2016年8月1日至5日国际弦理论大会在清华大学召开,世界著名弦理论科学家、诺贝尔物理学奖得主大卫·格罗斯,菲尔兹奖得主爱德华·威腾,加州理工大学教授约翰·施瓦兹,剑桥大学教授马尔科姆·佩里,中国两院院士、中科院高能所所长王贻芳等87 位学者做了88 场关于超弦理论的精彩学术报告。其中,约翰·施瓦兹先生正是我们要介绍的美国科学院和麦克阿瑟奖获得者、超弦理论创始人、弦理论发展的主要推动者。
约翰·施瓦兹先生的籍贯是匈牙利,因为他的父母都出生在匈牙利。他的父亲在维也纳大学学习化学;他的母亲也在该校学习,专业是物理,当然也通晓数学。两人都获得博士学位。1935年约翰·施瓦兹先生的姐姐降生在安特卫普。在姐姐五岁的时候,灾难降临到欧洲,约翰·施瓦兹的父母和姐姐也未能幸免于难,因为在1939年9月希特勒发动了旨在征服欧洲、征服世界的第二次世界大战,6 天攻占了波兰,1940年4月占领了荷兰、比利时和卢森堡,1940年6月法国战败投降。1940年施瓦兹的家人首先逃亡到法国,不久继续逃亡到西班牙、葡萄牙、巴西,年底终于逃亡到美利坚合众国。1941年约翰·施瓦兹在美国降生。1945年,施瓦兹还不满五岁就随父亲到达纽约州的罗彻斯特;1948年开始读小学。由于父母的言传身教,幼小的施瓦兹已经具备了启蒙教育的基本知识,所以直接读小学三年级。1952年全家人随父亲搬迁到格伦头小镇,施瓦兹在这里完成了初中学业,接着又在希克利夫读完了高中。
1958年施瓦兹进入哈佛大学主修数学专业,兼修本科阶段的物理课程。1962年施瓦兹获得数学专业的学士学位之后,决定转向物理领域,申请加州大学柏克利分校的理论物理研究生。在读研的第二年,他选择杰弗里·丘为导师,因为丘是20世纪60年代粒子物理的“弄潮儿”。
施瓦兹于1966年获得博士学位,在普林斯顿大学任讲师,1969年成为助理教授,1972年在加州工学院作博士后研究员,1985年荣升为理论物理教授,直到现在。
对施瓦兹的命运影响最大的人物是他的导师杰弗里·丘。20世纪60年代将量子理论应用于电磁相互作用,形成了比较完备的理论体系——量子电动力学,也叫作量子场论,并且理论与实验完美吻合。能否将量子理论应用于强相互作用或者弱相互作用呢?答案是否定的。加州大学伯克利分校当时是全球高能物理研究中心,约翰·施瓦兹的导师杰弗里·丘正是这里的学术带头人。1962—1966年约翰·施瓦兹恰在这里读研究生,杰弗里·丘经过深入思考,明确指出,量子场论可以成功地描述电磁力,但是不适于描述强相互作用力,因为并非所有强子都可以被看作基本粒子。约翰·施瓦兹指出,强子的散射振幅可展开为一个无限序列的s 通道过程,也可展开为一个无限序列的t 通道过程,两者结果相同——这一性质称为对偶性。s-t 通道在强相互作用中严格对偶,也说明量子场论不能描述强相互作用。
1968年,维尼奇亚诺给出了描述雷吉轨迹对偶性的解析公式:在此基础上,施瓦兹等于1970年提出对偶共振模型和关于弦图景的解释,并推导出26维的弦空间。
1971年,约翰·施瓦兹与拉蒙合作,首次提出超对称思想,并发表了将玻色子和费米子融为一体的超弦理论,提出早期的超对称模型。
1974年约翰·施瓦兹和乔尔·舍克证明了在低能情况下弦理论与广义相对论是相容的,认为弦理论可以将引力与强力、弱力、电磁力统一起来,提出应该将超弦理论作为量子引力理论,并得到理论物理学界的广泛赞同。(www.xing528.com)
1974—1984年,约翰·施瓦兹被普林斯顿大学免职,受邀到加州理工大学做博士后研究员。当时大多数学者都去研究量子色动力学,他与内克两人成了少有的超弦理论的捍卫者和守护神。1979年,内克不幸去世,约翰·施瓦兹不得不寻找新的合作伙伴——迈克尔·格林。
1985年,约翰·施瓦兹升任加州理工大学正教授,他们宣布已经消除了弦理论中的异常。学术界突然爆发了对超弦理论的热情,终于爆发了超弦理论的第一次革命。虽然威腾后来成为超弦理论的领军人物,但是约翰·施瓦兹的思想和实践永放光芒!
在超弦半个世纪的发展历史中,约翰·施瓦兹先生做出了杰出贡献,称他是“超弦之父”毫不为过;有诗为证:
超弦成长五十冬,居功至伟约翰公;
偶遇公式乃齐亚,面壁十年非威腾。
数学先导超对称,理论对偶超时空;
历数弦论大家众,瓦兹先生留芳名。
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