王飞跃的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/王飞跃

博文

黑洞真子与平行世界 精选

已有 13105 次阅读 2008-4-21 12:47 |个人分类:随思走笔|系统分类:人物纪事

十五日晨读Slashdot发来的新闻时,倒数第三条引起我的注意:当代著名的物理学家,黑洞一词的提出者,John A. Wheeler逝世,终年96岁。消息如下:
 
            Physicist John A. Wheeler is Dead at 96                      
   http://science.slashdot.org/article.pl?sid=08/04/14/188227
 
"Eminent physicist John Archibald Wheeler has died from pneumonia at the age of 96. The coiner of the terms 'black hole' and 'wormhole,' Wheeler popularized the study of general relativity, and advised a distinguished list of graduate students including Kip Thorne and Richard Feynman. Other work included a collaboration with Niels Bohr to develop the 'liquid drop' model of nuclear fission. Max Tegmark, a cosmologist at the Massachusetts Institute of Technology, said of Dr. Wheeler, 'For me, he was the last Titan, the only physics superhero still standing.'"
 
“大学里为什么要有学生?那是因为老师有不懂的东西,需要学生来帮助解答。”Wheeler的问答曾给我留下深刻的印象。物理不是我的专业,但对Wheeler是当代物理学界最后的一位“巨人”深有同感,是不是“超级英雄”就不清楚了。使我感到遗憾的是,报道中未提Wheeler与“多重世界”或“平行世界”量子理论的关系,在他的“杰出学生”举例中,也未提更富有传奇色彩的Hugh Everett III。尽管当代“多重世界”的杰出研究者Max Tegmark教授在报道中出现,但他对Everett和“多重世界”却未提及。当然,这纯属我的偏见,多半是因为自己正在挣扎着凑时间结束《休斯 ? 爱沃瑞特和平行世界》一文的写作之缘故。

 
       其实,WheelerEverett的关系,不论是从专业还是从私人的角度,一定程度上,折射出了Wheeler的处世哲学和为人准则。
 
1954年秋季学期,Everett从普林斯顿的数学系转到物理系,兴趣也从博弈论转入量子力学。最初的导师是Frank Shoemaker,后来有人给他出主意:要想早毕业,最好把导师换成John WheelerWheeler曾做过量子力学大师波尔的博士后,后来与波尔合作研究核裂变,并成为“曼哈顿项目”的主要科学家。根据Everett后来的回忆,差不多是在1954年底,Everett带着自已关于量子力学的想法找到Wheeler,对他说:“Hey, how about this, is this the thing to do?就这样,Everett成为Wheeler的研究生,最初博士论文的题目是“Correlation Interpretation of Quantum Mechanics”。1955年夏,Everett将他关于量子力学的想法总结成文,由Nancy Gore打字成137页的初稿,即所谓的“长稿”。一年后,Gore也变成Everett夫人。
 
 在不到一年的时间里,EverettWheeler提交了三篇短文。第二篇文章“Probability in Wave Mechanics9页纸长,文中Everett提出了“爱沃瑞特主义(Everettism)”的最初表述:“测量时观察者的分裂(Splitting of the observer at each measurement)”,就像“生命之树(life tree)”的分枝过程那样。Everett意识到必须澄清这一“美丽物理(Beautiful Physics)”的哲学含义,而Wheeler对此的评语是:“Split? Better words needed.”,显然有不同的看法。当Everett进一步把他的概念形象地比喻成分裂“an intelligent amoeba with a good memory”的过程时,Wheeler对此写下:“This analogy seems to me quite capable of misleading readers in what is a very subtle point. Suggest omission.1955921日,WheelerEverett写了一个note,认为前两篇文章都是重要的工作,第一篇已可送出去发表,但第二篇,他是“frankly bashful about showing it to Bohr in its present form”。尽管与波尔的理论不同可能使Wheeler有些为难,但多半还是其哲学的含义在作怪,因为Wheeler认为文章“subject to mystical misinterpretations by too many unskilled readers”。看来,Everett的理论在当时是太超前了(其实现在也差不多)。
 
      Everett认为Wheeler想让他在1956年春做论文答辩,可当时Everett怕被征入伍,希望拖些时间。答辩还是延后了,可能是Wheeler离开PrincetonLeiden大学短期就任Lorentz讲座教授的缘故(19561月至9月)。多半是由于Wheeler的推荐,19564月,Everett离开学校,加入五角大楼刚组成的“武器系统评估小组(WSEG)”的科技核心团队,开始他充满军事秘密的传奇生涯。当时,为了避开对政府雇员的工资限制,从而可以高薪雇用杰出的科技人才,WSEG表面归属民间的研究组织“国防分析研究所(Institute for Defense Analyses)”。
 
