追憶默裡·蓋爾曼

他影響深遠的才智和獨特的個性,確保了與他互動是一項複雜的練習

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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


在 20 世紀 70 年代中期,粒子物理學非常熱門。夸克很流行。群論很流行。場論很流行。並且取得了如此多的進展,以至於似乎基本的物理學理論可能觸手可及。

這一切的中心人物是 默裡·蓋爾曼——他不僅負責粒子物理學達到目前水平的其中一次直覺飛躍,而且負責大多數這樣的飛躍。曾經有過其他理論,但默裡的理論——憑藉其有些複雜和抽象的數學——總是那些似乎最終佔上風的理論。

那是 1978 年的春天,我 18 歲。我發表粒子物理學論文已經幾年了,並且在國際粒子物理學界相當有名(是的,我花了數十年才擺脫我少年粒子物理學家的形象)。我當時在英格蘭,但計劃很快去美國讀研究生,並在加州理工學院和普林斯頓大學之間做出選擇。在一個週末的下午,當我正要出門時,電話響了。在那些日子裡,如果那是國際長途,那是很明顯的。“我是默裡·蓋爾曼,”來電者說,然後開始滔滔不絕地講述為什麼加州理工學院在當時是粒子物理學的宇宙中心。


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也許我並沒有像我應該的那樣感到震驚,我問了一些實際問題,默裡對此不屑一顧。通話以類似“好吧,我們希望你在加州理工學院”之類的話結束。

幾個月後,我確實在加州理工學院了。我記得我到達的那個晚上,在空無一人的 勞裡森實驗室四樓閒逛,那是加州理工學院理論粒子物理學的所在地。辦公室的門上貼著各種我認識的名字,其中有兩個辦公室顯然是最大的:“M. 蓋爾曼”和“R. 費曼”。(在它們之間是一個標著“H. 塔克”的小辦公室——第二天我意識到那是海倫·塔克的辦公室,她是年紀較大但非常活躍的系助理。)

理論物理小組有一個定期的週五午餐會,一旦週五到來,我在那裡遇到了默裡·蓋爾曼。他對我說的第一句話是:“從英格蘭來到這裡一定是一種文化衝擊。” 然後他上下打量著我。我當時穿著一件非常鮮豔的黃色襯衫和涼鞋——實際上,看起來非常像加州人。默裡似乎很尷尬,嘟囔了幾句客套話,然後轉過身去。

在加州理工學院與默裡共事

我從未直接與默裡共事(儘管他後來會向其他人形容我為“我們的學生”)。但我在加州理工學院期間經常與他互動。他是一個奇怪的混合體,既有優雅和熱情,又有樸素和好鬥。他有一張表情豐富的臉,如果他不贊成別人說的話,他的臉就會皺起來。

默裡總是對他認可的人和事物,以及他不認可的人和事物——他經常給後者起輕蔑的綽號。(他總是把固態物理學稱為“汙穢態物理學”。)有時他會假裝他不喜歡的東西根本不存在。我記得有一次和他談論量子場論中的一種叫做 貝塔函式 的東西。他的臉上沒有顯示出他知道我在說什麼,我變得有點惱火。最終我脫口而出:“但是,默裡,難道不是你發明了這個嗎?” “哦,”他突然變得更加迷人,“你是說 g 乘以 psi 函式。你為什麼不早說呢?現在我明白了。” 當然,他一直都明白,但對我使用“貝塔函式”這個術語感到為難,即使到那時它已經成為標準術語多年了。

我永遠也弄不清楚是什麼讓默裡對某些人印象深刻,而對另一些人則不然。他會經常貶低那些註定會取得巨大成功的物理學家,並且會大力提拔那些看起來不那麼有前途並且實際上也沒有做好的人。因此,當他提拔我時,我一方面感到受寵若驚,但另一方面又擔心他的認可可能意味著什麼。

默裡·蓋爾曼和 理查德·費曼 之間的互動是一件有趣的事情。兩人都來自紐約,但費曼很喜歡他的 “工人階級”紐約口音,而蓋爾曼則模仿任何語言中單詞的最佳發音。兩人都會對對方做出令人驚訝的幼稚評論。

