溫伯格檢視原始碼討論檢視歷史
| 溫伯格 | |
|---|---|
| 出生 | 1933年 |
| 國籍 | 美國 |
| 職業 | 美國科學院院士、文學和科學院院士 |
| 知名作品 | 《廣義相對論與引力論》，《最初三分鐘》《終極理論之夢》 |
人物簡介
史蒂芬溫伯格1933年出生，1954年畢業於康奈爾大學，1979年因弱電統一理論與格拉肖和薩拉姆分享當年諾貝爾物理學獎。他是美國科學院院士、文學和科學院院士，英國皇家學會外籍會員，國家天文學會會員，美國哲學和科學史學會會員，美國中世紀學會會員。曾任美國軍備控制和裁軍機構顧問，美國防禦分析研究所顧問等職。他的《廣義相對論與引力論》《最初三分鐘》《終極理論之夢》等書曾風行世界 。
科學成就
在自然界中存在四種基本力:引力、電磁力、強力和弱力。多年以來，關於電磁力已有了很成功的理論，人們認為帶電粒子之間的相互作用是由於交換光子而產生的。但是按照這種解釋，不能正確地理解弱力。因為如果這樣，傳送弱力的粒子就應質量很大，而不象光子那樣靜止質量為零。另外，依據這種理論的計算總是包含無法理解的無窮大。1967-68年，溫伯格和薩拉姆各自獨立地提出了一種電磁作用和弱作用統一的量子場論，從而解決了這些問題。但是，他們的理論有一個不能令人滿意的局限性:它只適用於一類基本粒子。1970年，格拉肖將這一概念作了進一步推廣，證明了亞核粒子的某種數學性質(他稱之為粲)能夠使人們將電磁力和弱力之間的這種聯繫推廣到所有的基本粒子。溫伯格、薩拉姆和格拉肖的弱電統一理論預言:由於弱力的作用，當電子猛烈撞擊原子核後彈回時，檢測到的左旋電子和右旋電子的數目將會有明顯的差別。這種"宇稱破壞"，後來在斯坦福大學的直線加速器實驗中心確實被發現了。根據他們的弱電統一理論，除了存在電荷流的弱相互作用外，還應存在中性流的弱相互作用，即在反應過程中入射粒子和出射粒子之間沒有電荷交換。例如，p + e+ → p + e+。後來美國費米國家實驗室和西歐核子研究中心都在實驗中發現了他們預言的中性流。
弱電統一理論現已為許多實驗所證實，它使現存的四種基本相互作用實現了部分統一。統一場論是愛因斯坦繼創立相對論後畢生追求的目標，儘管弱電統一理論距離愛因斯坦所設想的包括引力場在內的統一場論還很遠，但終究使人類在揭示自然奧秘的征途中又前進了一大步。
學術生涯
博士畢業後，溫伯格分別到哥倫比亞大學(1957-1959)和加州大學伯克利分校(1959)做博士後，隨後成為伯克利的教師(1960-1966)。在此期間他研究過粒子物理中的許多課題，包括量子場論的高能行為，對稱性破缺，π介子的散射，紅外光子和量子引力。同時他還發展了導出量子場論的方法，這些方法成為後來他的著作《場的量子理論》的第一章。並且著手寫《引力與宇宙學》。這兩本書，特別是後者，是在各自領域最有影響力的教材之一。
1966年，溫伯格離開伯克利，接受了哈佛大學提供的講師職位。1967年他成為MIT的客座教授。正是在MIT的這一年裡，溫伯格提出了統一電磁作用和弱相互作用的模型，其中他把弱相互作用的中間玻色子的質量來源歸於對稱性自發破缺，從而解決了質量項破壞規範對稱性的問題。這一模型的重要結論之一是必須存在希格斯粒子。溫伯格的模型現在稱為電弱統一理論，它與格拉肖在1961年提出的模型具有相同的結構。這兩個模型都預言了當時尚未發現的輕子之間的相互作用，現在稱為中性流，通過Z0傳播。1973年實驗上發現了Z0，驗證了電弱統一理論。溫伯格提出這一理論的文章是到2010年為止粒子物理中引用率最高的理論文章。
在這個輝煌的成果之後，溫伯格在粒子物理中的許多方向繼續研究，包括量子場論，引力，超對稱，超弦和宇宙學，以及一個稱為Technicolor的理論。
