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偉大的老師——實體學家惠勒和他的學生們

作者:牧夫天文
偉大的老師——實體學家惠勒和他的學生們

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偉大的老師

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實體學家惠勒和他的學生

在教師節,讓我們簡要地看一下約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler),他是美國著名的實體學家,廣義相對論的代長,也是黑洞的名字。

偉大的老師——實體學家惠勒和他的學生們

惠勒,廣義相對論的代長

作為科學家,他是衆所周知的,作為老師,他願意教大一年級,在他心目中,年輕人的思想是最重要的,年輕人更容易接受他創造的看似與傳統的新詞相悖:黑洞、蟲洞等等。費曼、貝肯斯坦、索恩、米斯納、胡、克勞德、安魯、埃弗雷特、懷特曼、普裡塞特、傑拉赫、克裡斯托杜魯、沃爾德等著名實體學家都是他的學生,我們一一來看看惠勒先生和他的"柳樹"。

偉大的老師——實體學家惠勒和他的學生們

惠勒經典照片

1

一代族長 - 惠勒

約翰·惠勒出生于1911年7月9日,從小就對宇宙感興趣。在哥本哈根長大後,惠勒和玻爾一起長大,最終成為一名量子力學研究者。作為哥本哈根學派的成員,惠勒為量子力學的發展做出了重要貢獻。但他同樣精通相對論,尤其是廣義相對論。第二次世界大戰後,他緻力于美國廣義相對論的推廣和研究。作為一位知名和成熟的理論實體學家,惠勒在許多方面做出了傑出的貢獻 - 他,正式命名為"黑洞",他與他的學生,相對論研究巨人查爾斯·米斯納和基普·索恩共同撰寫了其中大部分,第一本書,引力聖經,在業界通常被稱為MTW,米斯納·米斯納的名字的開篇字母, 索恩·索恩(Thorne Thorne)和惠勒·惠勒(Wheeler Wheeler),或者他提出了"惠勒的延遲選擇",例如經典思想實驗。當然,惠勒在實體學上的貢獻遠不止于此,他在統一理論、宇宙學等方面也做出了傑出的貢獻。在他的上司下,普林斯頓大學已成為美國和世界各地相對論研究的領先機構之一。2008年4月13日,大心髒停止跳動。

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MTW的引力理論

這本1300頁的書是廣義相對論中最經典的著作之一。

2

藍色 - 費曼

理查德·費曼(Richard Feynman),美國實體學家,1965年諾貝爾實體學獎獲得者,量子電動力學創始人之一。費曼被認為是一位頂級實體學家,他多次在各大媒體的實體學家排名中進入前10名。可以說,與他的導師惠勒相比,費曼是"藍色對藍色而不是藍色"是當之無愧的。另一方面,費曼是一位偉大的老師。他的《費曼實體講義》預言生動幽默,經久不衰,被翻譯成多種語言暢銷世界各地,其廣度難以觸及許多主流實體教科書。

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費曼的實體講義的封面

3

穿過蟲洞 - 索恩

幾年前,諾蘭執導了硬漢科幻電影《星際穿越》,這部非常嚴謹的電影背後的科學顧問和編劇是天體實體學家基普·索恩。索恩是加州理工學院(California Institute of Technology)的理論實體學教授,也是惠勒最喜歡的學生,是蟲洞理論的先驅之一,也是雷射幹涉引力波天文台LIGO的創始人之一,LIGO是引力波實體學的權威。随着引力波信号的成功探測,索恩非常希望獲得諾貝爾實體學獎,這是他的老師惠勒和他的朋友霍金沒有獲得的榮譽。

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《星際穿越》中的索恩。

4

黑洞的熵 - 貝肯斯坦

熵和黑洞是實體學中衆所周知的專業術語,正是著名的理論實體學家貝肯斯坦将這兩個詞聯系起來。當他還是普林斯頓大學的博士生時,他是惠勒的導師。也是在惠勒上學期間,貝肯斯坦發表了幾篇将載入史冊的論文。1990年,他成為希伯來大學的教授,三年後成為其理論實體系的學科負責人。貝肯斯坦一生為實體學的發展做出了巨大貢獻,并在熱力學、引力和黑洞資訊領域做出了開創性的貢獻。