我記得費曼堅持要告訴我“夸克”這個詞的起源故事。他說他曾在週五與默裡談論過這些假設的粒子,為了進行那次談話,他們需要給它們起個名字。費曼告訴我,他說(無疑用他特有的口音):“我們叫它們‘quacks’吧。”

他說,下週一,默裡非常興奮地來找他,說他在詹姆斯·喬伊斯的作品中找到了“quark”這個詞。在告訴我這件事時,費曼然後開始長篇大論地講述默裡總是認為事物的名字是多麼重要。“給某物起個名字並不能告訴你任何該死的東西,”費曼說。(現在我一生中的大部分時間都在擔任 語言設計師我可能不同意。)費曼繼續嘲笑默裡對諸如不同鳥類叫什麼名字之類的事情的關心。(默裡是一位狂熱的觀鳥者。)

與此同時,費曼研究過一些粒子,這些粒子似乎(並且後來被證明)與夸克有關。費曼稱它們為“部分子”。默裡堅持總是將它們稱為“put-ons”。

即使就對粒子物理學的長期貢獻而言,默裡是明顯的贏家,但他似乎總是覺得自己活在費曼的陰影下,尤其是費曼的表演才能。當費曼去世時,默裡寫了一篇相當尖刻的訃告,評價費曼說:“他把自己包裹在神話的雲霧中,並且花費了大量的時間和精力來編造關於自己的軼事。” 我從未完全理解為什麼默裡——他本可以去世界上任何一所大學——選擇在加州理工學院工作 33 年,並在離費曼辦公室只有兩扇門的辦公室裡工作。

默裡非常在意別人對他的看法,但會經常(並且令人惱火地看到)把自己置於看起來很糟糕的境地。他對文字和語言非常感興趣——而且我認為非常瞭解。當他遇到某人時,他會特意向他們滔滔不絕地講述他們名字的起源(奇怪的是——我多年後才知道——他自己的名字“蓋爾曼”是從“蓋爾曼” “升級”而來的)。當然,現在,如果說有一個詞人們傾向於瞭解一些東西,那就是他們自己的名字。而且,不用說,默裡有時會搞錯它的起源——並且非常尷尬。(我記得他告訴我的一個名叫 內森·伊斯古爾 的朋友一個關於名字“伊斯古爾”的起源的長篇而詳盡的故事,內森最終說:“不,它是在埃利斯島編造的。”)

默裡不太擅長理解別人。我記得在 1982 年初,在芝加哥的一輛豪華轎車裡,我坐在默裡旁邊,這輛車剛剛接了一群科學家去參加某個活動。司機正在透過無線電宣讀他接的人的名字。許多名字都很複雜,司機承認把它們念得亂七八糟。但在每個名字之後,默裡都會插話說,“不,它應該唸作____。” 司機變得明顯惱火,最終我悄悄地對默裡說,他應該停止糾正他。當我們到達時,默裡對我說:“你為什麼要那樣說?” 他似乎對司機不關心把名字唸對感到不安。

偶爾我會向默裡尋求建議,儘管他很少會給出建議。當我最初研究一維細胞自動機時,我想為它們找到一個好名字。(對於二維情況,已經有幾個之前的名字,其中一個——我最終確定的——是“細胞自動機”。)我考慮過“polymones”這個名字(不知何故反映了萊布尼茨的單子概念)。但我向默裡——考慮到他對文字和語言的所有了解——徵求建議。他說他認為 polymones 不是很好,但沒有其他建議。

當我研究 SMPMathematicaWolfram 語言 的前身)時,我問了默裡關於它的問題,儘管當時我並沒有像現在這樣真正理解人類語言和計算語言之間的對應關係。默裡有興趣試用 SMP,並在他的辦公室裡安裝了一個計算機終端。我一直主動提出要給他演示一些東西,但他一直推脫。我後來意識到——對我來說很奇怪——默裡擔心我看到他不知道如何打字。(順便說一句,當時,很少有人會打字——例如,這就是為什麼 SMP 和 Unix 一樣,都使用了神秘的短命令名稱。)