      195731日,Everett提交了他的36页纸的博士论文《On the Foundations of Quantum Mechanics》。在论文的脚注中,Everett写到:“希望修改过的文字能够避免所有的误解或模糊不清的地方只能是一个奢望(It would be too much to hope that the revised wording avoids every misunderstanding or ambiguity)”。物理学家Bryce DeWitt后来追述了Wheeler是如何与Everett坐下来,并“准确地(precisely)”告诉他去掉1956年“长稿”中的那些内容,从而形成最后的“短稿”。对此,DeWitt意味深长的说了一句:“Various conclusions can be drawn from this”。Everett的成名之作“'Relative State' Formulation of Quantum Mechanics”(Reviews of Modern Physics, vol. 29, No. 3, July, 1957, pp. 454-462)与他的博士论文基本相同,由DeWitt负责编审出版。DeWitt甚至认为此文基本上是Wheeler写的,尽管Wheeler为该文还专门写了3页纸的评述(Reviews of Modern Physics, vol. 29, No. 3, July, 1957, pp. 463-465)一起发表,但DeWitt仍觉得还是“长稿”更清楚更全面地表述了Everett的思想。
 
       DeWitt认为Wheeler这样做的部分动机是希望不要因为自己学生的观点影响与导师波尔的关系。Wheeler在自己的传记中更清楚地了记述了Everett论文的修改过程。在自传中,Wheeler回忆他已感觉到Everett1956年论文初稿的深度,但“found the draft barely comprehensible. I knew that if I had that much trouble with it, other faculty members on his committee would have even more trouble. They not only would find it incomprehensible; they might find it without merit.”于是,“So Hugh and I worked long hours at night in my office to revise the draft. Even after that effort, I decided the thesis needed a companion piece, which I prepared for publication with his paper. My real intent was to make his thesis more digestible to his other committee members”。其实,与Everett的这段师生交往(1954-1957)也正是Wheeler自己最多产并极其有创造力的时期,其间他完成了一生中最重要的几样工作,包括量子泡沫的提出,还有始终未被爱因斯坦接受的“没有物质的物质”真子(Geon)概念。
 
      Everett的论文于1957310日送出评审,答辩之前得到了PetersenGroenewald和现代控制论先驱Norbert Wiener的评语。415日,Everett正式提交最后的答辩论文。答辩委员会由WheelerV. BargmannH. W. WyldR. H. Dicke组成。WheelerBargmann撰写了他们对论文的评价:“Everett's formulation of the problem and his solution were almost completely original”,并认为论文的结果“may be a significant contribution to our understanding of the foundations of quantum theory.”,因此推荐接受Everett的博士论文。口头答辩于423日举行,答辩委员会的结论是:“The candidate passed a very good examination. He dealt with a very difficult subject and defended his conclusions firmly, clearly, and logically. He shows marked mathematical ability, keenness in logic analyses, and a high ability to express himself well.
 
       Everett如此顺利地通过博士论文答辩,他关于量子力学“骇世听闻”般的原创而重要的工作没在答辩过程中引起争论甚至“风波”,使后来许多人感到不解。或许这是因为答辩委员会并不真懂Everett思想的实际意义的缘故,而Wheeler的权威和Everett当时的身份可能也起了一定的作用。不管怎样,Everett的理论接下来并没有引起物理学界的关注,说明当时答辩委员会没有把他的博士论文看得太重。
 
当时WheelerEverett理论的支持,或许多少与其“骇世听闻”有关。这可从后来Wheeler支持他另一学生Bekenstein的“疯狂”理论之理由可以看出:Bekenstein认为黑洞的视界面积正比于黑洞的熵,与霍金等人关于“黑洞无毛”的观点相悖,而当时几乎所有的黑洞物理学家都站在霍金一边,只有Wheeler支持Bekenstein,为什么?“这个想法足够疯狂了,所以它很有可能是对的。”好在最后事实证明Bekenstein的确是对的。
 
答辩和论文正式发表之后,什么也没有发生。尽管Wheeler后来曾一度把Everett与牛顿、马克斯韦尔和爱因斯坦相提并论,上世纪70年代著名的物理学家和科学史学家Max Jammer也把他称之为“本世纪保存最好的秘密之一(one of the best kept secrets in this century)”,但当时科学界还是选择了忽略Everett的工作。这一“不承认的沉默(silence of non-recognition)”使Everett感到极大的伤害,或许也是他答辩之后就远离物理研究的一个重要的原因。
 
1958年春,Wheeler在五角大楼与Everett会面,一起与George Pugh午餐,得知Everett已把精力转向计算机,并差不多为五角大楼所有的计算机编了程序。19591月,他还写信给Everett,介绍Michael May有关量子力学测量理论的工作,并邀请他5月到Princeton做学术报告。3月,在Wheeler的一再要求下,Everett与夫人同PetersenMisner一起,赴丹麦的哥本哈根,以期与波尔见面,因为Wheeler很想知道他的导师对他研究生的理论的看法。
 
