粒子|粒子物理学一生的信徒:诺奖得主维尔特曼去世,享年89岁

在科普图书《神奇的粒子世界中》 , 1999年诺贝尔物理学奖获得者马丁努斯·维尔特曼(Martinus Veltman)写道 , 如果说 , 20世纪前半叶由相对论和量子力学所主导 , 那么毋庸置疑 , 后半叶的明星就是粒子物理学 。 其他诸如超导领域的发现 , 都只是宽度上的 , 而非深度上的 , 不足以改变我们理解自然本质的方式 。
诺贝尔奖网站显示 , 这名荷兰物理学家已于1月4日去世 , 享年89岁 。
维尔特曼的物理人生就始于一本关于相对论的科普图书 。 在他的青年时代 , 欧洲鲜有人研究粒子物理 , 维尔特曼却笃定地选择了这个方向 , 几乎凭借一己之力在荷兰创立了自己的粒子物理明星团队 。

粒子|粒子物理学一生的信徒:诺奖得主维尔特曼去世,享年89岁
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现代物理学认为自然界存在四大基本力 , 分别是引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用 。
1960年代 , 格拉肖、萨拉姆和温伯格三人提出了电弱统一理论 , 认为电磁力和弱相互作用其实本质上是同一种相互作用 。 在宇宙早期只有弱电相互作用 , 随后因冷却而能量下降 , 才分化成了两种基本力 。 这一理论也预言了携带弱电力的W和Z玻色子的存在 。
不过 , 这一理论一开始并未收获重视 。 它产生了无穷多的无意义表达式 , 似乎不太可能用于进行精确的计算 。
直到1970年代早期 , 维尔特曼与他曾经的天才博士生杰拉德·霍夫特(Gerard’t Hooft)一起提出并检验了一种深入阐明弱电相互作用的数学理论 , 用弱电统一理论计算粒子的性质才成为可能 。
1983年 , 欧洲核子中心(CERN)的大型正负电子对撞机上首次探测到了W和Z玻色子 , 实验值后来被发现与计算值相符合 。 格拉肖三人从而斩获1979年诺贝尔物理学奖 , 维尔特曼师徒则共享20世纪的最后一个诺贝尔物理学奖 。
在维尔特曼诙谐的自述里 , 我们能读到一段波折而执着的科学人生 。
1931年6月27日 , 维尔特曼出生在荷兰南部一个名为瓦尔维克的小镇 , 父亲是当地小学的校长 。 二战期间 , 由于瓦尔维克靠近前线 , 他在盟军的炮火中度过了童年 , 并培养出了一样危险的兴趣爱好:拆开哑火的坦克炮弹中提取火药 。
此外 , 就是电子产品 。 德国人没收了几乎所有的收音机 , 他爱去当地的水管工家里免费帮工 , 学到了电子学知识 。
维尔特曼的语言能力很差 , 勉强通过了要求三门外语的高中毕业考试 , 分数很低 。 但在高中物理老师的强烈建议下 , 他父母还是送他去了90分钟火车车程的南乌德勒支大学 。 维尔特曼后来说到 , 许多物理学家的科学生涯都归功于一名高中好老师 。
那时候 , 许多优秀的物理学家要么被杀 , 要么离开了荷兰 , 大学教育状况很糟糕 。 维尔特曼度过了平庸乏味的三年 , 毕业后一度以打字和推销勉强度日 。 “我无法把东西卖给任何人 , 事实上 , 这句话后来对于我的科学生涯来说也是一贯正确的 。 ”
后来 , 维尔特曼偶然发现了一本关于相对论的畅销书 , 很是兴奋 , 就跑去理论物理研究所大费口舌 , 要到了一本爱因斯坦的著作 。
1955年 , 他在阿姆斯特丹的范德华实验室找到了一份助理工作 , 主要任务是管理图书馆 。 不过 , 他对范德华实验室的主要研究方向统计力学从未感到丝毫兴趣 。 维尔特曼曾经嘲讽道 , 你们把所有有趣的东西都平均掉了 。
1959年 , 服完两年兵役以的维尔特曼“年事已高”(27岁) , 但还是被好心的莱昂·范霍夫(Leon Van Hove)接收为了博士生 , 开始真正的理论研究 。 他还是想做当时欧洲鲜少有人问津的粒子物理学 。
1959年的春天还有一段历史的戏剧性插曲 , 他去了爱丁堡的一所学校 , 遇到了当时还是学生的格拉肖 。
1960年 , 范霍夫出任欧洲核子中心理论部主任 , 维尔特曼追随他去了瑞士日内瓦 。 在那里 , 他完成了关于不稳定粒子的研究论文 , 老师带着维尔特曼穿着燕尾服、打着白领结参加了博士毕业庆典 。
很多年后 , 维尔特曼发现这一幕其实是斯德哥尔摩颁奖典礼的预演 , 只不过他的角色从被老师带着的学生 , 变成了带着学生的老师 。
在欧洲核子中心 , 维尔特曼的另一关键经历是近距离接触了中微子实验 。 后来 , 他一直深信实验对于物理学进步的重要性 。 “实验能让我认识到什么是重要的 , 哪些是好人 。 所有的理论学家都应该有这样的经历 。 然而 , 这在如今已经不切实际 。 这些实验已经成为涉及数百名物理学家和大量工程的宏大事业 。 现代实验家往往是经理人而非物理学家 。 ”
1966年 , 维尔特曼回到乌德勒支 , 继任范霍夫的理论物理教授职位 , 从零开始建立粒子物理研究团队 。
1968年4月 , 维尔特曼迎来了学术生涯的转折点 。 当时 , 他正在洛克菲勒大学进行为期一个月的访问 。 在那所安静的校园里 , 维尔特曼开启了后来赢得诺奖的发现之旅 。
他在乌德勒支培养出了包括霍夫特在内的几个优秀学生 , 团队的名声逐渐响亮 。 当然 , 维尔特曼有很多一些学生后来是在别的领域做出了成绩 。 这令他相信 , 理论物理学是一门很好的学科 , 它的科学方法在现代社会的许多岗位上都有用 。 “如今银行界满是粒子理论家 。 ”
然而 , 在合作解决了电弱相互作用模型的重正化后 , 维尔特曼却与风头正盛的学生霍夫特日渐疏远 。 1980年 , 维尔特曼受邀前往密歇根大学休假一年 , 最终因为种种原因选择了留居美国 。
此后 , 他曾在费米国家实验室、斯坦福直线加速器中心、布鲁克·海文国家实验室担任职位 。
维尔特曼曾引述海外荷兰人常说的一句俗语:“宁思乡 , 不回乡 。 ”不过 , 在退休后 , 他还是带着妻子回到了1981年离开的荷兰比尔托文镇 , 与老朋友和亲人们团聚 。 不过 , 他们的孩子们留在了美国 。 维尔特曼觉得 , 他们不适合在荷兰生活 , 下雨天太多了 。
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