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謝爾登·格拉肖
來源:互聯網

謝爾頓·李·格拉肖(英語:Sheldon Lee Glashow,1932年12月5日-)出生于紐約曼哈頓,美國理論物理學家、1979年諾貝爾物理學獎獲得者。

謝爾頓·李·格拉肖高中就讀于布朗克斯科學高中(Bronx High School of Science),1954年取得康奈爾大學學士,1955年獲哈佛大學碩士學位,1959年憑借論文《基本粒子衰變中的矢量介子》(The 向量 Meson in Elementary Particle Decays)獲得博士學位。1961年,謝爾頓·李·格拉肖進入斯坦福大學擔任助理教授,后轉至加利福尼亞大學伯克利分校任副教授。1966年,謝爾頓·李·格拉肖回到哈佛大學任教授,升任尤金·希金斯物理學名譽教授。1967年,謝爾頓·李·格拉肖和美國理論物理學家斯蒂文·溫伯格巴基斯坦物理學家阿卜杜勒·薩拉姆(Abdus Salam)證明電磁力和弱核力是同一事物的不同實例。

1969年,謝爾頓·李·格拉肖與約翰·伊利奧普洛斯(John Iliopoulos)、盧西亞諾·邁亞尼(Luciano Maiani)共同預測粲夸克的存在。1976年,謝爾頓·李·格拉肖獲J. 羅伯特. 奧本海默紀念獎。1977年,謝爾頓·李·格拉肖成為美國國家科學院院士。1979年,謝爾頓·李·格拉肖和斯蒂文·溫伯格、阿卜杜勒·薩拉姆憑借對基本粒子之間統一的弱電磁相互作用理論做出貢獻而共同獲得諾貝爾物理學獎。2018年,謝爾頓·李·格拉肖正式退休,為電子雜志《Inference:International Review of Science》寫文章。

謝爾頓·李·格拉肖的主要研究領域是基本粒子和量子場論,研究成果廣泛應用于超級加速器、空間實驗室、超導電磁、碲系列光電材料、新型磁性材料等領域。他對粒子物理領域作出諸多貢獻,包括發現GIM機制、預言第四種夸克——粲夸克和提出喬治-格拉肖SU(5) 大統一模型等。謝爾頓·李·格拉肖曾獲得J. 羅伯特. 奧本海默紀念獎、諾貝爾物理學獎、歐洲物理學會高能物理獎等多項榮譽,被評為粒子物理學標準模型的主要創建者、尋找大一統理論先鋒等。

人物經歷

早年經歷

1932年12月5日,謝爾頓·李·格拉肖在美國紐約出生。童年時期,謝爾頓·李·格拉肖基本生活在曼哈頓北端的因伍德(Inwood),他的父母常帶他去公園或森林,向他解釋不同樹木之間的區別。他擁有一個很小的望遠鏡和顯微鏡,可以觀察天空、植物、雨水等,甚至發現哈德遜河污染情況非常嚴重,這些經歷都誘發了他在研究上的好奇心。15歲時,在哥哥們的幫助下,謝爾頓·李·格拉肖在地下室建起了一個化學實驗室。

之后,謝爾頓·李·格拉肖向布朗克斯科學高中(Bronx High School of Science)發出求學申請,但因患上闌尾炎而錯過了入學考試。在醫生哥哥的幫助下,他順利度過了難關,得以參加補考,成功被布朗克斯科學高中錄取。1950年,謝爾頓·李·格拉肖畢業于布朗克斯科學高中,與斯蒂文·溫伯格同屆畢業,二人后共同進入了康奈爾大學。高中時期,謝爾頓·李·格拉肖成為了硒化學方面的專家,他曾因在為青少年出版的雜志上發表了一篇名為《化學》的短文而得到來自南達科他州的一個政府機構的工作邀約,但由于高中生身份,他不得不放棄這個機會。