Everett在哥本哈根待了6周,直到421日。波尔确实与Everett见了面,但已经75岁的大师不再愿意正正经经地讨论“任何新(奇怪的)提出的理论”,似乎并没有给Everett一个表述自己的机会。Everett后来对此的记忆也令人沮丧,根本不愿再提起。私下里,他的夫人对朋友说波尔拒绝与Everett谈起他关于量子力学的多重世界解释。这使Everett对物理的兴趣再遭重挫。
 
物理的损失由数学来补!万般无奈的期待中,就像科幻小说里常写的那样,EverettCopenhagen旅馆Osterport3页信纸上写下了关于把拉格朗日乘子用于优化问题的设想。5年后,这一思想成为创办著名的Lambda公司的核心方法和基础,Everett和他的同事也因此发了大财,走上了科学家与企业家并举的不归之路,并因此成了公认的应用数学家,以各种Everett算法著称,其名字甚至出现在美国中学的数学教科书中,居然与“Lagrange, Newton, Stirling, Gauss and Laplace”等数学大家并论。出于文人相轻的玩笑,有些数学家甚至认为把Everett仅仅作为一个物理天才就是对他的贬低。
 
当然,量子力学还不时回到Everett的生活。一次Everett面试来Lambda公司申请工作的年轻物理博士Donald Reisler,午餐之后,Everett十分羞怯地问起Reisler有没有读过他关于相对状态的论文。Reisler顿了片刻,吃惊道:“Oh my God, you are that Everett, the crazy one who wrote that insane paper. I had read it in graduate school and chuckled, rejected it out of hand, and went on with my straightforward business”。难怪后人对Everett能够顺利地通过博士论文答辩而大惑不解。
 
有趣的是,后来WheelerDeWitt在对Everett理论的态度上几乎是对换了角色。最初DeWitEverett的理论有许多反对意见,而Wheeler出面为Everett辩护。但自1970年起,DeWitt不断写文章介绍宣传Everett的理论,并将之称为“多重世界解释(Many Worlds InterpretationMWI)”。在DeWitt的帮助下,Everett博士论文的“长稿”终于在1973年秋得以发表,促使物理学家们重新想起Everett的存在。“不幸”的是,这也引起了科幻界的关注,有人更是声称他们早在Everett之前就有了同样的想法,而且科幻小说里anti-Everettian 远多于 pre- pro-Everettian
 
1977年春,Wheeler已转到DeWitt所在的德州大学澳斯汀分校任教,两人一起组织了一个关于人的意识和计算机的意识问题的研讨会,邀请Everett参加。Everett接受了邀请,携夫人女儿和儿子一家四口来到澳斯汀,这是Everett第一次也是唯一的一次与DeWitt见面。Everett在德州做了4个半小时的报告,其中一半是讨论Geoge Pugh的著作《The Biological Origin of Human Values》,因为它与Wheeler在德州所关注的问题相关:人的意识是否在确定物理学定理中起了关键性的作用?在这个问题上Everett不同意Wheeler的观点,WheelerEverett的看法也含糊其辞。
 
几周以后,在Misner的结婚纪念会上,Wheeler告诉Everett他在绝大部分时间里相信Everett的量子力学解释,但每月保留一个星期二来怀疑它。事实上,Wheeler的怀疑远比他说的严重。Everett的理论一直被称为Everett-and-Wheeler理论。几个月后,Wheeler在给同事的一封信中声明要与Everett的理论脱钩,要求把这个理论称为“Everett-and-no-more-Wheeler”理论。他明确地表明这一理论完全是Everett想出来的,并进一步说明:“Though I have difficulty subscribing to it today, I still feel it is one of the most important contributions made to quantum mechanics in recent decades and feel the credit for it should go where credit is due”。
 
后来,Wheeler还曾试图改变Everett的生涯。他向加州大学Santa Barbara分校的理论物理研究所(ITP)提出建立一个工作小组,专注测量的量子力学理论的研究。19797月,Wheeler写信给ITP的主任Douglas Scalapino,说Everett已告他同意重返物理学研究, 并赴ITP工作一段时间。但结果还是什么也没有发生,对Everett而言,这可能是在旧的伤口上又撒了一把新盐。自此之后,Everett极度避免再谈起他的物理学过去,直到1982719日去世,还不到52岁。
 
黑洞里的真子,终于走进了平行中的世界。但愿天国之上,师生二人能够相聚,并找到量子力学的最终解释。
 
       200841517日草编于CA1368、首都机场和CA983




http://blog.sciencenet.cn/blog-2374-22443.html

上一篇:关于识别图像造假的技术
下一篇:惠勒自传书评

1 王庆

发表评论 评论 (8 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-5-24 16:04

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007-2017 中国科学报社

返回顶部