史蒂文·溫伯格(Steven Weinberg,1933年5月3日-2021年7月23日)美國物理學家史蒂文·溫伯格1933年生于紐約,1967年,他提出了統(tǒng)一電磁作用和弱相互作用的理論,因此獲1979年的諾貝爾物理學獎。2021年7月23日去世。溫伯格不僅僅做高深的物理研究,還是暢銷書作家,他對科學、文化、社會等有非常深刻的思考,且不懼爭議,勇敢表達。溫伯格出身于紐約一個猶太移民家庭,父親是法庭速記員,母親是家庭主婦。溫伯格自一個堂兄(或是表兄,待考)處獲得一套化學實驗用具,從中獲得很多樂趣,開始對科學感興趣,并得到父親的鼓勵。讀高中的時候,溫伯格就明確了自己的使命——從事理論物理研究。他和自己的同班同學格拉肖(Sheldon Lee Glashow,1932年12月5日- )在上學的地鐵上一起學習物理。1950年高中畢業(yè),溫伯格和格拉肖一起入讀康奈爾大學。后來,二人同獲諾貝爾獎。溫伯格,1950年
1954年,溫伯格本科畢業(yè),之后赴丹麥玻爾研究所讀碩士,一年后又回到美國,在普林斯頓大學攻讀博士學位,1957年獲得博士學位。之后,溫伯格相繼在哥倫比亞大學和加州大學伯克利分校做博士后,并在1960年獲得伯克利的教職。執(zhí)教伯克利期間,他的研究課題相當廣泛,量子場論、繆介子物理、對稱性破缺、散射理論、量子引力等,這么做是為了以研究推動學習,熟悉物理學的各領域。1966年,溫伯格離開伯克利,去哈佛大學執(zhí)教,1967年任麻省理工學院(MIT)客座教授,正是在MIT的這一年里,溫伯格提出了統(tǒng)一電磁作用和弱相互作用的模型,使他獲得了1979年的諾貝爾獎。溫伯格去MIT前的兩年,在思考強相互作用的理論,并且取得了一些結果。但是,他的理論卻得到一個與實驗不符的結果,讓他非??鄲?,百思不得其解。一天,溫伯格駕駛新買的全新雪佛蘭新款科邁羅汽車去上班,在車里,溫伯格突然來了靈感,一下意識到,他的理論沒有錯,只是用錯了對象,要是用于弱相互作用,一切問題都消失了。溫伯格安全到達辦公室,立即把汽車里想到的靈感的細節(jié)算出來,甚至還超過了想象,理論發(fā)現(xiàn),在能量非常高時,弱相互作用與電磁相互作用是一回事。溫伯格這篇將弱相互作用與電磁相互作用統(tǒng)一的文章后來成為史上引用最多物理論文之一。1967年,巴基斯坦物理學家薩拉姆獨立于溫伯格,也提出了同樣的理論,他們的理論被稱為溫伯格-薩拉姆理論。雪佛蘭科邁羅——物理學家靈感座駕
之后的幾年里,溫伯格-薩拉姆的理論的預言相繼被實驗證實。在1979年,溫伯格因為這項工作獲得諾貝爾獎。(盡管決定性的驗證實驗是1983年才完成。)1979年,諾貝爾物理獎三位得主,從左至右依次是格拉肖、薩拉姆、溫伯格。
溫伯格-薩拉姆理論將電磁作用與弱相互作用統(tǒng)一描述,這是通往大統(tǒng)一理論的里程碑意義的一步。大統(tǒng)一理論是能統(tǒng)一描述電磁力、強相互作用力、弱相互作用力的理論,是理論物理學家孜孜不倦追求的目標。這個夢想尤為溫伯格所看重,他認為理論物理學家要追尋自然的終極規(guī)律,將是寥寥幾個極其簡單而又無比優(yōu)美的方程,從這里可導出所有科學。1982年,溫伯格受邀赴德克薩斯大學奧斯汀分校工作,在這里領導一個理論物理研究組,并發(fā)展為美國最好的理論物理研究組之一。溫伯格一直在這里工作,不曾退休,直到去世。溫伯格獲得過很多科學大獎,2020年還獲得了獎金高達300萬美元的科學突破獎特別獎。溫伯格還獲得過兩次寫作獎,分別是1977年的美國物理聯(lián)合會的科學寫作獎和1999年的劉易斯·托馬斯科學寫作獎。1972年,溫伯格出版了自己第一部書,一本專業(yè)書《引力和宇宙學:廣義相對論原理與應用》。《引力和宇宙學:廣義相對論原理與應用》最新中文版。
溫伯格把自己對宇宙學的體會整理成一部科普書,這就是1977年出版的《最初三分鐘》,講的是宇宙起源,一上市就是暢銷書,后來被譯成22種文字,其中最早的中文版是1981年出版,后來陸續(xù)出了至少4種譯本。霍金寫《時間簡史》,正是以《最初三分鐘》為師法對象,要寫出一本又好看又暢銷的科普書?;艚鹱龅搅?,并青出于藍。《最初三分鐘》第一個中文譯本,1981年,科學出版社出版。