但是,除了冷淡和古怪之外,默裡在個人方面可能非常優雅。我記得他幾次邀請我去他家。我從未與他的任何一個孩子互動過(他們都和我年齡相仿)。但我確實與他的妻子瑪格麗特互動過,她是一位非常有魅力的英國女性。(作為他對我的約會建議的一部分,費曼解釋說,他和默裡都娶了英國妻子,因為“她們可以應付”。)

我在加州理工學院期間,瑪格麗特患上了癌症,病情非常嚴重,默裡全身心地投入到尋找治療方法中。(他自責沒有確保瑪格麗特做更多的體檢。)不久之後,瑪格麗特去世了。默裡邀請我參加追悼會。但不知何故,我覺得我不能去,即使到那時我已經是加州理工學院的教員了,我只是覺得自己太年輕,資歷太淺。我想默裡對我沒來感到失望,從那以後我一直對此感到內疚和尷尬。

默裡幫了我不少忙。他是 麥克阿瑟基金會 的最初董事會成員,我認為他在讓我獲得第一批 麥克阿瑟獎學金 中發揮了重要作用。後來,當我在加州理工學院遇到智慧財產權問題時,默裡為我出頭——試圖向他的老朋友 默夫·戈德伯格 求情,那時戈德伯格已經是加州理工學院的校長(並且在去加州理工學院之前,曾在普林斯頓大學擔任教授,並鼓勵我去那裡讀研究生)。

我不知道我是否會稱默裡為朋友,儘管例如,在瑪格麗特去世後,他和我有時會在帕薩迪納周圍的隨意餐廳一起吃飯。這倒不是因為我覺得我和他不是同一代人(當然我是)。更重要的是,他散發出一種疏遠的緊張感,讓人不太確定這種關係到底是什麼。

物理學的美好時代

在第二次世界大戰結束時,曼哈頓計劃剛剛發生,最優秀、最聰明的人才湧入物理學領域,“亞原子粒子”成為一個主要話題。質子、中子、電子和光子是已知的,再加上幾個假設的粒子(中微子和介子),基本粒子的故事似乎可能已經完整了。

但是,隨後,首先在宇宙射線中,然後在粒子加速器中,新的粒子開始出現。有 μ子,然後是 介子π介子K介子)和 超子ΛΣΞ)。所有這些都是不穩定的。 μ子——基本上即使在今天也沒有人理解——就像一個重電子,主要透過電磁力相互作用。但其他的都受到強核力的作用——強核力將原子核結合在一起。並且觀察到這種力可以產生這些粒子,儘管總是同時產生(例如,Λ 和 K)。但是,神秘的是,這些粒子只能透過所謂的弱相互作用衰變(類似於放射性 β 衰變或 μ 子的衰變)。

有一段時間,沒有人能弄清楚為什麼會這樣。但在 1953 年左右,默裡·蓋爾曼提出了一個解釋。正如粒子具有像自旋和電荷這樣的“量子數”一樣,他假設它們可能具有一個新的量子數,他稱之為奇異數。質子、中子和 π 介子的奇異數將為零。但是 Λ 的奇異數為 -1,(正)K 介子的奇異數為 +1,等等。他認為,總奇異數可能在強相互作用(和電磁相互作用)中守恆,但在弱相互作用中不守恆。提出粒子的一種根本性的新屬性是一件大膽的事情。但這是正確的,默裡立即能夠解釋許多已被觀察到的現象。

但是,在其他方面,負責默裡的“奇異粒子”衰變的弱相互作用實際上是如何運作的呢? 1957 年,在他們在加州理工學院共事的全部歲月中唯一的一次合作中,費曼和蓋爾曼介紹了所謂的 V-A 理論,即 弱相互作用——而且,儘管最初的實驗證據與之相反,但事實證明它是正確的。(該理論基本上意味著中微子只能具有左手螺旋性,並且弱相互作用以相等的量涉及宇稱守恆和宇稱不守恆。)

