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马约拉纳:一位离奇失踪的超级天才

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发表于 2015-10-9 13:30:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 紫荆棘鸟 于 2017-7-23 22:56 编辑

1)
大家知道,今年的诺贝尔物理学奖授予了日本的梶田隆章以及加拿大的麦当劳,理由是“For the discovery of neutrino oscillations, which shows that neutrinos have mass(发现了中微子振荡,从而证明了中微子俱备质量)。之前已经有好几位学者因为研究/发现中微子而得奖,例如梶田隆章的老师小柴昌俊,可见中微子在现代物理学中的“地位”是如何重要。这枚炸药奖分量其实很重,两位学者得奖算得上是名至实归
,因为中微子有没有质量对标准模型的影响实在是太大了。

这里记忆力好的同学也许还记得四年前OPERA研究小组宣布中微子以超光速运动一事,只是后来表明那是OPERA自摆了个乌龙球(据说OPERA的大头还因此引咎辞职了),呵呵。当然那个乌龙球闹出的动静实在是太大了,因为它颠覆了狭义相对论。众所周知,狭义相对论是现代物理学的两大支柱之一(另一个是量子力学)。狭义相对论如果轰然倒塌,整个物理学就得重写,推倒重来。

当然,现在的情形要好很多,因为咱们只需修改标准模型。如果说狭义相对论轰然倒塌给大家带来的是恐慌的话,那么修改标准模型带来的不会是恐慌,而是机遇,因为我们至少能make sure中微子有质量了,而且物理的foundation并没有改变,支撑现代物理的第三块基石,依然是杨-米尔斯规范场。


这里顺带说一句,中微子振荡只是证明了三种中微子(电中微子,缪中微子,套中微子)之间存在质量差,也就是说只能证明至少两种中微子有质量,不过如果其中两种有质量的话,就没有理由认为第三种(通常是电中微子)没有质量,因为这三者除了质量外,别的性质基本上是差不多的。至于从中微子振荡为啥能得出中微子有质量这个结论,说起来就复杂一点,而且和本文的原意无关,这里就不说了。作为题外话,咱们在广东的大亚湾核电站附近也建了个中微子实验工程,也取得了不俗的结果,基本上可以说是中国这几十年来最重要的实验成果。如果它具备“原创性”(可惜不是,呵呵),自然也是炸药奖级别的。大亚湾中微子实验工程的总负责人就是高能物理所所长王贻芳。


继续说中微子。为了不跑题,尽量往马约拉纳这位天才身上扯,呵呵。中微子和电子等一样,属于费米子,因此具备半整数的自旋,这里都是1/2,不过电子带电荷,电中微子不带电荷。在基本粒子家族中,费米子都具备质量,因此中微子具备质量也挺正常的,是吧……不过慢着,基本粒子中的费米子除了中微子外都是带电的,因此这些费米子都有对应的反粒子(例如和电子对应的正电子)。但中微子呢?它没电荷,也没有其它可以叠加的内秉量子数,因此它的反粒子(反中微子)有可能就像光子一样,就是它本身!但中微子和光子有本质区别,因为光子是一种规范玻色子。因此反中微子如果是它本身,它的描述就会和通常的电子等费米子有所区别:这种描述就是马约拉纳率先引入的,称为马约拉纳费米子,以区别通常的狄拉克费米子(例如夸克和电子)。如今马约拉纳费米子不论在高能物理,而且在凝聚态物理中也是很热门的东西,因为第一个马约拉纳费米子就是在凝聚态物理中发现的。


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2)
马约拉纳全名是埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana),生于1906年,卒于……卒于哪年,咱们不知道,因为他随后于1938年离奇失踪了,有人说他自杀了,有人说他被杀了,还有人说他当了修道士隐居起来了,或者沦落为乞丐,甚至还有人说他被外星人劫持了。他的死因到现在都是个谜团。马约拉纳出生地是意大利的西西里岛,大家知道两千多年前那里诞生了人类史上的一位擎天玉柱:阿基米德。