1967年之後，基本粒子理論的標準模型在許多人的努力下逐漸發展起來。其中電弱統一理論由溫伯格，謝爾登·格拉肖和阿卜杜勒·薩拉姆一起完成，它與描述夸克之間強相互作用的理論相容，形成了一個整體的理論。1973年溫伯格提出了標準模型的一個不含有希格斯粒子的修改理論。
1973年溫伯格成為了哈佛大學的希金斯教授。
1979年溫伯格提出了對量子場論重整化的現代觀點，認為所有的量子場論都是有效理論，並且改變了對以往理論(包括他自己在1967年文章中提出的理論)的看法，提出合理的量子場論都應該是可重整的。這個觀點開闢了一系列有效理論的發展，包括量子引力，低能QCD和重夸克有效場論，它在目前的研究中仍然有相當的吸引力。
1979年，在發現中性流-即發現Z玻色子-六年之後，以及在1978年實驗驗證了由於Z玻色子與電磁作用混合引起的宇稱破缺的一年之後，溫伯格和格拉肖，薩拉姆一起獲得了當年的諾貝爾物理學獎。
1982年溫伯格作為一個基金會的科學部主席來到德州大學奧斯汀分校，並且成立了該物理系的理論組。
2008年，溫伯格在1976年提出的一種新的強相互作用(被李奧納特·蘇士侃稱為Technicolor)再度成為熱點，因為LHC計劃開始運行，它作為排序問題的一個解決問題有可能被觀測到。
溫伯格是擁有最高的一些研究效應指標的的頂尖科學家，例如H指數和創造力指數，這充分證實了他的影響力和重要性。
除了他的科學研究，史蒂芬溫伯格已經成為突出的科學發言人，在國會出庭作證支持超導對撞機的、寫文章為紐約書評、各種講座，並給予科學史更大的意義。他書上寫的公眾科學相結合傳統上認為歷史和科學哲學與和無神論的典型科學普及。溫伯格是一個主要參與者，什麼是所謂的科學戰爭，站在保羅 R?格羅斯、諾曼萊維特、阿蘭索卡爾、劉易斯沃伯特、理察道金斯，一邊爭論艱苦的現實主義的科學知識和科學知識，反對建構主義提出了這樣的社會科學家斯坦利羅諾威、巴里巴恩斯、大衛布魯爾、大衛邊緣、哈里柯林斯、史蒂夫富勒和布魯諾拉圖爾。溫伯格也很出名，他支持以色列。他寫了一篇文章，標題為「猶太復國主義及其文化敵手「來解釋他在這個問題上的觀點。溫伯格已經取消了前往英國的大學在英國的抵制，因為針對以色列。他解釋:「由於歷史的襲擊以色列的壓迫和侵略性和其他國家在中東和其他地區，抵制以色列表示道義上的盲目，這就是它很難找到任何解釋以外反猶太主義。「 他的觀點對宗教是在一次講話中表示，從1999年在華盛頓特區:「不管有沒有宗教的，善良的人可以表現很好，不好的人可以做壞事，但對於善良的人做壞事，這需要宗教。「 他還表示:「越了解宇宙，更多的毫無意義。「 他參加一個發言者超越信仰研討會。
直面挑戰
斯蒂芬·溫伯格不僅是一位傑出的理論物理學家，還是一位富於挑戰精神的作家，其影響超出了自身的專業範圍，而為哲學家、社會學家、文化學者及公眾所關注。遺憾的是，他在中國的知名度遠不如另一位斯蒂芬--斯蒂芬·霍金。
"一分鐘" 科學史上的"一分鐘"
"既然宇宙起源於一次大爆炸，那麼在大爆炸之前發生了什麼呢?"在原本不可思議、莫測高深的宇宙大爆炸理論變得日漸時髦的今天，這個問題也就成了一個為普通人所關心的問題。
任何一門艱深的專業理論在變得無比時髦的同時，必定會受到廣泛的誤解。熱寂說是如此，大爆炸理論也是如此。但碰巧有那麼一回，提出這個外行問題的不是別人，而是一位有權有勢的人。
在溫伯格的文集《科學反擊文化敵手》中，就講述了這樣一個略顯尷尬的場面:提問者是當時的美國副總統戈爾，回答者是包括溫伯格在內的一群頂尖的物理學家。時間是1992年。當時的形勢是，他們試圖遊說戈爾撥錢(83億美元)建造一個龐然大物--一台超級粒子加速器，僅對撞環部分，直徑就達到87.1公里!