早在 20 世紀 20 年代電子和其他粒子的量子力學被提出後,人們就開始思考場的量子理論,特別是電磁場。存在無窮大的問題,但在 20 世紀 40 年代後期——在費曼的巨大貢獻中——這些問題透過 重整化 的概念得到了解決。結果是,可以使用量子電動力學 (QED) 開始計算事物——並且很快就發現了各種與實驗的驚人一致性。

但是,所有這些計算都是透過檢視相互作用強度引數 α≃1/137 的冪級數展開式中的前幾項來完成的。 1954 年,在他短暫的伊利諾伊大學時期(從那裡他去了芝加哥大學,然後去了加州理工學院),默裡與 弗朗西斯·洛 合寫了一篇題為“小距離下的量子電動力學”的論文,該論文試圖探索 α 所有階數的 QED。 在許多方面,這篇論文都超前於時代——20 年後,它隱含定義的“重整化群”變得非常重要(它討論的 psi 函式被貝塔函式取代)。

雖然可以透過小引數 α≃1/137 的級數展開來研究 QED,但對於強相互作用(有效展開引數約為 1),似乎不可能進行這樣的程式。因此,在 20 世紀 50 年代,人們試圖採取更全面的方法,基於觀察定義整體散射振幅的整個所謂的 S 矩陣。 S 矩陣的各種性質是已知的——特別是關於粒子動量值的解析性,以及與交換粒子和反粒子相關的所謂交叉對稱性。

但是,這些足以理解強相互作用的性質嗎? 在整個 20 世紀 60 年代,人們進行了涉及越來越精細的數學的嘗試。但事情一直在出錯。 質子-質子總相互作用機率應該隨著能量的增加而增加。但實驗觀察到它趨於平穩。因此,引入了一個新概念(玻色子)。 但是,隨後發現相互作用機率再次開始上升。因此,必須引入另一種現象(多粒子“切割”)。等等。(具有諷刺意味的是,早期的弦理論是從這些嘗試中衍生出來的——而今天,在經歷了數十年的廢棄之後,S 矩陣理論又重新流行起來。)

但與此同時,正在探索另一個方向——默裡·蓋爾曼也積極參與其中。 這一切都與 李群 的群論與微積分概念有關。李群的一個例子是 3-D 旋轉群,在李群理論中稱為 SO(3)。 李群理論中的一個核心問題是找到群的表示:例如,矩陣的有限集合,其運算方式類似於群的元素。

旋轉群的表示已在原子物理學中使用,以從旋轉對稱性中推匯出可能的譜線的特徵。 但是,蓋爾曼所做的是,實際上說,“讓我們想象一下,在基本粒子的世界中,存在某種與李群 SU(3) 相關的內部對稱性。 現在使用表示論來描述將存在哪些粒子。”

1961 年,他發表了他的 八重道(以 佛陀的八正道 命名),他在其中提出——週期表樣式——應該有 8+1 種介子,以及 10+8 種 重子(超子加上 核子,如質子和中子)。 對於當時的物理學來說,其中涉及的數學非常奇異。 但是,已知的粒子很好地組織到蓋爾曼的結構中。 蓋爾曼做出了一個預測:應該有一種額外的超子,他稱之為 Ω,奇異數為 -3,具有一定的質量和衰變特徵。

果然——在 1964 年,Ω 被觀察到,蓋爾曼走上了通往 諾貝爾獎 的道路,他於 1969 年獲得了該獎。

起初,SU(3) 對稱性思想只是關於應該存在哪些粒子。 但是,蓋爾曼還想描述與粒子相關的相互作用,為此,他引入了他所謂的 流代數。 到了 1964 年,從他對流代數的研究中,他意識到了另一件事:他的 SU(3) 對稱性可以解釋為意味著像質子這樣的東西實際上是由更基本的東西組成的——他稱之為 夸克