有的同学可能会说,某个人失踪了,这种司空见惯的事情有什么奇怪的,值得大书特书么?没错,地球上某个角落弄丢了一个人,确实没啥稀奇的,但问题是这位马约拉纳太聪明了。马约拉纳有多聪明呢,请看他导师费米给他的评价----没错,是永垂不朽的大师费米:“There are several categories of scientists in the world; those of second or third rank do their best but never get very far. Then there is the first rank, those who make important discoveries, fundamental to scientific progress. But then there are the geniuses, like Galilei and Newton. Majorana was one of these. (大意:科学家大抵能分为几个档次。那些二流三流的科学家勤勉肯干,但走不了多远;然后是那些一流的科学家,他们能做出了重要的发现,这些发现对科学本身的进展是根本的。但除此之外我们还有像伽利略和牛顿那样的天才,而马约拉纳就是这些天才中的一个)” 在费米眼里,马约拉纳不止是一位一流科学家,而是能和牛顿,伽利略相提并论的天才。


马约拉纳大学学的并不是物理,而是工程,不过他的好友 Segre(也是炸药奖得主,就是发现反质子的那位)觉得他有很高的物理天份,建议他改学物理。当然,他之所以改学物理,他叔父Quirino Majorana肯定也提过建议,因为他叔父也是位不错的物理学教授。其实马约拉纳还是个孩子的时候就表现出非凡的数学天份,他加入了费米主导的一个研究原子物理的团队(特别是研究几个电子伏特的慢中子)。这些工作为后来核反应堆的技术打下了基础。他改学物理后的短短几年,除了师承费米外,他还跑到了德国,和波尔,海森堡等大师合作研究物理。他的研究方向遍布许多领域:核物理和原子物理,相对论,数学,电子工程,等,甚至还包括地质学领域。他随后于1937年来到那不勒斯大学当教授,提出了著名的马约拉纳方程(也就是现在和中微子相关的描述马约拉纳费米子的方程)。


So far so good……不料几个月后,貌似毫无征兆似的,他突然从银行取走的所有的钱,只身前往西西里岛的 Palermo。直到现在大家都不明白他为何突然造访 Palermo,因为他以前从没到过那里,而且那里离他的老家有几个小时的车程。他出发前给当时的那不勒斯大学物理系主任写了一封信(见后面的附录),那封信,特别是末尾部分,似乎暗示了他即将自杀。


如果他最后只留下这封信,自然绝大部分人都会认为他自杀了。但他随后又拍了份电报,说要返回那不勒斯,而且还有他的登录船票为证,证明他确实坐船离开了西西里岛前往那不勒斯。不过奇怪的是,他再也没有返回那不勒斯,大家再也没见到他本人,也没发现他的尸首。他就这样离奇失踪了。


如果故事到此为止,我想大部分人还是会觉得马约拉纳已经自杀了,或者至少会觉得他不在人世。不过离奇的是后来有人声称在委内瑞拉的首都见到了化名为“Bini”的马约拉纳,说得绘声绘色(当然还附带有不少证据),不由不让人相信。不过你信么?很可能像我一样,不信,因为这故事太过匪夷所思。


可是那时罗马政府官方的检察机构着手调查此事,并于今年2月份公布了官方调查报告,报告说,马约拉纳自从1938年从意大利西西里岛或者那不勒斯失踪后,就偷偷去了南美,并一直在那里生活,直到去世:“Ettore Majorana, the brilliant physicist… that some experts rank among Newton and Einstein [and thought to have] died mysteriously in 1938, was alive in the period 1955-1959, and was voluntarily living in the Venezuelan city of Valencia(大意:
埃托雷·马约拉纳,这位卓绝的物理学家……有些专家认为他能跻身牛顿和爱因斯坦之列,这位一度被认为于 1938 年离奇死亡了的天才,实际上在1955-1959年还活着,自己选择住在委内瑞拉的瓦伦西亚市)”在这里,罗马官方也将马约拉纳和牛顿,爱因斯坦相提并论。

