本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
物理學家默裡·蓋爾曼是 20 世紀下半葉最偉大的物理學家之一,於 5 月 24 日星期五去世,享年 89 歲。這篇文章寫於 2013 年,紀念他在 1963 年提出的關於夸克的第一篇論文發表 50 週年。
為了紀念默裡·蓋爾曼關於夸克的第一篇論文發表 50 週年,蓋爾曼的傳記作者喬治·約翰遜撰寫了幾篇精彩的文章,介紹了這位現代物理學界真正偉大的理論家——和人物——之一。請參閱此處、此處和此處。
我有幸(而蓋爾曼,也許是不幸)兩次採訪了蓋爾曼:一次是在 1991 年,為《大眾科學》撰寫人物簡介;另一次是在 1995 年,當時我正在研究一篇關於“混沌複雜性”(chaoplexity)(我對複雜性及其前身,混沌的稱呼)的文章。後一次採訪發生在聖塔菲研究所,一個領先的複雜性研究中心,蓋爾曼幫助創立了該研究所。令我驚訝的是,蓋爾曼對複雜性研究會產生深刻的新自然規律(例如,一種對抗所有系統變得更加無序的趨勢的力量)的希望不屑一顧。
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在我 1996 年出版的《科學的終結》一書中,我引用了蓋爾曼的觀點來推進我的論點,即科學不會產生與自然選擇、雙螺旋結構、量子力學、相對論相當的對自然的深刻見解。蓋爾曼對此並不高興。去年夏天,他建議我因提出“科學已被挖掘殆盡”的“荒謬理論”而獲得搞笑諾貝爾獎。但他對我最主要的意見是我對弦理論的批評,而不是對複雜性的批評。
閱讀喬治·約翰遜關於蓋爾曼的文章。然後,如果您想要不同的視角,請檢視以下內容,這是我在《科學的終結》中對蓋爾曼的人物簡介的編輯版本
默裡·蓋爾曼是一位還原論大師。他因在 1950 年代從加速器中湧出的驚人多樣的粒子中找到統一的秩序而於 1969 年獲得諾貝爾獎。他將他的粒子分類系統稱為“八正道”,以佛教的智慧之路命名。(他強調,這個名字只是一個玩笑;他不是那些認為物理學和東方神秘主義有共同之處的古怪的新時代型別。)
當他提出中子、質子和許多其他壽命較短的粒子由更基本實體的三重態組成時,他展現了同樣的在複雜性中辨別統一性——以及創造術語——的天賦,他將這些實體稱為“夸克”。蓋爾曼的夸克理論已在加速器中得到充分證明,並且仍然是粒子物理學標準模型的基石。
蓋爾曼喜歡回憶起他在研讀詹姆斯·喬伊斯胡言亂語的傑作《芬尼根守靈夜》時,偶然發現了新詞“夸克”。(這段話寫道:“給馬斯特·馬克三個夸克!”)這個軼事表明,蓋爾曼的智慧過於強大和不安分,僅僅滿足於粒子物理學是不夠的。
根據他分發給記者的“個人陳述”,他的興趣不僅包括物理學和現代主義文學,還包括核軍備控制、自然歷史、人類歷史、人口增長、可持續人類發展、考古學和語言學。蓋爾曼至少對世界上所有主要語言都有一些瞭解,並且他喜歡告訴人們他們名字的詞源和正確的母語發音。
毫無疑問,蓋爾曼是本世紀最傑出的科學家之一。(他的文學經紀人約翰·布羅克曼曾說過,蓋爾曼“有五個大腦,而且每個都比你的聰明。”)他也是最令人討厭的人之一,因為他喜歡沉迷於自己的才華並貶低他人的才華。
1991 年我們在紐約市一家餐廳見面採訪他時,蓋爾曼幾乎立即表現出了這種特質。我剛坐下,蓋爾曼就開始告訴我——當我拿出錄音機和黃色便箋簿時——科學作家是“無知之徒”和“糟糕的品種”,他們總是把事情搞錯;只有科學家才有資格向大眾展示他們的工作。