夸克到底是什麼? 在他的第一篇關於這個主題的論文中,蓋爾曼稱它們為“數學實體”,儘管他承認,也許,它們實際上可能是粒子本身。 但是,這存在問題。 首先,人們認為電荷是以電子電荷為單位量子化的,但是夸克必須具有 2/3 和 -1/3 的電荷。 但更嚴重的是,人們必須解釋為什麼從未見過自由夸克。

碰巧的是,就在蓋爾曼撰寫這篇文章時,加州理工學院的一名學生 喬治·茨威格 正在思考非常相似的東西。 茨威格(當時正在 CERN 訪問)採用了一種數學上不那麼複雜的方法,觀察到現有粒子可以解釋為由三種“王牌”(他稱之為 “aces”)構成,這些 “王牌” 具有與蓋爾曼的夸克相同的性質。

茨威格成為加州理工學院的教授——我個人已經和他做了 40 多年的朋友。 但是,他的 “aces” 想法從未獲得太多讚譽,幾年後,他離開了粒子物理學,開始研究耳朵的神經生物學——現在,在他 80 多歲時,他創辦了一家 量化對沖基金

與此同時,蓋爾曼繼續研究夸克理論,完善他對流代數的想法。 但是,從 1968 年開始,出現了一些新的東西:能夠將高能電子與質子碰撞的粒子加速器(“深度非彈性散射”)觀察到,有時電子可能會遭受大的偏轉。 其中有很多細節,特別是與相對論運動學相關的細節,但在 1969 年,費曼提出了他的部分子(或蓋爾曼稱之為 “put-on”)模型,其中質子包含點狀 “部分子” 粒子。

人們立即猜測部分子可能是夸克,並且在幾年之內,這一點得到了證實。 但是,問題仍然存在,即為什麼夸克應該被限制在諸如質子之類的粒子內部。 為了避免與 泡利不相容原理 相關的一些不一致性,已經有人建議夸克可能具有三種 “顏色”。 然後在 1973 年,蓋爾曼和他的合作者提出,與這些顏色相關聯,夸克可能具有類似於電荷的 “色荷”。

電磁學可以被認為是與李群 U(1) 相關的 規範場論。 現在,蓋爾曼提出,可能存在與 SU(3) 色群相關的規範場論(是的,又是 SU(3),但與八重道等中的應用不同)。 這種理論被稱為 量子色動力學,或 QCD。 並且,類似於光子,它涉及稱為 膠子 的粒子。

然而,與光子不同,膠子直接相互作用,導致理論更加複雜。 但是,與蓋爾曼和洛在 1954 年對 QED 進行的重整化群計算直接類比,在 1973 年,計算出了 QCD 的貝塔函式(又名:g 乘以 psi 函式),並且發現它顯示出漸近自由的現象——本質上是 QCD 相互作用在較短距離處逐漸減弱。

這立即解釋了部分子模型的成功,但它也暗示,如果夸克進一步分離,它們之間的 QCD 相互作用會變得更強,這有可能解釋禁閉。(而且,是的,這肯定是關於禁閉的正確直覺,儘管即使在今天,也沒有夸克禁閉的正式證明——而且 我懷疑它可能存在不可判定性問題。)

在 20 世紀 60 年代的大部分時間裡,S 矩陣理論一直是粒子物理學的主導方法。 但是,它遇到了麻煩,1973 年 QCD 中漸近自由的發現使 場論重回前沿,並由此帶來了對粒子物理學可能取得的成就的許多樂觀情緒。

默裡·蓋爾曼取得了驚人的成就。 20 年來,他對自然可能如何運作做出了一系列大膽的猜想——奇異數、V-A 理論、SU(3)、夸克、QCD——並且在每種情況下,他都是正確的,而其他人都是錯誤的。 他在整個科學史上擁有最引人注目的重複正確直覺的記錄之一。

他試圖繼續前進。 他談到 “大統一理論即將到來”,並且(與許多其他物理學家一起)討論了 QCD 和弱相互作用理論可能在基於 SU(5) 和 SO(10) 等群的模型中統一的可能性。 他考慮了 超對稱性——其中會存在一些粒子,它們是像中微子這樣的東西和像膠子這樣的東西之間的交叉。 但是,對這些理論的快速驗證沒有奏效——儘管即使現在,它們的一些版本仍然可能是正確的。