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黑洞熱力學大師貝肯斯坦

5

不安的真空吸塵器 - 安魯

加拿大實體學家Anlu(W. Unruh)也是惠勒先生的高腳。安魯最著名的研究成果是安祿效應。簡而言之,安魯效應是真空不是空的,倫德勒時空中的均勻加速度觀察者會發現自己處于熱水浴中。這種效應與霍金輻射的原理基本相同,是以被稱為霍金-安魯效應。有趣的是,這位實體學家是德國血統,德語單詞"unruhig"的意思是"令人不安",而他的Anru效應恰恰表明真空非常令人不安。

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安魯教授

6

中國驕傲 - 胡小英

胡曉義教授是馬裡蘭大學的華裔美國人(生于重慶,後來移居香港),是國際引力實體學界頗具影響力的學者。他還是著名實體學家約翰·惠勒(John Wheeler)的博士生,後者于1972年畢業,成為廣義相對論、量子引力理論、量子資訊理論、彎曲時空中的量子場論和早期宇宙中的量子過程等領域的行業領先權威之一。他經常往返于中美之間,推動引力理論的發展。

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胡曉宇教授,馬裡蘭大學

7

幾何大師 - 瓦爾德

羅伯特·沃爾德(Robert Wald)現在在芝加哥大學任教,是廣義相對論和黑洞熱力學方面的專家。雖然他沒有和惠勒先生和他的兩個兄弟一起寫《地心引力》,但他寫了一本書,《廣義相對論》,這是世界上最受歡迎的經典教科書之一。值得一提的是,中國北京師範大學退休教授梁燦斌先生作為通路學者與Wald一起在芝加哥大學學習微分幾何和廣義相對論,回國後成為該領域的碩士。沃爾德的《廣義相對論》很難了解,梁燦斌先生老寫了一套《微分幾何導論與廣義相對論》,這套書内容豐富,講解詳述,相當于沃爾德的書注釋,這套書可以稱為國内實體和天文學的所有教材。現在瓦爾德先生已經足夠老了,梁先生也快要老了,祝兩位偉大的老師身體健康!

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羅伯特·沃爾德教授

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桃子李子遍布世界各地

除了上面提到的實體學家,惠勒先生還培養了許多優秀的學生,其中許多人已經成為實體學碩士,如《引力論》的作者、MTW中的"M"、美國實體學家米斯納、為引力理論的修訂做出貢獻的智利實體學家克勞迪奧·本斯特、希臘廣義相對論大師克裡斯托杜魯、 他掌握了數學和實體學,以及最早提出多世界理論的美國實體學家休·埃弗雷特三世。芝加哥大學教授羅伯特·傑拉赫(Robert Gerach)出版了幾本關于廣義相對論的書籍,伊朗裔美國實體學家巴赫拉姆·馬什霍恩(Bahram Mashhorn),在量子資訊領域做出傑出貢獻的美國實體學家本傑明·舒馬赫(Benjamin Schumacher),量子實體學家亞瑟·懷特曼(Arthur Whiteman)和核實體學家凱瑟琳·魏(Kathleen Wei)都是頂級實體學家和導師。

今天,惠勒、費曼、貝肯斯坦、埃弗雷特等人等大師正在消亡,但惠勒作為廣義相對論的一代族長所說的話将永遠在實體學和天文學中得到頌揚。"雲山蒼鹭,河水,風先生,山長水。今天,讓我們懷念這位偉大的實體學家、教育家,因為他的瘋狂想法,讓我們有更多的動力向前邁進,面對無盡的真理。

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惠勒有一句名言

9

教師節快樂

在中國廣義相對論研究領域,也有許多老先生,如北京師範大學的趙偉先生,梁燦斌先生,中國科學技術大學的于牧宇先生,上海師範大學的李新洲先生,湖南師範大學的王永昌先生,浙江工業大學的吳忠超先生, 等。在此,小編向這些依然努力的曆屆前輩緻以崇高的敬意,衷心祝願老先生們節日快樂,身體健康。也祝願全體老師一整天,老師節快樂!

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老師是我們心中最耀眼的明星

撰稿:王繼軍

圖:王繼軒|校對:沈志安東生 李鑫

編舞:王繼軍

專欄欣賞

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(從左到右)愛因斯坦、戶川秀樹、惠勒

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