教育經歷

1950年進入大學后,謝爾頓·李·格拉肖決定投身于理論物理學,并于1954年在康奈爾大學獲得學士。1954年,謝爾頓·李·格拉肖進入哈佛大學繼續學習。在導師朱莉安·施溫格(Julian Schwinger)(量子電動力學創始人之一)的指導下,謝爾頓·李·格拉肖開始萌生出對電弱合成和量子論的興趣。1955年,謝爾頓·李·格拉肖獲得哈佛大學碩士學位,并于1959年取得博士學位,還獲得了國家科學基金會的博士后獎學金。期間,他對理論物理學方面的問題展開研究。盡管利用量子電動力學(QED)可以非常精確的預測到電磁作用力,但將類似方法運用到其他作用力上卻毫無意義,也不會產生任何有意義的結果。為了改善這種情形,朱莉安·施溫格提出:弱作用力和電磁作用力可以用一種單獨的一致理論來描述。在這一背景下,謝爾頓·李·格拉肖也將這一主題作為自己博士論文的題目,并發表了博士論文《基本粒子衰變中的矢量介子》(The 向量 Meson in Elementary Particle Decays),研究了弱作用力理論存在的可能性。

工作經歷

循序漸進

完成博士學位后,謝爾頓·李·格拉肖在莫斯科與伊戈爾·塔姆(Igor Tamm)一起工作,1958年至1960年在哥本哈根的尼爾斯·玻爾研究所和日內瓦的歐洲核子研究中心工作。1958年末,他準確預言了電弱理論的可能性,但他的實際表述是錯誤的。1959年春天,他在倫敦發表了一個有關這一主題的演講,結果他的研究得到了嚴厲的指責。之后,他憑借電弱結構理論得到默里·蓋爾曼的賞識,于1960年受邀到加州理工學院擔任研究員。1961年,謝爾頓·李·格拉肖進入斯坦福大學擔任助理教授,后轉到加利福尼亞大學伯克利分校擔任副教授。同年末,他發表了一篇名為《弱作用力的局部對稱》(Partical Symmetries of Weak Interactions)的論文。

獲得諾獎

1961年,謝爾頓·李·格拉肖發表了一項擴展電弱統一模型的理論。1962年至1966年,謝爾頓·李·格拉肖在美國加州伯克利大學任教期間提出了新的粒子物理及中性粒子流的概念。1964年,謝爾頓·李·格拉肖與詹姆斯·比約肯猜測,除了u夸克、d夸克和s夸克以外,還存在有第四種夸克。1966年,謝爾頓·李·格拉肖回到哈佛大學擔任教授,升任尤金·希金斯物理學名譽教授。1967年,謝爾頓·李·格拉肖和美國理論物理學家斯蒂文·溫伯格巴基斯坦物理學家阿卜杜勒·薩拉姆(Abdus Salam)證明了電磁力和弱核力是同一事物的不同實例。1969年,謝爾頓·李·格拉肖與約翰·伊利奧普洛斯(John Iliopoulos)、盧西亞諾·邁亞尼(Luciano Maiani)在《物理評論D》發表一篇題為“弱相互作用中的輕子-強子對稱性”的論文,論文提出的機制被后人稱為“GIM機制”(GIM是三位物理學家的姓的第一個字母),共同預測了粲強子(夸克)的存在。1974年,謝爾頓·李·格拉肖和美國科學家喬治提出了把強、弱、電三種相互作用統一在一起的SU(5)大統一理論。1977年,謝爾頓·李·格拉肖成為美國國家科學院院士。

1979年,謝爾頓·李·格拉肖和斯蒂文·溫伯格、阿卜杜勒·薩拉姆憑借對基本粒子之間統一的弱電磁相互作用理論(包括預測弱中性電流)做出貢獻,共同獲得了諾貝爾物理學獎。自1979年起,謝爾頓·李·格拉肖持續擔任CERN科學政策委員會成員。1982年,謝爾頓·李·格拉肖離開哈佛大學,加入得克薩斯州休斯頓大學,擔任附屬高級科學家。1984年,他以杰出訪問科學家的身份加入波士頓大學。1987年,他成為了哈佛大學的自然科學梅隆教授。謝爾頓·李·格拉肖還是哈佛大學尤金·希金斯(Eugene Higgins)名譽教授和波士頓大學阿瑟·G·B·梅特卡夫(Arthur G.B. Metcalf)數學和科學名譽教授。1991年,謝爾頓·李·格拉肖獲得埃里斯科學促進和平獎。2000年,謝爾頓·李·格拉肖離開哈佛大學,加入波士頓大學。

