當(dāng)?shù)貢r間5月24日，這是一個讓世人哀傷的日子。著名物理學(xué)家、高能物理理論的巨人、“夸克之父”默里·蓋爾曼離世，享年89歲。默里·蓋爾曼的離世，在流量平臺上沒有激起一絲波瀾。。。

2012年世界經(jīng)濟(jì)論壇年會上的默里·蓋爾曼

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默里·蓋爾曼（Murray Gell-Mann，1929年9月15日－2019年5月24日），美國物理學(xué)家和美國國家科學(xué)院院士。他是一位粒子物理學(xué)界的奇才，作出了許多奠基性的工作。

自20世紀(jì)50年代以來，蓋爾曼在粒子物理學(xué)中一直扮演著最重要的角色。特別是他于1964年提出的夸克模型，開辟了人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的新篇章，被譽為“夸克之父”，因?qū)玖Ｗ拥姆诸惣捌湎嗷プ饔玫陌l(fā)現(xiàn)而獲得1969年諾貝爾物理學(xué)獎。

蓋爾曼通曉的學(xué)科極廣，是一個百科全書式的學(xué)者，也是20世紀(jì)后期學(xué)術(shù)界少見的通才。除數(shù)理類的學(xué)科外，對考古學(xué)、動物分類學(xué)、語言學(xué)等學(xué)科也非常精通。

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1929年9月15日，默里·蓋爾曼出生于美國曼哈頓一個移民自奧匈帝國的猶太家庭。

蓋爾曼的父母在第一次世界大戰(zhàn)之后移居到美國，他的父親名叫阿瑟·伊斯多勒·蓋爾曼（Arthur Isidore Gell-Mann），是一位對外英語教師；他的母親名叫泡琳·萊西施坦因（Pauline Reichstein）。父親阿瑟通曉數(shù)學(xué)、天文學(xué)和考古學(xué)，這也影響了蓋爾曼。其姓氏中的連字符是他父親自己加上去的。

蓋爾曼從小就有“會走路的百科全書”的稱號，7歲時就自學(xué)微積分。

1948年

蓋爾曼于在耶魯大學(xué)取得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

1951年

在魏斯科普夫指導(dǎo)下憑論文《耦合力度與核相互作用》取得麻省理工大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。

他的博士論文大部分是研究十分困難的中間耦合理論。他的這一工作后來證實是非常有價值的，對1963年諾貝爾獎金獲得者E·P·維格納的研究工作有極大的影響。

同年由于蓋爾曼在研究生期間的出色工作，他被資助到普林斯頓高級研究院工作一年。這一年夏季，他在依利諾斯大學(xué)進(jìn)行了一段教學(xué)和研究。

1952年

翌年，蓋爾曼成為芝加哥大學(xué)核研究所（后來改名為費米研究所）的講師。在這個研究所里工作，蓋爾曼深為以費米為中心所形成的學(xué)術(shù)氣氛而激勵。

1953年

蓋爾曼升為助理教授，并在此年提出了著名的奇異量子數(shù)概念。這使年僅24歲的蓋爾曼很快就成為粒子物理學(xué)界的重要人物。

1954年

蓋爾曼成為副教授，該年秋季，蓋爾曼到哥倫比亞大學(xué)講學(xué)。

1955年

年初他離開芝加哥，又一次來到了普林斯頓高級研究院工作。同年9月，蓋爾曼接受了加州理工學(xué)院物理學(xué)副教授的位置，并于次年成為教授。

1956年

蓋爾曼見到了同時代的蘇聯(lián)大物理學(xué)家列夫·朗道。

1961年

蓋爾曼與西島和彥引入了強(qiáng)子分類方案。蓋爾曼參考佛教術(shù)語“八圣道分”，別出心裁地將此方案稱為“八重道”。該方案現(xiàn)已可由夸克模型給出合理解釋。另一位以色列物理學(xué)家Yuval Ne'eman也曾獨立地提出過相似的方案。

1964年 夸克理論

蓋爾曼和喬治·茨威格都獨立提出了夸克理論。“夸克”（quarks）這個術(shù)語是蓋爾曼參考詹姆斯·喬伊斯的小說《芬尼根的守靈夜》中的一句“Three quarks for Muster Mark!”而提出的。

茨威格則是用“撲克牌A”（aces）來稱呼這種粒子。模型預(yù)言的Ω粒子不久后被發(fā)現(xiàn)，蓋爾曼認(rèn)為自己的功勞應(yīng)與茨威格平分。蓋爾曼的術(shù)語“夸克”后來成為主流的叫法。