溫伯格逐漸把研究興趣集中于粒子物理,在1983年寫了一本相關的科普書,《亞原子粒子的發(fā)現(xiàn)》,寫的是20世紀電子、質子、中子一直到夸克、膠子等的物理學史。溫伯格的重點不是科學史,而是科學文化。溫伯格認為,科學是20世紀文化中最珍貴的部分,然而,即便受過良好教育的人,也因不熟悉科學基礎而與這一部分文化隔絕了,令人痛心,溫伯格要用這本書彌補這一教育空白,并寄希望于這本書,能改變向普通人講述科學的方式。溫伯格的良好期望好像沒怎么達成,人們對科學的理解貌似沒有明顯改進。
《亞原子粒子的發(fā)現(xiàn)》最新譯本,2018年,湖南科技出版社。溫伯格是還原論和大統(tǒng)一理論的最著名的發(fā)言人,他在1993年出版的科普書《終極理論之夢》簡直就是他的宣言書。這本書雖然是講物理學中最深邃的思想,但非常好看,因為思想是和故事穿插編織在一起,給你輕松愉悅中燒腦的體驗。《終極理論之夢》最新譯本,2018年,湖南科技出版社。1995年、1996年、2000年,溫伯格相繼出版了三卷本專業(yè)巨著《量子場論》。溫伯格奔著傳之后世的心態(tài)寫成此巨著,他本人又是量子場論發(fā)展史的見證者和參與者,專業(yè)的物理學家從這本書中不僅能學到精準的知識,還能學到物理大師處理問題的心法。之后,溫伯格還出版了4部專業(yè)書,分別是《宇宙學》(2008年,有中文版)、《量子力學講義》(2012年,有中文版)、《天體物理講義》(Lectures on Astrophysics,2019年,無中文版)、《近代物理基礎》(Foundations of Modern Physics,2021年,無中文版)。出版之后都成為物理相關研究者的案頭必備書。溫伯格還經常在大眾傳媒上發(fā)表文章,闡述自己對科學、文化、哲學等的看法,這些文章文筆優(yōu)美生動,說理清晰透徹。溫伯格不是“理中客”,他的文章帶著鮮明的情緒色彩,給人絕佳的閱讀體驗。他發(fā)表的文章結集出版了三本書,《仰望蒼穹》(2001年)、《湖畔遐思》(2010年)、Third Thoughts(2018年,尚無中文版)。溫伯格一直對科學史很感興趣,這種興趣與日俱增,他按捺不住,在2015年出版了一本科學史的書,《給世界的答案》(To Explain the World: The Discovery of Modern Science),從古希臘一直講到牛頓。這本書相比其他科學史的書,最大特色是,用現(xiàn)代科學家的視角來看待科學的征程。
這本是寫史的禁忌,因為作者會投射上帝視角,低估歷史人物在具體歷史情景下的挑戰(zhàn)和成就。溫伯格的上帝視角卻展示的是另外一面,科學方法是怎么演化的,睿智的先賢們與現(xiàn)代科學精神相距有多遙遠,科學方法實在微妙,現(xiàn)代人仍需注意避免重復過去的錯誤。《給世界的答案》中文版
關于寫書,溫伯格曾對華人物理學家、科學作家徐一鴻說:“在你有能力寫教科書之前,你先寫科普書。很多物理學家,在不知道自己是否能把事情講得清楚明白之時,就匆匆寫了教科書。如果你能向普通人講明白物理,你才真正能向學生講明白?!?/span>徐一鴻聽了溫伯格的建議,先寫了一部科普書,就是有名的《可畏的對稱》,又過了若干年,才寫了著名的教科書Quantum Field Theory in a Nutshell。溫伯格寫教科書的做法是,先教一次或幾次課,甚至科普書《給世界的答案》也是教過幾次科學史的課之后才從講義中整理出來的。溫伯格在今年出版了他最后一本教科書,《近代物理基礎》(Foundations of Modern Physics),計劃再寫一本統(tǒng)計物理的教科書,從今年秋季開始上課??上?,他的統(tǒng)計物理課程再沒機會進入課堂了,他的統(tǒng)計物理教科書再沒機會走上物理學人的書桌了。一般說某某人的去世是一大損失,可能是客套。但是,溫伯格的去世確確實實是莫大的損失。生活中的溫伯格是個很和善的人,但對于觀點之爭,異常嚴肅,毫不客氣。溫伯格是堅定的理性論者、還原論者、無神論者,態(tài)度鮮明,毫不含糊。上世紀中葉至末期這段時間,西方知識界出現(xiàn)了一股后現(xiàn)代主義思潮,這股思潮做的事情就是掀桌子,已經建立好的知識體系,建筑學、文學批評、心理學、法學、教育學、社會學、人類學、政治學等等,都需要推倒,重新搞一套體系來組織和理解。這股風氣終于刮到了科學領域。后現(xiàn)代主義者質疑科學的客觀性,并用各種晦澀難懂的詞匯批判科學方法與科學知識。1994年,生物學家格羅斯(Paul R. Gross)和數(shù)學家萊維特(Norman Levitt)寫了一本書《更高級的迷信:學術左派及其與科學之爭》Higher Superstition: The Academic Left and Its Quarrels with Science,批評后現(xiàn)代主義者自以為很懂科學,其實講的都是連胡言亂語都算不上的東西。Higher Superstition: The Academic Left and Its Quarrels with Science封面