正式退休

2018年,謝爾頓·李·格拉肖正式退休,減少了研究工作,選擇成為一名網絡編輯,為電子雜志《Inference:International Review of Science》寫文章。同年1月12日,“謝爾頓·格拉肖工作站”揭牌成立。2019年10月30日,謝爾頓·李·格拉肖受邀參加第二屆世界頂尖科學家論壇,于當日下午在“黑洞與空天科技峰會”上發言。同年11月2日,謝爾頓·李·格拉肖與河南茵特賽爾有限公司簽訂了受聘首席科學家并建立綜合細胞庫項目合作協議。

主要成果

謝爾頓·李·格拉肖的主要研究領域是基本粒子量子場論,研究成果廣泛應用于超級加速器、空間實驗室、超導電磁、碲系列光電材料、新型磁性材料等領域。1979年,謝爾頓·李·格拉肖因為“對統一基本粒子弱相互作用與電磁相互作用理論的貢獻,以及對弱中性流的預言”,與阿卜杜·薩拉姆、史蒂芬·溫伯格共同獲得諾貝爾物理學獎。他對粒子物理領域做出了多項意義深遠的卓越貢獻,包括發現GIM機制、預言第四種夸克——粲夸克和提出喬治-格拉肖SU(5) 大統一模型等。

粲夸克與GIM機制

20世紀60年代起,科學家們發現物質世界是由夸克和輕子這兩種截然不同的基本粒子組成。這個尺度的“元素周期表”由三種夸克(上夸克、下夸克和奇異夸克)和四種輕子(電子、繆子以及相對應的中微子)組成。和元素的“族”類似,夸克間和輕子間有著相互獨立的對稱性,而它們之間電磁、強和弱這三種微觀相互作用可以解釋絕大多數實驗數據。可是,對于一種特殊的衰變,比如中性K0介子推(一個下夸克和奇異夸克的結合體)衰變到兩個繆子的過程,理論預言了很高的衰變率,但實驗觀察到的這個衰變卻非常稀有。這個現象暗示著新的對稱性的存在,而對具體的機制,理論家們眾說紛紜。

1969年,當時在哈佛大學的謝爾頓·李·格拉肖、約翰·伊利奧普洛斯(John Iliopoulos)和魯加諾·馬亞尼(Luciano Maiani)在《物理評論D》發表一篇題為《弱相互作用中的輕子-強子對稱性》的論文。他們在理論上提出了一種類似于上夸克的新的夸克(粲夸克),從而使夸克和輕子在弱相互作用有優美的對稱性。而中性K0介子到雙繆子的衰變之所以稀有,是因為上夸克和粲夸克的貢獻由于對稱性完美抵消。這個機制被后人以3位物理學家的名字首字母集合,稱為GIM機制。

大統一理論

科學家們經過多年的探索發現,世界上所有的物質都是由百十種不同的元素構成的,而元素又都由不同數目的質子、中子和電子組成,而質子、中子又有內部結構,它們由夸克組成,而介子是由夸克和反夸克組成。質子、中子、介子、輕子、光子等統稱為基本粒子,而基本粒子之間的相互轉化是因為存在著引力、電磁力、弱力和強力4種自然力的相互作用。其中,幾乎所有的粒子之間都存在引力,但電磁力只存在于帶電粒子之間。物理學家們試圖找到把這4種力統一起來的途徑。

謝爾頓·李·格拉肖最早涉足弱力和電磁力統一研究領域,于1961年提出:弱力和電磁力的雖然似乎沒有相似之處,但可以從用數學方式對這兩種自然力的描述中看出它們在某些方面的相似性,弱力和電磁力的統一并不是沒有可能的。他巧妙地運用"規范場"的方法,搭起了統一弱力和電磁力的框架,但無法解釋:弱力的作用非常微小,傳遞弱力的粒子卻很重,它的質量約為質子質量的幾十倍到百倍。

1975年,謝爾頓·李·格拉肖和合作者一起在電弱統一理論和量子色動力學的基礎上,提出了把弱相互作用、電磁相互作用、強相互作用統一起來的大統一理論,在基本粒子和場論的理論研究以及宇宙學的研究中都有較大的影響。正是由于這些成就,他與S.溫伯格、A.薩拉姆共同獲得了1979年諾貝爾物理學獎。粒子物理標準模型堪稱是二十世紀物理學取得的最重大成就之一,謝爾頓·李·格拉肖既是粒子物理標準模型奠基人之一,也是大統一理論的開創者。

