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说到夸克模型、提到夸克模型之父,马上想到的就是美国物理学家、诺贝尔物理奖获得者默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann,1929.9.15-2019.5.24)。实际上还有一位几乎没有什么名气的学者乔治·茨威格(George Zweig, 1937.5.30-)。在早期夸克模型理论研究中,乔治的实际贡献和水准与默里·盖尔曼不遑多让。令人惋惜和感慨的是,彼时年轻有为的乔治不仅没有因此获得什么奖励,而且备受打击、歧视甚至各种侮辱,最终被迫离开了他念念在兹而彼时方兴未艾的粒子物理研究领域。
或许是因为没有什么名气,关于乔治·茨威格的公开信息并不多。我们知道他生于1937年苏联时期的莫斯科,是一位俄罗斯裔犹太人。乔治于1959年在密西根大学本科数学专业毕业,在密西根大学里这位数学系的学生却选修了物理系的多数课程。随后他去了加州理工学院,于1964年获得博士学位。在加州理工学院,他的博士论文指导教师是理查德·费曼 (Richard Feynman,1918.5.11-1988.2.15)。
乔治的博士论文答辩刚刚结束,就带着博士学位和激进的想法来到CERN(欧洲核子研究组织、世界最大型的粒子物理实验室)的理论组做博士后,结果很快便与那里的体制发生了正面碰撞。由于乔治在CERN属于级别比较低的那种博士后,CERN理论组的领导对他还没有什么感觉。可是,乔治刚来就写了2篇文章要投稿,稿件的内容是很激进的,特别是自然界里存在分数电荷这种提法,与彼时深入人心的电荷量子化概念格格不入, 而且当时按照CERN的规定,在那里工作的科学家应优先将论文投稿给欧洲的专业期刊。然而,乔治坚持将论文投稿给美国的《物理评论》(Physical Review)。这一做法使他受到了来自CERN理论部主任莱昂·范霍夫 (Léon Van Hove)的反感。
根据乔治的自述,彼时乔治在CERN的工资、人头费和论文发表费是美国方面提供的,不过CERN的东西只能发表在欧洲期刊上。乔治不会打字,想请理论部的秘书法贝热夫人 (Madame Fabergé)帮忙打印论文时,法贝热夫人很有礼貌地拒绝了,说范霍夫主任不让她打印乔治的任何论文。乔治曾在CERN申请并已经安排的相关讨论报告会也被范霍夫主任取消了。四年后,范霍夫与一位荷兰同事合著了一本关于夸克模型的书,其中收录了多篇相关文章,但乔治的两篇CERN预印本未被纳入。乔治后来将此视为范霍夫“蓄意且系统性地将我的工作排除在公众视野之外”的行为。现在看,范霍夫的行为构成了对年轻学者学术表达的实质性限制,确实剥夺了年轻学者的学术表达空间。乔治也没有完全束手就擒,他做了两个预印本在CERN散发。
就在乔治在CERN的论文发表陷入僵局的同时,大洋彼岸的盖尔曼却顺利地将类似的想法送上了期刊。盖尔曼的论文在1月4日寄给欧洲期刊(Physics Letters)编辑部,2月1日就见刊了,这篇论文很短,只有2页纸。当时盖尔曼把他的夸克看作一种数学结构而非物理实体。相比之下,乔治的两篇论文都很长(第一篇文章26页,1月17日出现;第二篇则长达80页,2月21日出现),他提出的ace (对应于盖尔曼的夸克)是物理实体,其他方面两者概念则有许多相似之处。茨威格曾将论文投向美国的《物理评论快报》(Physical Review Letters),但未能通过审稿或被拒稿。也有说法称,CERN的投稿限制使其论文甚至未能进入正式评审程序。他最终放弃了发表努力,最终没有在正规期刊上发表他的伟大创新成果。夸克模型的核心思想是,当时已知的数百种强子(如质子、中子)并非基本粒子,而是由更小的、携带分数电荷的粒子所组成。这一想法在1964年显得极为激进,因为它直接挑战了“电荷是量子化的”这一长期信条。