马约拉纳天份高得连费米都赞叹不已,但费米也说,马约拉纳不缺天份,唯独缺少一样东西:普通人的朴素情怀。如果你相信罗马官方的调查结论,那么问题就来了:是什么样的力量使得这么一位绝顶天才甘愿默默无闻地在南美度过后半生?
--------------------------------------------------
附录:马约拉纳失踪前给那不勒斯大学物理系主任的信:

Dear Carrelli,
I made a decision that has become unavoidable. There isn’t a bit of selfishness in it, but I realize what trouble my sudden disappearance will cause you and the students. For this as well, I beg your forgiveness, but especially for betraying the trust, the sincere friendship and the sympathy you gave me over the past months. I ask you to remind me to all those I learned to know and appreciate in your Institute, especially Sciuti: I will keep a fond memory of them all at least until 11 pm tonight, possibly later too.
E. Majorana

注:费米也是李政道的导师。
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发表于 2015-10-9 15:08:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:02 编辑

一个富有传奇的人生。

发表于 2015-10-9 15:08:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

问好小鸟儿。

 楼主| 发表于 2015-10-9 21:27:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

一个富有传奇的人生。[/quote]
是很传奇的一生。事实上他只研究了几年物理,而且那几年他患病(严重的胃病),脾气不好.

发表于 2015-10-10 08:56:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

问好鸟儿

点评

墨舞好,好久不见 ---- 当然是我很少来了。问好!  发表于 2015-10-10 20:31
发表于 2015-10-10 17:15:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

传奇人物,不朽的人生。

 楼主| 发表于 2015-10-10 20:30:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

传奇人物,不朽的人生。[/quote]
老实说,我有点吃惊费米将他捧那么高,因为费米在整个物理学史上也是响当当的。比他更牛的也就是牛顿爱因斯坦等十来个人了。
马约拉纳也许有那个天赋(例如天赋超过费米,费曼等)是可能的,但天赋不一定就正比成就,只能说两者之间有个较强的关联。他和朗道是一个时代的,没能赶上上世纪物理最兴旺发达的那1/4世纪,这可能局限了他的最终成就。再说,他真正“全职”研究物理,也就5-6年时间,而且这段时间他常闹病,发脾气,足不出户,等。他的恩师费米说他缺少一种常人的朴素,并非没有道理。
若论智商这种天赋,那天赋高过爱因斯坦的,估计不少了。爱因斯坦犯过不少低级业余的错误,但这又如何呢?其成就甩泡利,马约拉纳等几条街了。

发表于 2015-10-10 23:43:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

是很传奇的一生。事实上他只研究了几年物理,而且那几年他患病(严重的胃病),脾气不好.[/quote]
看名人传记时,很少看到写到名人的缺点!事实上,很多名人在生活中,都有个性,有特色,而且很多名人脾气大。

 楼主| 发表于 2015-10-11 22:11:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

看名人传记时,很少看到写到名人的缺点!事实上,很多名人在生活中,都有个性,有特色,而且很多名人脾气 ...[/quote]
市场上大部分“名人”都是fake的,特别是“公知”,都是包装出来赚吆喝的,有真才实学的少。
像马约拉那这种超级天才,一般是躲避吆喝。费米是何等人物?也就是比牛顿爱因斯坦几位之后的大宗师,你看他将马约拉那推那么高,就知道马约拉那的天赋如何了。

 楼主| 发表于 2015-10-11 22:12:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 何其三 于 2016-6-25 03:03 编辑

亦中 2015-10-10 22:01:34:去过Erice, 那是马约纳拉的家乡, 那里有一个马约纳拉物理研究中心。主持人应该是CERN的共同主席, Antonio Zichichi。

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