本來，以這群精英中的精英的才智，回答它應該是區區小事。
"呵呵，副總統先生，你問得很好!但……這個問題是沒有意義的，就像問在絕對零度以下會發生什麼一樣。"
像這樣的回答似乎有點兒粗魯，或者說不夠厚道。其實有時候，在特殊的場合下，對付外行提出的外行問題，這種快刀斬亂麻的方式不失為一種有效的策略:雖然不能解惑，卻能使其繼續保持某種神秘感乃至敬畏感。
但他們沒有採取這個策略，而是用一種更禮貌、更專業的方式去回答這個問題。有趣的是，幾年後就連溫伯格本人也不記得是如何回答的了。但有一點是肯定的，戈爾先生聽了一頭霧水。
這或許就是科學史上的"一分鐘"啊!
奧地利作家茨威格曾用其生花妙筆描寫過歷史上的一個重要瞬間--滑鐵盧的一分鐘。滑鐵盧戰役打響後，拿破崙手下的一位手握重兵的元帥成了決定整個戰役命運的人，但這位元帥只思考了一分鐘，就做出了一個決定。
當然，把此一分鐘與彼一分鐘相比，肯定有諸多的不合適，況且這83億美元最後還需國會批准。但兩者的結局卻是相同的:滑鐵盧以拿破崙的失敗而告終，而這個擬議中的項目以物理學家的失敗而告終。
"那種支持最終變得不冷不熱，且這項工程也被國會取消了。"溫伯格在一條注釋中寫道，大概意識到這件事的重要性。
學術反擊 根據楊振寧的看法，20世紀的物理學有兩段好時光，一段是第一個1 / 4世紀，這是物理學的黃金時代，標誌是兩大革命性的理論--相對論和量子力學的創立;另一段是二戰之後的二三十年，大體上相當於第三個1 / 4世紀，這是物理學的白銀時代。在理論的革命性方面，白銀時代不能與黃金時代相比，但是這個時期，物理學家在核物理、固體物理、基本粒子構造、量子場論等方面取得了一系列的進展。而楊振寧和溫伯格都是隸屬於白銀時代的代表人物。
對於專業人士而言，溫伯格是基本粒子和量子場論領域裡的大家，在弱力與電磁力的統一方面，他走了一步很關鍵的妙棋;對於科學愛好者而言，溫伯格是一部關於宇宙起源的暢銷書《最初三分鐘》的作者;而對於很多人文學者而言，溫伯格是那位惹是生非並暴得大名的索卡爾的老師。
1996年5月，美國著名的左派雜誌《社會文本》發表了索卡爾在1994年11月投寄的一篇文化論文，作為物理學家的索卡爾隨即自我揭發，這是一篇胡言亂語、用一些時髦的學術詞彙(後現代理論)拼湊成的詐文，這一事件在整個西方知識界引起了軒然大波，並由此引發了兩個幾乎互不相干的領域--科學與人文之間的一場大爭論，即所謂的科學戰爭(science war)。具有諷刺意味的是，當《社會文本》的編輯決定發表索卡爾的詐文時，一個次要的考慮是，他是大名鼎鼎的溫伯格的學生。
《科學反擊文化敵手》共收有23篇文章，時間跨度15年，最後一篇是發表在1999年《泰晤士報文學增刊》上的書評，算得上是厚積薄發。但比時間跨度更廣闊的是領域跨度，溫伯格在文中表達了他對哲學、歷史、宗教、詩歌、戲劇、未來社會、科學哲學、生物學、物理學史等方面的看法。哈佛大學出版社2001年出版此書時，大概是為了好賣，起了這樣一個名稱Facing Up? Science and Its Cultural Adversaries(可直譯為"直面:科學及其文化敵手們")，這個略具攻擊性的書名並不確切，其中只有7篇涉及到所謂的Cultural Adversaries。