1967年

他成為了加州理工學(xué)院R·A·密立根理論物理學(xué)教授，并長期在該院從事粒子物理學(xué)研究。

1969年 諾貝爾物理學(xué)獎

蓋爾曼因在基本粒子的分類及相互作用方面的貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

1972年

他與Harald Fritzsch引入了新的守恒量子數(shù)，取名為“顏色荷”（"color charge"）。緊接著又同Heinrich Leutwyler一起提出了新術(shù)語“量子色動力學(xué)”（quantum chromodynamics, QCD）。

夸克理論成為量子色動力學(xué)的一個組成部分。

1984年

在蓋爾曼的倡議下，與諾貝爾物理學(xué)獎得主菲利普·安德遜(Philip Anderson)和諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者肯尼斯·阿羅（KennethArrow)等人共同創(chuàng)立圣塔菲研究所。

該所把復(fù)雜性作為研究的中心議題，旨在世界范圍內(nèi)傳播對復(fù)雜理論的多學(xué)科研究。而蓋爾曼因為對宇宙間萬事萬物的復(fù)雜性和簡單性的關(guān)系懷有濃厚的興趣，進(jìn)行深入的研究，最終出版了《夸克與美洲豹：簡單性和復(fù)雜性的奇遇》一書。在這本書中，貫穿全書的是自然基本定律與偶然性之間相互作用的觀點，從量子物理學(xué)的角度解釋從簡單到復(fù)雜。

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蓋爾曼在粒子物理領(lǐng)域取得了巨大的成就。

蓋爾曼的主要科學(xué)貢獻(xiàn)之一是關(guān)于奇異量子數(shù)的研究。由其提出的奇異數(shù)方案，不僅建立了基本粒子與相互作用之間的一個邏輯丶簡明的關(guān)系，而且為后來強(qiáng)子分類的研究工作奠定了基礎(chǔ)。奇異數(shù)守恒已成為粒子物理學(xué)中的一個基本原則。

蓋爾曼的另一重要貢獻(xiàn)，就是提出八重法理論，該理論將大量已知的粒子進(jìn)行了有規(guī)則的劃分，并且根據(jù)某一族八重態(tài)中尚且空余的位置來預(yù)言新的粒子的存在及其性質(zhì)。

蓋爾曼發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)最小的組成部分“夸克”，進(jìn)一步提出了夸克模型，由此開辟了人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的新篇章。蓋爾曼提出，粒子內(nèi)部存在分?jǐn)?shù)電荷。粒子的三重態(tài)為3種夸克：上夸克u、下夸克d和奇異夸克s，且電荷分別為2/3，-1/3，-1/3。并指出，重子由三個夸克組成，介子由一個夸克和一個反夸克組成。而這一成就也讓他獲得了1969年諾貝爾物理學(xué)獎。

1964年，其夸克模型預(yù)測的Ω粒子被成功發(fā)現(xiàn)。1967-1973年，斯坦福大學(xué)直線加速器中心通過電子對質(zhì)子的深度非彈性散射發(fā)現(xiàn)了暗示夸克存在的證據(jù)，費曼稱之為“部分子”。標(biāo)準(zhǔn)模型就是從蓋爾曼夸克模型發(fā)展而來的。另外，蓋爾曼還研究了重整化群。

標(biāo)準(zhǔn)模型

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注：標(biāo)準(zhǔn)模型中的粒子有六種是夸克（圖中用紫色表示），有六種是輕子（圖中用綠色表示）。左邊的三列中，每一列構(gòu)成物質(zhì)的一代。再右邊一列是規(guī)范玻色子，最右邊粒子是希格斯玻色子。

在理論物理中，重整化群是一個在不同長度標(biāo)度下考察物理系統(tǒng)變化的數(shù)學(xué)工具。標(biāo)度上的變化稱為“標(biāo)度變換”。

重整化群與“標(biāo)度不變性”和“共形不變性”的關(guān)系較為緊密。共形不變性包含了標(biāo)度變換，它們都與自相似有關(guān)。在重整化理論中，系統(tǒng)在某一個標(biāo)度上自相似于一個更小的標(biāo)度，但描述它們組成的參量值不相同。系統(tǒng)的組成可以是原子，基本粒子，自旋等。系統(tǒng)的變量是以系統(tǒng)組成之間的相互作用來描述。