但無論如何,20 世紀 70 年代中期是粒子物理學非常活躍的時期。 1974 年,發現了 J/Ψ 粒子,事實證明它與第四種夸克(粲夸克)有關。 1978 年,發現了 第五種夸克 的證據。 人們對 QCD 的工作原理了解了很多。 並且出現了一個一致的弱相互作用理論,該理論與 QED 和 QCD 一起,定義了到 20 世紀 80 年代初已成為現代粒子物理學標準模型的理論,該模型至今仍然存在。

我自己在 1972 年,當我 12 歲時,開始對粒子物理學產生濃厚的興趣。 我過去常常隨身攜帶一本小小的 粒子性質 手冊——而且所有各種粒子,在某種意義上,都成了 我的私人朋友。 我用心記住了 Λ 的質量π0 的壽命,以及關於粒子的無數其他資訊。(是的,令人驚訝的是,我似乎仍然記得幾乎所有這些資訊——儘管現在它們都以更高的精度為人所知。)

當時,在我看來,有史以來最重要的發現正在被做出:關於我們宇宙中存在的基本粒子的基本事實。 而且我認為我假設不久之後每個人都會知道這些事情,就像人們知道存在原子、質子和電子一樣。

但今天我感到震驚的是,幾乎沒有人聽說過 μ 子——即使我們不斷受到來自宇宙射線的 μ 子的轟擊。 談論奇異數或 Ω 負離子,人們會茫然地盯著你。 更多人聽說過夸克,但主要是因為它們的名字,以及它們在各種品牌等中的使用。

對我來說,這感覺有點悲劇。 展示蓋爾曼的八重道圖,並解釋它們中的粒子是如何由夸克製成的,這並不難。 解釋已知有六種型別的夸克,至少與解釋化學元素或 DNA 鹼基一樣容易。 但是,由於某種原因——在大多數國家/地區——粒子物理學的所有這些勝利從未進入學校的科學課程。

當我在寫這篇文章時,我震驚於網路上關於 “經典” 粒子物理學的資訊是多麼稀少。 事實上,在試圖回憶起一些歷史時,我能找到的最廣泛的討論是在一本 我自己在 12 歲時寫的一本未出版的書 中!(是的,充滿了迷人的拼寫錯誤,以及一些物理錯誤。)

故事的其餘部分

當我在 1978 年第一次見到默裡時,他取得巨大直覺成功的時期以及他定義粒子物理學中幾乎所有重要事物的時期已經過去了。 我從來都不太確定他在做什麼。 我知道他經常旅行,利用在遙遠地方舉行的物理學會議作為藉口來吸收當地的文化和自然。 我知道他花了很多時間與 JASON 物理學家小組在一起,這是一個為軍方提供諮詢並因此獲得豐厚報酬的小組。(這也是一個在 20 世紀 80 年代中期試圖招募我的小組。)我知道他在加州理工學院教課——儘管他以相當混亂和毫無準備而聞名,我經常看到他匆匆忙忙地去上課,手裡拿著一大堆整理得很差的手寫筆記。

我經常看到他和他帶到加州理工學院的、擔任各種臨時職位的年輕物理學家擠在一起。 黑板上經常進行計算,有時是默裡親自計算。 大量的代數,通常裝飾著張量指標——很少看到圖表。 這是關於什麼的? 我認為在那些日子裡,最常見的是 超引力——超對稱性的思想與早期形式的弦理論(其本身源於更早的 S 矩陣理論工作)的融合。

那時是 QCD、夸克模型以及默裡基本上創造的許多其他事物最熱門的時候。 然而,默裡選擇不研究它們——例如,在聽完我關於 QCD 的演講後告訴我,我應該研究更有價值的主題。

我猜想墨瑞可能在某種程度上認為他驚人的直覺會繼續奏效,他的新理論會像他以前的理論一樣成功。但事實並非如此。雖然當我見到墨瑞時,他經常會告訴我一些驚人的物理學突破,而且常常使用我無法識別的複雜數學形式。