毫無疑問，溫伯格會堅定地站在索卡爾一邊，倒不是因為索卡爾是他的學生，也不僅僅是因為他們都是搞理論物理出身的，而是因為一種更深刻的共同經驗，亦即最基本的近代自然科學方法的訓練和薰陶。甚至在文體上，他們的喜好也是相同的，都熱愛那種精確、明晰、樸素的文風--但凡受過自然科學訓練的人，這幾乎是一種天然傾向。
對索卡爾的支持，溫伯格不光是停留在口頭上，年過耳順的他親自在報刊上撰寫評論文章。發表在《紐約書評》上的《索卡爾的惡作劇》便是此類文章之一，這篇總的調子看似溫和的文章不但使溫伯格立刻進入到論戰的最前沿，而且還顯示了其性格中嚴厲的一面，他比索卡爾更進了一步，認為這種思潮不僅危及科學本身的健康發展，甚至還會危及人類的文明(雖然是含蓄地指出這一點)。
在很多場合下，溫伯格都顯示出了這種嚴厲性，常常給人以"嚴厲一擊"，而他所謂的"文化敵手們"也不僅僅是那些擅自闖入科學領地並大肆踐踏的文人們。
非社會建構 即便是在物理學中，溫伯格也處於一個相當特殊的位置--基本粒子領域。這個位置不但造就了溫伯格的物理思想，對於其一般的科學思想(譬如廣義的科學方法)乃至世界觀和哲學觀的形成，也是有影響的。
溫伯格反對科學是一種社會建構，即便部分地是一種社會建構，也是錯誤的。這個時候他所代表的是科學界的主流觀點。
而當溫伯格以逼近不動點現象為例進行說明時，則顯示出了物理學領域的經驗對他的影響。
"物理學理論就好像是一些吸引我們走向它們的不動點，起點可能由文化決定，過程可能受個人哲學影響，可是不動點仍然在那裡。那是任何物理理論都會朝着它們運動的某種東西:一旦我們到達那裡，我們就會知道它，然後停下來。"此刻，在逼近的過程中諸如此類的影響已經被清除掉了，"除了像我們所用的數學符號那種不重要的東西外，我們現在所理解的這些物理規律僅僅是對實在的一種描述。"
對於哲學，溫伯格表示自己是一位快樂的門外漢，不喜歡閱讀自亞里士多德、阿奎那直至現代的大多數哲學著作。實際上，他跟他的同行們一樣，骨子裡就不相信這種哲學能夠提出、當然更談不上解決任何有意義的問題。他一方面瞧不起這類"醉漢的胡言亂語"(愛因斯坦評黑格爾語)，另一方面卻又希望哲學中的雜交水稻--科學哲學能夠給科學帶來某種實在的幫助。當他以物理學家的謹慎和嚴厲來檢驗這些思想時，卻發現經常是失望遠大於希望。
由於庫恩的研究成果及其所發明的術語諸如"範式"、"不可通約"等對後現代主義的濫觴影響甚廣("在這方面我的朋友庫恩要負責任")，他便對他的科學哲學做了一番研究，得出了一個值得廣而告之的結論:只有當科學中的革命達到從前科學(亞里士多德學說)到現代科學在認識自然的某些方面的轉變程度，科學革命才似乎符合庫恩的描述。牛頓力學的誕生是一個大的範式轉變，從那以後，我們對運動的認識就沒有符合庫恩所描述的轉變。
還原論者 1974年，乘着基本粒子理論取得階段性勝利的東風，溫伯格在《科學美國人》雜誌上意氣風發地寫道:"人們持久的希望之一就是，找到幾條簡單而普遍的規律，來解釋擁有其全部外在複雜性和多樣性的大自然為什麼會如此。此時此刻，我們所能得出的最接近大自然的統一觀點是按照基本粒子及其相互作用來描述的。"
以我個人的愚見，溫伯格的意思大概有兩點:第一點是希望找到幾條最基本的規律來解釋宇宙間的所有現象，即要圓一個"終極理論之夢"(他本人就寫過這樣一本書);第二點則規定了實現這一"宇宙大夢"的方向，即從更微觀而非更宏觀的層面上去解決，且宏觀層面的事情最終或原則上都可以還原到最微觀的層面上。
