形与量子力学的早期发展阶段相似。那时,沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)、沃纳·海森堡(Werner Heisenberg)和狄拉克在他们二十几岁时便开启了物理学的革命。既然我才21岁,如果我掌握了必要的能力,或许几年后我也有希望成为一个重要角色。
50年后,我从不同角度来审视当初,看到了自己并没有步入一个迅速发展的领域,却进入了一项长达一个世纪之久的研究弧线的中点,这条弧线从早期的欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)第一次散射实验,延伸到了目前欧洲粒子物理研究所的大型中子碰撞机,从似乎无关紧要的两位学生的研究练习,发展到了涉及数千人的一项长达十年之久、耗资数十亿美金来制造大型设备的国际项目。尽管开始是简单的,但终点也许就是技术上从未达到过的高精尖实验。
我把这个长达一个世纪之久的探索称作“弧线”,“上坡”或许更加贴切,因为我们沿着这百年的足迹不断前进、实验规模越来越大。但另一方面,我们也有下降的,我们的探测范围越来越小——从原子到原子核,进而质子、电子甚至夸克,一直延伸下去。我把我的加入看作不仅是时间上的中点,而且也是组织结构上的中点。那个时候,大学里面的单独小组就可以成功完成一个实验,计算机也在襁褓期,但已经可以用以分析了。
这个故事或许应该从113年前开始讲起,那年,亨利·贝克勒尔(Hei Becquerel)从铀矿中发现了放射性。这项发现暗示着一种前所未有的强大新能源的存在。两年之后,玛丽·居里(Marie Curie)和他的丈夫皮埃尔(Pierre)发表了他们的发现:放射性是铀和其他材料的原子属性。很快,在英国剑桥工作的年轻新西兰人卢瑟福(Rutherford)发现了这种放射性有两种成分,他起名做阿尔法射线和贝塔射线。但我却将这段“弧线”的起点放在1909年,那时,有两位物理学家在为卢瑟福工作,当时,曼彻斯特一位有成就的教授开始敦促一项新的实验,他们使用阿尔法粒子轰击一小块金箔,而这种阿尔法射线和卢瑟福10年前发现的射线一样。自从这次革命性的实验之后,物理学家们便开始使用越
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