隨著時間的推移,我感到不那麼被冒犯了,因為蓋爾曼顯然也對他的許多科學同行表示蔑視。在對其他物理學家進行了一系列貶低評論後,蓋爾曼說:“我不想被引用來侮辱別人。這不好。這些人中有些是我的朋友。”[*有關我們會議如何結束的故事,請參閱本文末尾。]
1995 年,我在聖塔菲研究所再次採訪了蓋爾曼,這是一個致力於複雜系統研究的小型但有影響力的研究中心。蓋爾曼是最早登上覆雜性潮流的主要科學家之一。他幫助創立了聖塔菲研究所,並在加州理工學院任教數十年後,於 1993 年成為該研究所的第一位全職教授。
對於一位假定的混沌複雜性領導者,蓋爾曼擁護的世界觀與極端還原論者史蒂文·溫伯格的世界觀驚人地相似——儘管蓋爾曼沒有看到這種趨同。“我不知道溫伯格在他的書中說了什麼,”當我問蓋爾曼是否同意溫伯格在他 1992 年出版的《終極理論之夢》中對還原論的評論時,蓋爾曼回答說。“但是如果你讀過我的書,你就會看到我對此的看法。”
然後,蓋爾曼重申了他 1994 年出版的《夸克與美洲豹》一書的主題。(請參閱喬治·約翰遜對該書曲折起源的討論。)蓋爾曼(像溫伯格一樣)將科學視為一個等級體系。最頂層是在已知宇宙中普遍適用的理論,例如熱力學第二定律和他自己的夸克理論。其他理論,例如與基因傳遞相關的理論,僅適用於地球,並且它們描述的現象需要大量的隨機性和歷史環境。
“透過生物進化,我們看到了大量的歷史進入,”他說,“大量的偶然事件本可以朝著不同的方向發展,併產生與地球上不同的生命形式,當然這受到選擇壓力的限制。然後我們談到人類,人類的特徵是由大量的歷史決定的。但是,仍然可以清楚地看到,這種決定性來自基本定律和歷史,或者基本定律和特定環境。”
從蓋爾曼試圖用他自己的新詞“plectics”代替“complexity”就可以看出他的還原論傾向。“Plectics” “基於印歐語系的詞“plec”,它是簡單性和複雜性的基礎。因此,在“plectics”中,我們試圖理解簡單與複雜之間的關係,特別是我們如何從支配所有物質行為的簡單基本定律過渡到我們周圍看到的複雜結構,”他說。(與“quark”不同,“plectics”並沒有流行起來。除了蓋爾曼之外,我從未聽過任何人使用這個詞——除了嘲笑蓋爾曼對它的喜愛。)
我問蓋爾曼是否同意他的聖塔菲同事兼諾貝爾獎獲得者菲利普·安德森在他 1972 年的著名文章《更多是不同的》中所說的話。“我不知道他說了什麼,”蓋爾曼輕蔑地回答。(蓋爾曼喜歡稱安德森的領域為“骯髒的固態物理學”。)我解釋了安德森的觀點,即生命和意識等複雜現象需要它們自己的理論;你不能將它們還原為物理學。
““你可以!你可以!”蓋爾曼喊道。“你讀過我寫關於這個的東西嗎?我為此花了了兩三章!”他承認,生物現象顯然不能輕易地從基本物理原理中推匯出來,但這並不意味著生物體受其自身獨立於物理定律執行的規律支配。“我創立了一個完整的研究所,試圖反對過度的還原論,”蓋爾曼說,“但原則上還原論並沒有被證明是錯誤的。”
蓋爾曼拒絕了斯圖爾特·考夫曼等人提出的可能性,即可能存在一種尚未發現的自然力,儘管熵據稱不可避免地增加,但這種自然力將物質組織成越來越複雜的形式。蓋爾曼說,這個問題也已經解決。宇宙開始於遠離熱平衡的“纏繞”狀態。隨著宇宙逐漸衰退,整個系統的平均無序程度增加,但可能存在區域性違反這種趨勢的情況。
““這是一種趨勢,在這個過程中有很多很多的渦流,”他說。“這與說複雜性增加非常不同。複雜性的包絡增長、擴充套件。從其他方面的考慮來看,很明顯它不需要另一個新的定律!”