這一回，輪到溫伯格受到嚴厲一擊了。這是物理學家思維方式的一個可怕的例子，恩斯特·邁爾(Ernst Mayr)如此評論道。邁爾是哈佛大學著名的生物學教授，是進化論"綜合學說"的創始人之一。儘管溫伯格是他的老朋友，但他一點也不客氣(呵呵，跟溫伯格一樣嚴厲)。
在獲悉邁爾的批評後，溫伯格在態度上似乎有所鬆動，認為《科學美國人》上的那段話不過是些老生常談，況且愛因斯坦也曾說過類似的話(這個古老的夢想至少應該追溯到牛頓那裡)。他斷然拒絕邁爾贈給他的那頂"不折不扣的還原論者"帽子，謙虛地表示自己只是個"折衷的還原論者"。
但從溫伯格所做的辯解中("我願意努力闡述基本粒子物理學何以比其他物理學更基本")，我們仍然可以發現，他其實一點也不"折衷"。
邁爾對當代生物學的各個分支有着深刻的理解，著有《生物學思想發展》一書，大概是最有資格攻擊溫伯格的少數人之一(在這少數人中，應該包括凝聚態物理學家菲利普·安德森，安德森早在1972年就在《科學》雜誌上發表挑戰還原論的文章，文章的標題More is different後來成了一句名言，可直譯為"多了就是不一樣";順便說一句，安德森也是反對超級粒子加速器項目的主要人物之一)。物理學與生物學，這是20世紀最具活力，同時也是對人類生活的影響最為深遠的兩大學科，但《終極理論之夢》的作者與《生物學思想發展》的作者並沒有形成類似愛因斯坦和波爾那樣持久、熱烈、面對面的思想交鋒和碰撞，應該是科學史上的一大憾事。
史學家 英國作家喬伊斯在寫作小說《尤利西斯》時，需要藉助一個古代範例(荷馬的《奧德賽》);溫伯格在敘述他一生中最重要的發現時，也需要藉助一個範例，他所藉助的是愛德華·吉本，在一切說英語的國家中最偉大的歷史學家。
1764年10月，27歲的吉本來到羅馬遊歷，雖然胸中懷有某些含糊的想法，卻又不知道自己到底要幹什麼。在到處都是古蹟、遺址和傳說的羅馬城，吉本墜入了一種如痴如醉般的反常情緒中。10月15日傍晚，當他坐在羅馬議會大廈遺址上沉思默想，忽然聽到赤腳的托缽僧正在朱諾神廟唱着晚禱，情緒的醞釀到達了頂點，靈感之光就在這時閃現了:在他的內心第一次產生了要為羅馬帝國的這座"永恆之都"撰寫一部衰亡史的念頭。
"那是在馬薩諸塞的劍橋大學，當時我正開着那輛紅色的卡瑪洛，在駛往我在麻省理工學院物理系辦公室的途中，我忽然產生了有關這項我最著名的工作的想法。"溫伯格模仿起吉本來，但用的不是吉本的文風。對於科學家而言，吉本的那種澎湃洶湧的文體過於華而不實了，既不精確，也不節制。
吉本的靈感更像是一種感召，他所接受的是命運之神的眷顧;而溫伯格的靈感則是對問題的思考積累到一定程度，豁然開朗，產生突變的結果。
溫伯格最著名的工作，就是在所謂的電弱統一理論方面，該理論把自然界中四種最基本的力的兩種--電磁力和弱力統一起來了。在靈感出現的兩個星期後，溫伯格就完成了他的論文，一篇簡短的論文。而對于吉本，從最初的靈感到《羅馬帝國衰亡史》的最終完成，需要長達23年的時間。
但這並不意味着科學上的成果要來得容易些。從溫伯格1954年去哥本哈根大學讀理論物理專業的博士，到1967年建立電弱統一理論，其間用了13年的時間;而從理論的發表，到它最終被實驗證實--得到了1978年斯坦福大學直線加速器中心的一項關鍵實驗的有力支持，又用了11年的時間。
