默里·盖尔曼:物理学的美与真谛

今天介绍的讲演者是默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann),1969年诺贝尔物理学奖得主。在这个演讲里,默里·盖尔曼谈到了美对于物理发现的重要启示。


Murray Gell-Mann on beauty and truth in physics

盖尔曼一开始就提到自己是一名理论物理学家,本身并不做实验。而他的工作涉及到的就是我们目前所知道的物理学上的四种最基本的相互作用:引力,电磁相互作用,强相互作用和弱相互作用。当然,他没有排除其他相互作用存在的可能性,但是,其他相互作用即便存在,也可能会是更小的物理距离之内。

当然,盖尔曼这次首先想强调的是“美”在理论物理学中的重要性。他提出,“美”往往是衡量一个物理学理论是否成立的原则之一。他拿自己作例子,在1957年他和同事提出了一个有关弱相互作用的理论,当时有很多实验结果和他的理论不符,在没有获知这些实验的情况下他们就发表了这篇论文,最主要就是出自对于自己理论的“美”的自信;当然,后来那些实验都被证实是错误的(这个理论是他后来获得诺贝尔奖的一个重要依据)。他还提到自己的好友爱因斯坦,爱因斯坦对于有人宣称在实验上否定了相对论的态度是不屑一顾的。

那么,为什么“美”可以作为衡量物理学理论的一个标准呢?

物理学上的“美”更多的是指数学表达上的精准和简洁,而反应到物理现实中就是“基本物理原理”的存在。盖尔曼坚信“基本物理原理”的存在,而且是以量子的方式起作用。任何人懂得一点儿量子力学的都知道伴随量子尺度的概念就是“机率”,换句话说,我们生活的宇宙不是仅仅由基本物理原理本身单独决定,还有随之而来的由于“机率”的存在而带来的无数的“意外”。

人类的物理学研究历程是从低能量到高能量,再到更高能量,从大尺度到微尺度,到更微小的尺度,正如同剥洋葱皮一样,一层又一层地递进。在这个过程中,物理学家们发现每一层的原理的数学表现方式竟然是惊人的类似。一个简单的例子就是:牛顿发现了万有引力,库伦发现了电荷相互作用力,而两者的公式一模一样。

“美”一个表现是“对称”。麦氏方程和相对论等等都有很多“对称”的概念。“美”的另一个表现就是“自相似性”,前面举的“牛顿和库伦”的例子就是这样的,另外还有很多其他例子,比如杨-米尔斯规范场论非常意外地给出了强相互作用和弱相互作用的描述。

正是因为物理学原理中“对称”和“自相似性”的存在促使“美”可以成为衡量理论物理学的一个标准。

相关TED演讲:

Stephen Hawking asks big questions about the universe

David Deutsch: 人类之存亡取决于知识之创造

相关背景介绍:

维基百科上的默里·盖尔曼

盖尔曼的科普著作《夸克与美洲豹》:http://book.douban.com/subject/1322880/

本文作者:张朝杰

张朝杰,出生和长大在河南平顶山,2006年于清华生物系大学毕业,现在在美国科罗拉多大学念研究生。喜欢生命科学,计算机技术和世界各地人文历史,尤其是中国各地的方言文化。相信多学科交叉的未来和力量,努力在自己的研究中利用另外一些其他学科中的方法或者想法,而我相信TED会是一个很好的得到新想法的途径。

TEDtoChina signature

您可以通过RSS阅读器订阅“TEDtoChina”的文章:
http://feeds.feedburner.com/tedtochina
欢迎发表评论,参与“TEDtoChina”的讨论组,或者在 twitter 上面 follow我们,以及关注我们的新浪微博(http://t.sina.com.cn/tedtochina)。
参与越多,您也会学到更多。

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注