主要作品

主要論文

截至2024年,謝爾頓·李·格拉肖共計發布259篇論文,以下僅展示部分論文。

參考資料:

主要著作

參考資料:

個人生活

家庭生活

謝爾頓·李·格拉肖的父母均是猶太人,會說流利的意第緒語(依地語)。20世紀初,謝爾頓·李·格拉肖的父母從俄羅斯搬到紐約。謝爾頓·李·格拉肖的父親劉易斯·格拉肖(Lewis Glashow)是一名工人,在經歷了各種反猶事件后轉行從事管道工作,后成為了管道商店(名為L. Glashow Plumbing)的老板;他的母親名為貝拉·魯賓·格拉肖(Bella Rubin Glashow),他有兩個哥哥,分別出生于1914年和1918年。他的父母和哥哥薩姆都鼓勵他從事科學研究,他的兩個兄弟曾在歐洲服役,他的弟弟還作為一名醫生前往達豪經歷了第二次世界大戰,為幸存的囚犯提供醫療服務。

愛情生活

1972年,謝爾頓·李·格拉肖與瓊·亞歷山大(Joan Alexander)結婚,二者擁有四個孩子。

個人愛好

謝爾頓·李·格拉肖的愛好十分廣泛,年輕時喜歡吹笛子,后來又學會了打網球、下圍棋。2018年退休后,他減少了研究工作,成為了一名網絡編輯,開始為電子雜志“Inference”(《推論》)寫文章。謝爾頓·李·格拉肖自稱是一名“實踐的無神論者”和美國民主黨人。

人物軼事

和楊振寧、李政道友誼

1958年,謝爾頓·李·格拉肖在進行論文答辯時,提到了一個電子中心粒子的概念,同時還有另外一種中性粒子,在之前很多科學領域都認為這兩種粒子是一回事。當時,謝爾頓·李·格拉肖在解釋這兩種中性粒子區別的時候,楊振寧打斷他說,這沒有繼續說下去的意義,因為沒有辦法通過實驗來支撐這一點。還只是一個年輕學生的謝爾頓·李·格拉肖無法回答楊振寧的問題,而他的導師朱莉安則幫助他解答了這一問題。朱莉安解釋了這兩種中性粒子之間的區別,以及如何通過實驗來驗證這兩種粒子是否相同。幾個月后,楊振寧和李振道發表了一篇論文,在論文當中講到如何通過實驗來論證這兩種中性粒子究竟是相同的還是不同的。三年之后,謝爾頓·李·格拉肖和導師朱莉安成功驗證了區別。

十年后,謝爾頓·李·格拉肖和朋友合作寫了一篇論文,被李政道認為其所作的研究是錯誤的,寫的是一篇“假論文”,后來證實李政道是對的。鑒于當時大家互為好友,為了表示歉意,謝爾頓·李·格拉肖和朋友當場折斷了鉛筆,并向李政道承認錯誤,其友誼又得以持續下去。

質疑弦理論

此外,謝爾頓·李·格拉肖始終對弦理論保持警惕和懷疑。他強調過弦理論的一個核心特質:它“永遠都是安全的理論”,因為它永遠無法通過實驗進行檢驗,因此它不能被證明或證偽。謝爾頓·李·格拉肖在電視節目NOVA中也表明了他對于弦理論的疑惑:弦理論給了引力一個量子學解釋,看上去非常一致,但是并沒有做出任何其他的預測。

社會任職

謝爾頓·李·格拉肖曾在斯坦福大學加利福尼亞大學伯克利分校和哈佛大學任教,他還是尼爾斯·玻爾研究所和歐洲核子研究組織 (CERN) 的訪問科學家、麻省理工學院 (MIT) 的客座教授以及德州農工大學的大學學者。他于1977年成為美國國家科學院院士,并在布魯克海文國家實驗室擔任顧問。1985年至1988年,謝爾頓·李·格拉肖擔任國際Sakharov委員會主席。1966年至2000年,他在哈佛大學中擔任多個物理學教授職位,包括物理學教授、尤金·希金斯物理學名譽教授和梅隆科學教授。截至2024年,他是哈佛大學的名譽教授。此外,他還是美國哲學學會的成員。

獲得榮譽

參考資料:

人物評價

格拉肖是尋找大一統的理論的先鋒。(澎湃新聞 評)

謝爾頓·格拉肖是粒子物理學標準模型的主要創建者。(中國科學報 評)