到 1983 年我離開加州理工學院時,墨瑞將他的大部分時間花在了新墨西哥州,聖塔菲和洛斯阿拉莫斯一帶——特別是參與到後來成為 聖塔菲研究所 的機構中。1984 年,我受邀參加了討論當時被稱為里奧格蘭德研究所的機構可能做些什麼的首次研討會。那是一次奇怪的活動,我是其中最年輕的參與者。而且碰巧的是,在與該活動的會議記錄再版有關的情況下,我最近寫了一篇關於那裡發生的事情的記述,我很快就會發布。

無論如何,墨瑞是這次活動的聯合主席,並談論了他對一所偉大的跨學科大學的願景,人們將在其中研究物理學和考古學之間的關係等事物。他滔滔不絕地談論涵蓋藝術和科學、簡單和複雜,並將它們全部聯絡起來。在我看來這似乎不太實際——在某個時候我問,如果聖塔菲研究所必須做出選擇,它實際上會專注於什麼。

人們問我會提出什麼建議,我(有點不情願地,因為似乎每個人都在試圖推銷他們自己的領域)建議了“複雜系統理論”,以及我對複雜性從簡單程式等事物中湧現出來的想法。該活動的錄音記錄了墨瑞和我之間的一些尊敬的交流,儘管更多的是關於組織事項而不是內容。但事實證明,複雜系統理論確實是聖塔菲研究所最終專注於的領域。墨瑞本人也開始使用“複雜性”作為他正在思考的事物的標籤。

多年來(從我 1981 年首次研究這類事物開始),我試圖向墨瑞解釋元胞自動機,以及我對計算宇宙的探索。他會禮貌地傾聽,並口頭上贊同計算機及其實驗的相關性。但——正如我後來意識到的那樣——他從未真正理解我在說什麼。

到 1980 年代後期,我很少見到墨瑞。不過,我聽說,透過我認識的一位經紀人,墨瑞獲得了一大筆預付款來寫一本書。墨瑞總是覺得寫作很痛苦,不久後我聽說這本書已經經歷了多位編輯(和出版商),墨瑞認為這本書是他心臟病發作的原因。我曾希望這本書會是一本自傳,儘管我懷疑墨瑞可能沒有進行內省以創作自傳的能力。(幾年後,《紐約時報》的一位名叫喬治·約翰遜的作家寫了一本我認為非常好的墨瑞傳記,但墨瑞討厭它。)

但後來我聽說墨瑞的書實際上是關於他的複雜性理論,無論那可能是什麼。幾年過去了,最終,在 1994 年,在相當低調的宣傳下,墨瑞的書 夸克與美洲豹 出版了。瀏覽這本書,它似乎並沒有包含任何可以被認為是複雜性理論的具體內容。喬治·茨威格告訴我他聽說墨瑞把像我和他這樣的人排除在書的索引之外,所以如果我們想知道他說了我們什麼,我們就必須閱讀整本書。

當時,我沒有費心。但就在現在,在寫這篇文章時,我很好奇想知道墨瑞實際上說了我什麼,如果有的話。在印刷版書中,索引直接從“Winos”跳到 Woolfenden。但在網上我可以找到我在第 77 頁(而且,奇怪的是,我也在線上索引中):“正如斯蒂芬·沃爾夫勒姆強調的那樣,[一個理論] 是一個壓縮的資訊包,適用於許多情況。” 是的,這是真的,但這真的是墨瑞從我告訴他的一切中得到的全部嗎? (順便說一句,喬治·茨威格在這本書中根本沒有被提及。)

2002 年,我終於完成了我長達十年的基礎科學專案,我正準備出版我的書 一種新科學。為了感謝他早期的支援,我在書的冗長的致謝列表中 提到了墨瑞,我想聯絡他,看看他是否願意寫一篇封底推薦語。(最後,史蒂夫·喬布斯 說服我不要放任何封底推薦語:“艾薩克·牛頓的《原理》上沒有推薦語;你的書也不應該有。”)