这里暂时离题,说几句乔治与盖尔曼的关系和彼时状况对于读者可能有一定帮助。盖尔曼当时已经是国际知名学者、加州理工的教授。乔治在加州理工读书的初期,乔治曾一度希望跟随盖尔曼读学位,盖尔曼因为学术休假而把乔治推荐给费曼。因此乔治与盖尔曼也有某种程度的师生名分。在博士论文致谢里,乔治也感谢了盖尔曼,盖尔曼是一位具有创新精神和重大贡献的著名学者。盖尔曼坚持将夸克视为一种数学结构而非物理实体,在当时是更具可辩护性的立场,因为分数电荷的粒子从未被直接观测到。两人之间的分歧,部分源于对“物理实体”定义的不同理解。两人在六十年代确实是学术上的竞争者,盖尔曼对乔治将夸克视为真实粒子的做法持批评态度,“具体的夸克模型”(concrete quark model)在当时的学术讨论中带有明显的贬抑色彩。多年之后的2010年,乔治在盖尔曼80岁庆祝会议上,做了报告《关于默里与夸克模型的回忆》,表明乔治与盖尔曼之间虽有分歧,不过内心深处是相互认可的。
一直到现在,乔治关于夸克模型的成果主要还是那两篇预印本论文。当时他的这种做法其实还不算”民科”之举,毕竟乔治师出名门,不过收获的反馈则与那些游离于主流学术体系之外的探索者颇为相似,没有任何人支持他的学术观点,有的只是蔑视或讽刺。例如,虽然盖尔曼提出了夸克模型,不过他批评乔治的模型为”具体的夸克模型(concreate quark model)”或”天真的夸克模型(naïve quark model)”, 具有明显的贬损意思;他的导师费曼也不认可乔治的观点。乔治这次论文受阻严重影响了他的学术发展。他后来尝试去大学工作而未果,只得十分郁闷地离开了粒子物理领域。1969年他转到神经生物学、后来转到了金融领域。
乔治的遭遇令人唏嘘。明明夸克模型是突破性的创新成果,盖尔曼成了夸克之父,乔治则几乎相当于被逐流放。手里拿着同样的成果(乔治的工作可能更系统),乔治在CERN的困境与盖尔曼的顺遂形成了鲜明对照。公道安在?然而,这或许就是生活和现实的残酷。多年之后的几个慰籍是,费曼在1977年提名乔治和盖尔曼为诺贝尔物理奖的候选人(据多个来源称,这也是费曼终生中唯一的一次提名,彼时夸克模型已经深入人心);1981年获得麦克阿瑟奖(MacArthur Fellowship)、1996年当选美国国家科学院院士(NAS Member)、2015年获得樱井理论粒子物理学奖(J. J. Sakurai Prize)。
青山遮不住,毕竟东流去。当时那些是是非非的人事俱往矣。然而乔治·茨威格今尚在!老天给了他一分煎熬,大概也补偿了一些福分。那些折磨过他的上级、同事和同行,绝大多数已经作古,乔治还能讲话。例如2013年10月他受邀重返CERN,做了 “Concrete Quarks: the Beginning of the End”(具体夸克:终结的开始) 的学术报告会(Colloquium),回顾了夸克模型从1964年被提出,到最终被物理学界接受的过程。他受邀访问标志着他与CERN之间的和解,使得他有机会讲述自己的故事,而他使用的“具体夸克”(Concrete Quarks)一词,也算是回应了盖尔曼当年对他的贬称。
在粒子物理学的黄金时代发生的这桩曲折旧事,折射出有些技术官僚的傲慢与偏见,当事人处事不够灵活也是悲剧的因素之一。这段历史留给后人的教训,或许不仅仅在于“假如茨威格当初如何抉择”,更在于学术团体在面对颠覆性创新时如何在不扼杀创新的前提下建立合理的评价机制。这对于今天的我们、特别是年轻一代学者,或许有一定启示。
祝乔治·茨威格健康长寿——愿历史的补偿,终究不辜负那些走在时代前面的探索者。也愿今天的年轻学者们在面对体制惯性时,能多一份坚韧,也能多一份被善待的幸运。
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