謝爾頓·李·格拉肖是著名的弦律懷疑論者。(哈佛廣場圖書館 評)

謝爾頓·李·格拉肖是一名頂級物理學家。(《自然》雜志 評)

相關作品

美國喜劇《生活大爆炸》中“吉姆·帕森斯”的原型就是謝爾頓·李·格拉肖。與《生活大爆炸》電視劇里不同的是,作為理論物理學家的謝爾頓·李·格拉肖和實驗物理學家的關系非常密切,并且他也非常尊重他們的工作。此外,電視劇里謝耳朵對弦理論十分癡迷,而謝爾頓·李·格拉肖本人則并不相信弦理論。

參考資料 >

諾圈微訪談 | “網紅”諾獎科學家謝爾頓:誰說我像“謝耳朵”.央視新聞.2024-08-26

Sheldon Glashow.Britannica.2024-08-26

Sheldon Lee Glashow, Ph.D..SOCIETY FOR SCIENCE.2024-08-26

Sheldon Glashow.Boston University.2024-08-26

Sheldon Glashow.Harvard Square Library.2024-08-26

Sheldon Glashow.BU.2024-08-26

Prof. Dr. Sheldon Lee Glashow > CV.LINDAU NOBEL LAUREATE MEETINGS.2024-08-26

專訪|諾獎獲得者“謝耳朵”:我沒有任何專利,做研究僅僅只為獲取知識.財聯社.2024-08-26

Sheldon Glashow.AIP.2024-08-26

《生活大爆炸》謝耳朵原型謝爾頓·格拉肖:我和實驗物理學家關系很好.世界頂尖科學家論壇.2024-08-26

世界著名理論物理學家謝爾登·格拉肖:中國產彩色發電玻璃未來有無限機會.四川日報.2024-08-26

科學發現與機緣.上海交通大學.2024-08-26

USIA Fellow Nobel Laureate Sheldon Lee Glashow.Usia Association.2024-08-26

Top physicist crosses to Boston in search of like minds.Nature.2024-08-26

諾獎得主格拉肖走進安徽工大.中國科學報.2024-08-26

對話諾獎得主:科學領域國際合作不能停止.中青報.2024-08-26

愛看《生活大爆炸》的“美劇迷”注意了,“謝耳朵”原型來上海了![圖].上海交通大學.2024-08-26

Unity of All Elementary-Particle Forces.APS.2024-09-02

Sheldon Lee Glashow.Oxford Reference.2024-08-26

諾獎得主謝爾登.格拉肖與經開區茵特賽爾公司的項目合作協議在市政府順利簽約.新鄉市科學技術局.2024-08-26

GIM機制發現50周年學術報告會在上海交大舉行.上海交通大學新聞學術網.2024-09-02

粒子物理學界“三劍客”齊聚李政道圖書館 謝耳朵原型也是諾獎得主.新民晚報.2024-09-02

“粒子物理標準模型”之父格拉肖.中國科學院高能物理研究所.2024-09-02

Sheldon Glashow.Research Gate.2024-08-26

Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry.ACADEMIA.2024-08-26

ISBN Search.ISBN Search.2024-09-02

Desperately Seeking Superstrings?.ARXIV.2024-09-02

From alchemy to quarks.豆瓣讀書.2024-08-26

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Interactions.豆瓣讀書.2024-09-02

Third Workshop on Grand Unification.SPRINGER LINK.2024-09-02

First workshop on grand unification : New England Center, University of New Hampshire, April 10-12, 1980.Nantilus.2024-09-02

“A scientist without humanist culture does bad science”.LA CONTRA.2024-09-02

《生活大爆炸》謝耳朵原型謝爾頓·格拉肖:我和實驗物理學家關系很好.世界頂尖科學家論壇.2024-09-02

Sheldon Glashow.Bulletin of the Atomic Scientists.2024-08-26

Brahe & Oskar Klein Memorial Lecture - Sheldon Lee Glashow.Brahe.2024-09-02

Richtmyer Memorial Lecture Award.AAPT.2024-09-02

Alfred P. Sloan Foundation.Sloan.2024-09-02

Sheldon Glashow.THE NOBEL PRIZE.2024-08-26

生活大爆炸 第一季 The Big Bang Theory Season 1 (2007).豆瓣電影.2024-08-26

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