作家 溫伯格先生有着廣博的人文知識，獲得過劉易斯·托馬斯獎(以《細胞生命的禮讚》的作者命名的這個獎，是專門用來獎勵科學家中的作家的)，並因此被人稱為詩人科學家，但以我個人的眼光，在溫伯格身上，藝術更多的是一種修養，而非氣質。在比他年歲稍長的費曼身上，這種氣質要明顯些。不過在這裡，我更願意作一個嚴厲的比較--把他與誰都知道的愛因斯坦作比較，並讓他相形見絀。並不是因為愛因斯坦會拉小提琴，而溫伯格不會，我所指的是某種心靈深處的東西，這種東西不僅通過文字，也通過行為反映出來。愛因斯坦本人在為其傳記寫序時就曾說過這樣的話:
"為作者所忽視的，也許是我性格中那些非理性的、自相矛盾的、可笑的、近乎瘋狂的方面。這些東西似乎是那個無時不在起作用的大自然為了它自己的取樂而隱藏在人的性格中的。"
在溫伯格那裡，這種"可笑的、近乎瘋狂的方面"要少得多。這也可以從一個他與一位詩人的爭論中看出來。這位詩人叫安東尼·赫克特，詩寫得怎樣我不知道，但顯然，他擁有一顆像詩人一樣的叛逆之心。當溫伯格聲稱自己活得幸福時，詩人則用叫板的口吻提醒道，他希望溫伯格這樣說是出於口誤，因為古希臘的梭倫使他懂得，人應該把生活中的好事歸功於運氣。
溫伯格在一位朋友的幫助下，充當了一回考據家。在希羅多德的著作中，記載了一段梭倫拜訪呂底亞末代國王的故事。國王讓梭倫列出一個最幸福的人的名單，梭倫說了幾個名字，但都是已經死了的普通人。被激怒的國王質問梭倫，為什麼他認為這些普通人比身為國王的他更幸福，梭倫回答說:在人死之前生活是如此地難以預料，因此"幸福"一詞應該留待身後，通常，活着的人只有幸運可言。
溫伯格指出，梭倫慎言"幸福"，是因為古人生活中的風險(尤其是政治家，國王本人的命運即為一例)，而這種風險對於他自己，即便是存在，概率也很小，因此他這樣說並無不妥。
在這場遭遇戰中，溫伯格獲勝了。這是科學家的思維對詩人的思維的勝利。儘管戰場是歷史領域，獲勝的依然是作為物理學家的溫伯格，而不是作為詩人的溫伯格。此時此刻的溫伯格，與那個他所喜愛的歷史學家吉本，以及那個有着強烈命運感的愛因斯坦相距是何等的遙遠啊。
自身局限
很多傑出的學者都是嚴厲、偏激和自私的。溫伯格的可貴之處在於他儘管嚴厲，卻不偏激，更不自私。
對於他所不理解的事物，他不是簡單地嗤之以鼻，而是抱着儘可能理解的態度。他的確也曾多次闖入到他人的領地，且決不是帶着一種輕鬆的、觀賞的心情，但他並沒有想到去"殖民"，因此稱他為"物理帝國主義者"--一種時髦的後現代稱呼--是不確切的。在我看來，這位"白銀時代"的英雄既不是詩人科學家，也不是物理帝國主義者，而只是一位擁有廣泛興趣的物理學家，只不過生性好辯，在辯論時態度有點嚴厲罷了。在某種意義上，我們還應該感謝他的嚴厲，因為這種嚴厲對於發掘其自身經驗，將思考結果充分地、精確地表達出來，實在是一個必要條件。也正因為如此，溫伯格的很多觀點才值得別人洗耳恭聽。
任何人都有其視野上的局限或盲區，對於才智如溫伯格者，也不例外。因此，如果有人碰巧發現溫伯格其實並不理解契訶夫的《三姐妹》，同樣也是不奇怪的。對於在工作中找到樂趣、在婚姻中找到幸福的溫伯格，契訶夫筆下那些高談闊論、醉生夢死、看破紅塵的俄羅斯知識分子過於遙遠了，簡直像是生活在另一個星球上的人。如果他能夠對契訶夫極其微妙、深刻的晚期戲劇表現出足夠敏銳的辨析力，一如他在大爆炸宇宙學或者科學哲學那裡所表現的那樣，那反倒是令人奇怪的事。
的確，在這個世界上，有很多東西是不能單憑心智的力量加以解決的。對溫伯格是如此，即便是對偉大的牛頓，也是如此。