墨瑞禮貌地回應道:“很高興得知你的鴻篇鉅製,反映瞭如此多的思考、研究和寫作,終於要出版了。我當然很樂意收到這本書並仔細閱讀,我也許能夠寫出一篇推薦語,特別是因為我期望它會給我留下深刻的印象。” 但他說,“在任何條件下我都覺得寫作很困難,你可能知道。”

我給墨瑞寄了書,此後不久就和他通了電話。那是一次奇怪且充滿爭議的對話。墨瑞顯然感到不舒服。我問他認為複雜性是什麼。他說它“就像孩子學習語言一樣”。我問那是什麼意思。我們來回討論語言。我清楚地感覺到墨瑞認為他可以用我不瞭解的事實來矇蔽我。但——也許對這次談話來說不幸的是——即使《一種新科學》沒有過多地討論語言,我在計算語言設計方面的長期努力也使我對這個話題非常瞭解,在談話中我明確表示我不相信墨瑞所說的話。

墨瑞隨後發了一封電子郵件:“很高興與你交談。我發現思想交流非常有趣。在過去的幾年裡,我們似乎一直在思考許多相同的事情,而且顯然我們同意其中一些,但在另一些方面有非常不同的觀點。” 他談到了這本書,說“顯然,我無法在短暫的瀏覽中對如此令人印象深刻的鉅著得出任何深刻的結論。然而,很明顯,其中有很多想法,如果我理解正確的話,我並不贊同。”

然後他繼續說道:“而且,我過去十年左右的工作在任何地方都沒有被提及,即使這項工作包括對簡單性和複雜性的意義和重要性的討論,相干歷史在理解量子力學中的作用,以及在《一種新科學》中發揮重要作用的其他主題。” (實際上,我不認為我在量子力學中討論過任何與相干歷史相關的內容。) 他解釋說他不想寫推薦語,並結束道:“我很抱歉,我希望這件事不會對我們的友誼構成任何威脅,我非常珍惜這份友誼。”

結果證明,我再也沒有和墨瑞談論過科學。我最後一次見到墨瑞是在 2012 年在紐約市為有前途的高中生舉辦的一次特別活動中。我說了聲你好。墨瑞茫然地看著我。我說出我的名字並舉起我的姓名牌。“我認識你嗎?” 他說。我重複了我的名字。仍然茫然。我無法判斷這是年齡問題——還是β函式故事的重演。但是,帶著遺憾,我走開了。

我經常以墨瑞為例來說明管理偉大職業生涯弧線的挑戰。從 20 多歲到 40 多歲,墨瑞擁有點石成金的能力。他獨特的思維方式一次又一次地獲得成功,並在許多方面,他定義了一代人的物理學。但當我認識他時,輕鬆的成功已經結束了。也許是墨瑞的問題;更有可能的是,只是他的方法容易獲得的成果現在已經消失了。

我認為墨瑞一直希望作為一位學者和科學界的政治家受到尊重——甚至超越科學界。但——令他懊惱的是——他不斷地將自己置於暴露出他弱點的情境中。他試圖領導人們,但通常最終會惹惱他們。他試圖成為文學風格的作家,但他的完美主義和不安全感阻礙了他。他試圖在新領域做重要的工作,但最終發現他的特定方法在那裡不起作用。對我來說,這在許多方面都讓人感到悲哀。他如此渴望像以前一樣成功,但他從未找到實現這一目標的方法——並且始終揹負著他早期成功的負擔。

儘管他有各種複雜性,但我很高興認識墨瑞。雖然墨瑞現在已經去世,但他發現的物理學將繼續存在,定義了我們探索宇宙基本結構的道路上的一個重要篇章。

Stephen Wolfram is the creator of Mathematica, Wolfram|Alpha and the Wolfram Language ; the author of A New Kind of Science; and the founder and CEO of Wolfram Research. Over the course of nearly four decades, he has been a pioneer in the development and application of computational thinking, and has been responsible for many discoveries, inventions and innovations in science, technology and business.

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