試析蓋爾曼—博學(xué)多才特立獨行的物理學(xué)家

　　論文關(guān)鍵詞：蓋爾曼　奇異量子數(shù)　八重法　夸竟模型

　　論文摘要：本文就蓋爾曼的成長歷程、生平業(yè)績、非凡的直覺以及獨特的科研風(fēng)格作一簡要介紹.旨在紀(jì)念“夸克模型”創(chuàng)立40周年，籍以弘揚蓋爾曼精湛的科學(xué)方法和偉大的科學(xué)精神.

　　默里·蓋爾曼(Murray Gell-Mann, 1929-)因?qū)�基本粒子的分類及其相互作用方面的卓越貢獻(xiàn)，特別是他提出的“夸克”粒子模型，開辟了人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的新紀(jì)元，從而使他榮膺了1969年度諾貝爾物理學(xué)獎，成為粒子物理學(xué)界一名當(dāng)之無愧的頂尖人物.甚至有人譽(yù)他為愛因斯坦的繼承人之一現(xiàn)就他的成長歷程、探索足跡與顯赫的成果，以及他敏銳的直覺、與眾不同的科研風(fēng)格作一簡要的論述.

　　1出身于書香門第的科學(xué)大師

1929年9月15日，蓋爾曼出生于紐約的一個教授家庭.在父親和哥哥的培養(yǎng)和影響下，蓋爾曼的興趣非常廣泛.除了終生酷愛語言學(xué)、自然歷史和數(shù)學(xué)外，他還愛好音樂和娛樂，喜歡滑雪，登山旅行;對待生活他敢于冒險和挑戰(zhàn);特別值得一提的是他還是一個癡迷的鳥類觀察者，曾漫游大半個世界去尋找研究觀察了數(shù)百種鳥類.

蓋爾曼從小就顯示出超人的智慧，常被人們稱為奇才.在他只有8歲時，就獲得過一筆獎學(xué)金，以優(yōu)異的成績從一家地方公立學(xué)校升人紐約的一所高級學(xué)校.蓋爾曼19歲就畢業(yè)于耶魯大學(xué)，1951年在麻省理工學(xué)院獲哲學(xué)博士學(xué)位，并成為普林斯頓大學(xué)高級研究院的'科研人員.1953年到芝加哥大學(xué)任講師，加人了以費米(EnricoFermi )為核心的研究集體之中.1955年他受聘于加州理工學(xué)院，任理論物理學(xué)副教授，一年后晉升正教授.因此，蓋爾曼是位很早就顯露頭角的科學(xué)家.

　　2新的量子數(shù)—奇異數(shù)的引入

對奇異量子數(shù)的研究是蓋爾曼的主要貢獻(xiàn)之一在20世紀(jì)40年代末50年代初，研究人員在宇宙線和大型加速器實驗中發(fā)現(xiàn)了一批具有新奇特性而當(dāng)時又無法解釋的粒子.為了揭示這些粒子的奇特性一一產(chǎn)生快(10- 2` s)、衰變慢(10)，并總是協(xié)同產(chǎn)生，非協(xié)同衰變.蓋爾曼和日本的西島和彥分別于1953年和1955年各自獨立地提出了奇異量子數(shù)的概念，并創(chuàng)立了解釋上述粒子奇異性的蓋爾曼一西島法則.奇異數(shù)方案指出，不同的粒子具有不同的奇異數(shù)S.指定K介子S=l;n,超子的s=一1;u超子的s=一2 ; SZ超子的S=一3，反粒子與相應(yīng)粒子的奇異數(shù)符號相反，光子、n介子和核子的S=0，輕子沒有奇異數(shù).蓋爾曼指出，在強(qiáng)相互作用中，奇異數(shù)是守恒的.即凡是能夠?qū)崿F(xiàn)的強(qiáng)作用過程，反應(yīng)前后奇異數(shù)的代數(shù)和是不變的.這就解釋了為什么奇異粒子的衰變不能由強(qiáng)作用引起以及非奇異粒子的碰撞中奇異粒子為什么會成對產(chǎn)生.蓋爾曼還證明了在電磁相互作用中奇異數(shù)也是守恒的，而在弱相互作用中奇異數(shù)不守恒.

奇異數(shù)方案的提出，標(biāo)志著粒子物理學(xué)發(fā)展的一個新階段.它為介子、核子和超子的分類提供了一個重要的規(guī)則.它不僅成功地解釋了奇異粒子的行為，而且預(yù)言了一些后來陸續(xù)為實驗所證實的新的奇異粒子(如彭超子)的存在.奇異數(shù)守恒定律已成為粒子物理學(xué)中的一個基本定律.

　　3優(yōu)美簡潔的八重法理論的創(chuàng)立

　　1961年在奇異數(shù)守恒定律的基礎(chǔ)上，蓋爾曼又提出了SU