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蓋爾曼的其他重要成就還包括：基本粒子，蓋爾曼矩陣，蓋爾曼-西島關(guān)系（與西島和彥、中野董夫），蓋爾曼–勞定理（與弗朗西斯·勞），蓋爾曼-大久保質(zhì)量公式（與大久保進(jìn)），有效復(fù)雜度（Effective complexity）等。

其中，復(fù)雜系統(tǒng)相關(guān)的“有效復(fù)雜度”，正是蓋爾曼后期研究工作的重點內(nèi)容之一。

復(fù)雜系統(tǒng)（complex system），系指由許多可能相互作用的組成成分所組成的系統(tǒng)。在很多情況下，將這樣的系統(tǒng)表示為網(wǎng)絡(luò)是有用的，其節(jié)點代表組成成分，鏈接則代表它們的交互作用。

復(fù)雜系統(tǒng)的示例，例如：地球的全球氣候、生物、人腦、社會和經(jīng)濟(jì)的組織（如城市）、一個生態(tài)系統(tǒng)、一個活細(xì)胞、以及最終的整個宇宙。

由于其組件之間、或特定系統(tǒng)與其環(huán)境之間的依賴性、關(guān)系、或相互作用，復(fù)雜系統(tǒng)系為行為本質(zhì)上難以建模的系統(tǒng)。系統(tǒng)之所以“復(fù)雜”，是具有來自這些關(guān)系所產(chǎn)生的不同特性，例如：非線性、涌現(xiàn)、自發(fā)秩序、適應(yīng)、和反饋循環(huán)等等。由于這樣的系統(tǒng)出現(xiàn)在各式各樣的領(lǐng)域，它們之間的共同點，已成為其各自獨立研究領(lǐng)域的主題。

蓋爾曼針對復(fù)雜系統(tǒng)，提出了一種稱為“有效復(fù)雜性（effective complexity）”的相關(guān)度量。

蓋爾曼認(rèn)為任何事物都是規(guī)則性和隨機(jī)性的組合。

例如，考慮一個很短的（人工）DNA序列：

A C A C A C A C A C A C A C A C A C A C（序列1）

一個很短的計算機(jī)程序，“打印AC10次”，就能輸出這個序列。因此，這個序列的算法復(fù)雜度很低。

作為比較，下面用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成的一個序列：

A T C T G T C A A G A C G G A A C A T（序列2）

如果隨機(jī)數(shù)發(fā)生器沒有問題，這個序列就不會有可識別的特征，因此，程序要長一些，比如“打印字符串A T C T G T C A A G A C G G A A C A T”。

顯然，序列1可以壓縮，而序列2則不能，因而包含更多算法信息。與熵類似，隨機(jī)對象的算法信息量也會比我們直觀上認(rèn)為復(fù)雜的事務(wù)的信息量更大。

序列1就有非常簡單的規(guī)則性：重復(fù)的AC模式。序列2則沒有規(guī)則性，因為它是隨機(jī)產(chǎn)生的。與之相比，生物的DNA則有一些規(guī)則性（例如，基因組不同部分之間存在重要關(guān)聯(lián)），也有一些隨機(jī)性（例如DNA中的垃圾）。序列2處于另一個極端，因為是隨機(jī)的，所以沒有規(guī)則性。因而也不需要信息來描述，雖然序列本身的算法信息量是最大的，序列規(guī)則性的算法信息量——其有效復(fù)雜性——卻為零。

簡而言之，就如我們希望的，最有序和最隨機(jī)的事物有效復(fù)雜性很低。

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蓋爾曼的知名論文包括：

M. Gell-Mann. The interpretation of the new particles as displaced charge multiplets [將新粒子視為替換后的荷多重態(tài)的詮釋]. Il Nuovo Cimento (1955-1965) (Thesis) (意大利物理協(xié)會(Società Italiana di Fisica)). April 1956: 848–866. doi:10.1007/BF02748000 （英語）和M. Gell-Mann. Nonextensive Entropy: Interdisciplinary Applications [不可外延熵：學(xué)科間的應(yīng)用] (Thesis). 2004 （英語）。