宇宙創造了蓋爾曼所說的“凍結的偶然事件”——恆星、星系、行星、石頭、樹木、人類——這些複雜的結構為更復雜結構的出現奠定了基礎。
““作為一般規律,更復雜的生命形式出現,更復雜的計算機程式,更復雜的天文物體在非適應性恆星和星系演化過程中出現,等等。但是!如果我們非常、非常、非常遙遠地展望未來,也許它將不再是真的了!” 從現在開始的億萬年後,複雜性的時代可能會結束,宇宙可能會退化為“光子和中微子以及諸如此類的垃圾,而沒有太多的個性”。熵最終會吞噬我們。”
““我試圖反對的是一種走向晦澀和神秘化的趨勢,”蓋爾曼繼續說道。他強調,關於複雜系統,還有很多東西需要理解。“正在進行大量的精彩研究。我要說的是,沒有證據表明我們需要一些——我不知道該怎麼說——其他東西!”
蓋爾曼在說“其他東西”時,臉上露出了巨大的嘲諷笑容,彷彿他幾乎無法抑制對那些可能不同意他的人的愚蠢的嘲笑。
蓋爾曼指出,“晦澀主義者和神秘主義者的最後避難所是自我意識,意識。” 人類顯然比其他動物更聰明、更具有自我意識,但它們在本質上並沒有什麼不同。“再說一遍,這是一種在一定複雜程度下出現的現象,據推測,它是從基本定律加上大量的歷史環境湧現出來的。羅傑·彭羅斯寫了兩本愚蠢的書,這些書是基於長期以來被駁斥的謬論,即哥德爾定理與需要意識有關”——停頓——“其他東西。”
蓋爾曼說,粒子物理學仍然代表著科學發現深刻的新自然原理的最佳希望。蓋爾曼認為,超弦理論很可能在下一個千年之初被確認為所有基本力的統一理論。
但是,這種牽強的理論——憑藉其額外的維度和無窮小的弦狀粒子——真的會被接受嗎?在我問了這個問題後,蓋爾曼盯著我,好像我剛剛承認相信天使。“你以一種奇怪的方式看待科學,好像它是一個民意調查的問題,”蓋爾曼說。“世界就是這樣,民意調查與此無關!它們確實對科學事業施加了壓力,但最終的選擇壓力來自與世界的比較。”他敦促我忽略“對超弦理論的瘋狂批評”。
蓋爾曼對假設存在其他宇宙的理論也沒有任何問題;事實上,他是量子力學的多世界解釋的支持者。他說,物理學的目標應該是確定我們特定的宇宙是可能的還是不可能的。“如果事實證明我們身處一個非常不可能的宇宙中,”蓋爾曼承認,“那看起來會很滑稽。” 但他說,物理學家總是可以求助於人擇原理,來解釋為什麼我們恰好發現自己身處這個特定的宇宙中。
科學是有限的還是無限的?這一次,蓋爾曼沒有預先準備好的答案。“這是一個非常困難的問題,”他冷靜地回答。“我不能說。” 他說,他對複雜性如何從基本定律中產生的看法,“仍然懸而未決,即整個科學事業是否是開放式的。畢竟,科學事業也可以關注各種細節。”
細節。
蓋爾曼如此令人難以忍受的原因之一是他幾乎總是正確的。他斷言對複雜系統的研究不會產生其他東西——深刻的新自然原理——這很可能被證明是正確的。蓋爾曼的錯誤——敢說嗎?——僅在於他對弦理論的判斷,它永遠不會像夸克理論那樣得到經驗驗證,因此被接受。
*關於蓋爾曼的最後一個故事:1991 年在紐約一起用餐後,我僱了一輛豪華轎車送我們去機場,蓋爾曼在那裡趕飛機。在我們分別之前,他擔心飛機著陸後沒有足夠的錢坐計程車;如果我可以給他 40 美元現金,他會給我開一張支票。當蓋爾曼把支票遞給我時,他建議我不要兌現支票,因為他的簽名可能會非常值錢。我兌現了支票,但保留了一份影印件。
圖片來源:維基共享資源,http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Murray_Gell-Mann_at_Lection.JPG。