紐約大學教授的索卡爾(Alan Sokal)讀過Higher Superstition這本書后,冒出個疑問,這幫文科人有這么差勁嗎?他決定測驗一下。索卡爾胡亂寫了一篇批判量子物理的論文,投稿給后現(xiàn)代主義的期刊《社會文本》(Social Text),竟然真的順利發(fā)表了。在文章見刊的同一天,索卡爾聲明,該論文是“在我能找到的范圍中,有關數(shù)學和物理最愚昧的語錄”,是完全仿照后現(xiàn)代主義的文風的“完完全全的胡扯”,任何正常的編輯都能辨別出來。這個事件使后現(xiàn)代主義知識分子顏面盡失。溫伯格在報紙上讀到索卡爾的故事后,擊節(jié)贊賞,專門在《紐約書評》上發(fā)表了兩篇文章,做了細致分析,指出后現(xiàn)代主義知識分子評論物理和數(shù)學純屬出洋相,后現(xiàn)代主義知識分子在危害科學的健康發(fā)展,甚至給人類文明帶來惡劣影響。溫伯格不是僅僅給別人助威,經常親自出馬論戰(zhàn)。溫伯格是堅定的無神論者,對宗教持完全否定的態(tài)度,他說科學家的一個任務就是要削弱宗教。他說:“無論有沒有宗教,好人都會做好事,壞人都會做惡事。但是,若你想要好人做惡事,就需要宗教了。”有論調認為,宇宙是仁慈的上帝設計出來的。溫伯格在1999年美國科學促進會組織的科學與宗教對話會議上,對這種論調進行了細致的駁斥,并有力地發(fā)問:“我的生活非常幸福,也許享有人間快樂的99.99%以上,可是即使這樣,我也目睹了母親痛苦地死于癌癥,父親的人格毀于阿爾茨海默病,許多近親和遠親在第二次世界大戰(zhàn)期間納粹對猶太人的犬屠殺中喪生。仁慈的設計者在哪里?”溫伯格說:“科學最偉大的成就之一是,即便不是讓智慧者不可能成為宗教信徒,那么至少是讓他們可能不成為宗教信徒。我們不應該從這個成就上倒退?!?/span>溫伯格說自己活得很幸福,美國詩人安東尼·赫克特(Anthony Hecht)給溫伯格寫信,說溫伯格錯了,并引用古希臘的梭倫的名言,指出生活中的好事應歸因于運氣。這個無關緊要的信件,溫伯格卻嚴肅對待,專門找了懂古希臘歷史的朋友幫助,做了一番細致的考據(jù)工作,證明赫克特對梭倫的話做了完全錯誤的理解。溫伯格以愛爾蘭詩人葉芝的一首詩給赫克特回信,重申了自己的幸福觀。但這個事件被溫伯格寫在文章里,寫進書里。溫伯格寫的科學史著作《給世界的答案》,說古希臘的科學偉人根本不具備今天科學家的思考方法。比如泰勒斯認為物質本源是水,阿那克西米尼認為物質本源是空氣,色諾芬認為物質本源是土,赫拉克利特認為物質本源是火,恩培多克勒做了個“大統(tǒng)一”理論,認為物質本源有四個:水、空氣、土、火。沒有理由。古希臘科學家想認為什么就是什么,不在乎理由,也不跟別人解釋理由。溫伯格說,這些科學家根本不是科學家,也不是哲學家,而是詩人。溫伯格不是苛責古代先賢,而是說明科學思維和方法之形成非常不易,詩人式的思考方式在現(xiàn)代人中依然根深蒂固。溫伯格是杰出的理論物理學家,不僅獲得了科學界的最高榮譽,還以自己獨特的品味塑造著理論物理學的前沿研究。溫伯格又不僅僅是頂尖的物理學家,還是高超的科學傳播者。他思考哲學、思考宗教、思考文化,并將他的思考以優(yōu)美的文字呈現(xiàn)出來,觸動每一個愛思考的大腦。他不僅向公眾傳達了理論物理學的深刻思想,而且還向公眾傳達了科學世界觀的重要性以及科學在人類文化中的更廣泛意義。參考資料:
[1]諾貝爾獎官網(wǎng)的溫伯格小傳:https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1979/weinberg/biographical/
[2]維基百科溫伯格條目:溫伯格、科學戰(zhàn)爭、后現(xiàn)代主義、索卡爾
[3]溫伯格的書《仰望蒼穹》《給世界的答案》。
[4]溫伯格給徐一鴻講寫書經驗,見徐一鴻紀念溫伯格的文章:悼念史蒂文·溫伯格(1933——2021)
[5]溫伯格先開課再寫教科書,見于江浩研究員紀念溫伯格的文章:大師溫伯格,一些個人回憶