蓋爾曼的專著為《粒子物理學(xué)》（Particle Physics, 2005）。

其撰寫的通俗讀物包括：

《八重道》

The Eightfold Way. 1964

與八重道的另一提出者Yuval Ne'eman合著；

《破缺的尺度不變性以及光錐》

Broken Scale Invariance and the Light Cone, 1971

與Kenneth Wilson合著；

《夸克與美洲豹，簡單與復(fù)雜中的探險》

The Quark and the Jaguar: Adventures in the Simple and the Complex, 1994；

《秩序與隨機(jī)性》

The Regular and the Random, 2002；

《杓鷸的末日》

Last of the Curlews, 1963,

由Fred Bodsworth撰寫, 蓋爾曼作后記；

《西南史前歷史專題》

Themes in Southwest Prehistory, 1994,

多人合著；

《不可思議的奇跡發(fā)生：弗蘭克·奧本海默和他的驚人探索館》

Something Incredibly Wonderful Happens: Frank Oppenheimer and His Astonishing Exploratorium, 2009

與K. C. Cole合著。

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蓋爾曼喜歡觀察鳥類和收藏古董。他熟悉古代文化和民俗傳說，甚至熟悉許多土著文化。他能流利地使用13門語言，并樂于炫耀自己過人的外語能力。

蓋爾曼和費曼都是好勝心強(qiáng)的人，2人曾經(jīng)常為攀比誰是加州理工學(xué)院最聰明的人而爭執(zhí)不休。費曼知道博學(xué)的蓋爾曼喜歡侃侃而談，于是常常拿蓋爾曼說過的話開玩笑，故意激怒他，然后看他無語和抓狂的樣子，這讓蓋爾曼很惱火。

蓋爾曼在參加學(xué)術(shù)研討會時容易表現(xiàn)出傲慢的一面，如果他認(rèn)為在他面前作報告的人所講的東西不重要或沒意思，他會公然拿出一份報紙然后埋頭看報，表示自己的不屑。

蓋爾曼一開始并不怎么喜歡物理，他有一次參加中國清華大學(xué)的諾貝爾獎大師聚會時回憶說：“我在耶魯大學(xué)開始學(xué)物理的時候，簡直是特別的頭痛，真是一點也不喜歡?！?/span>

默里·蓋爾曼還有很多讓人津津樂道的名言，例如：

“（理論學(xué)家）用紙、筆和廢紙簍作為研究工具，其中最重要的就是廢紙簍。”

“我們的工作就是一場令人愉悅的游戲?！?/span>

“單憑幾條簡潔的公式，怎么可能預(yù)測大自然的普遍規(guī)律？”

“作為一個出色的物理學(xué)家，想像力很重要，一定要想象、假設(shè)。也許事實并不是這樣，但是這樣可以使你接著往前研究。創(chuàng)造力是最為重要的一個方面，這樣你才可以有新的角度去觀察事物?！?/span>

“成功來自好奇心，所以我們不能扼殺孩子的好奇心?！?/span>

蓋爾曼最為著名的傳記是由喬治·約翰遜（George Johnson）寫的《奇異之美：蓋爾曼與二十世紀(jì)物理學(xué)革命》（Strange Beauty: Murray Gell-Mann and the Revolution in 20th-Century Physics）。

另有由約翰·施瓦茨（施瓦茨曾受蓋爾曼關(guān)照多年）寫的《基本粒子與宇宙：向默里·蓋爾曼致敬的論文》（Elementary Particles and the Universe: Essays in Honor of Murray Gell-Mann, by John H. Schwarz, 1991）。

蓋爾曼以愛炫耀自己的博學(xué)和看不起應(yīng)用研究而聞名。他甚至用英文諧音詞稱固體物理學(xué)為“骯臟狀態(tài)物理學(xué)”（squalid state physics）。費曼對他的評價是：“要是少了有蓋爾曼冠名的事物，我們的基礎(chǔ)物理學(xué)知識里將找不出任何成果磊磊的點子。”（"Our knowledge of fundamental physics contains not one fruitful idea that does not carry the name of Murray Gell-Mann."），量子場論大師史蒂文·溫伯格說：“（蓋爾曼）從考古到仙人掌，再到非洲約魯巴克人的傳說，再到發(fā)酵學(xué)，他懂得都比你多?！?/span>

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無論是簡單性，還是復(fù)雜性，人類對其的認(rèn)知程度還僅僅是個開始。

人類也許永遠(yuǎn)無法理解宇宙的奧秘，但人類探索宇宙奧秘的步伐從來沒有停止過。

謹(jǐn)以此文，致敬偉大的先驅(qū)者：默里·蓋爾曼先生。