谢尔登·格拉肖

谢尔顿·李·格拉肖（英语：Sheldon Lee Glashow，1932年12月5日-）出生于美国纽约曼哈顿，美国理论物理学家、1979年诺贝尔物理学奖获得者。^[1][2][3][7]

谢尔顿·李·格拉肖高中就读于布朗克斯科学高中（Bronx High School of Science），1954年取得康奈尔大学学士学位，1955年获哈佛大学硕士学位，1959年凭借论文《基本粒子衰变中的矢量介子》（The Vector Meson in Elementary Particle Decays）获得博士学位。^{[10][3][7][9]}1961年，谢尔顿·李·格拉肖进入斯坦福大学担任助理教授，后转至加州大学伯克利分校任副教授。1966年，谢尔顿·李·格拉肖回到哈佛大学任教授，升任尤金·希金斯物理学名誉教授。^[7][3]1967年，谢尔顿·李·格拉肖和美国理论物理学家史蒂文·温伯格、巴基斯坦物理学家阿卜杜勒·萨拉姆（Abdus Salam）证明电磁力和弱核力是同一事物的不同实例。^[11]

1969年，谢尔顿·李·格拉肖与约翰·伊利奥普洛斯（John Iliopoulos）、卢西亚诺·迈亚尼（Luciano Maiani）共同预测粲夸克的存在。^[7]1976年，谢尔顿·李·格拉肖获J. 罗伯特. 奥本海默纪念奖。^[6]1977年，谢尔顿·李·格拉肖成为美国国家科学院院士。^[6]1979年，谢尔顿·李·格拉肖和史蒂文·温伯格、阿卜杜勒·萨拉姆凭借对基本粒子之间统一的弱电磁相互作用理论做出贡献而共同获得诺贝尔物理学奖。^[11][7]2018年，谢尔顿·李·格拉肖正式退休，为电子杂志《Inference：International Review of Science》写文章。^[1][3][10]

谢尔顿·李·格拉肖的主要研究领域是基本粒子和量子场论，研究成果广泛应用于超级加速器、空间实验室、超导电磁、碲系列光电材料、新型磁性材料等领域。^[1][12]他对粒子物理领域作出诸多贡献，包括发现GIM机制、预言第四种夸克——粲夸克和提出乔治－格拉肖SU(5) 大统一模型等。^[13]谢尔顿·李·格拉肖曾获得J. 罗伯特. 奥本海默纪念奖、诺贝尔物理学奖、欧洲物理学会高能物理奖等多项荣誉^[14][6]，被评为粒子物理学标准模型的主要创建者、寻找大一统理论先锋等。^[15][16][11]

1932年12月5日，谢尔顿·李·格拉肖在美国纽约出生。^[2]童年时期，谢尔顿·李·格拉肖基本生活在曼哈顿北端的因伍德（Inwood），他的父母常带他去公园或森林，向他解释不同树木之间的区别。^[10][8]他拥有一个很小的望远镜和显微镜，可以观察天空、植物、雨水等，甚至发现哈德逊河污染情况非常严重，这些经历都诱发了他在研究上的好奇心。^[8]15岁时，在哥哥们的帮助下，谢尔顿·李·格拉肖在地下室建起了一个化学实验室。^[7]

之后，谢尔顿·李·格拉肖向布朗克斯科学高中（Bronx High School of Science）发出求学申请，但因患上阑尾炎而错过了入学考试。在医生哥哥的帮助下，他顺利度过了难关，得以参加补考，成功被布朗克斯科学高中录取。^[10]1950年，谢尔顿·李·格拉肖毕业于布朗克斯科学高中，与史蒂文·温伯格同届毕业，二人后共同进入了康奈尔大学。^[3][7]高中时期，谢尔顿·李·格拉肖成为了硒化学方面的专家，他曾因在为青少年出版的杂志上发表了一篇名为《化学》的短文而得到来自南达科他州的一个政府机构的工作邀约，但由于高中生身份，他不得不放弃这个机会。^[10]

1950年进入大学后，谢尔顿·李·格拉肖决定投身于理论物理学，并于1954年在康奈尔大学获得学士学位。^[9][8][7]1954年，谢尔顿·李·格拉肖进入哈佛大学继续学习。^[8][7]在导师朱莉安·施温格（Julian Schwinger）（量子电动力学创始人之一）的指导下，谢尔顿·李·格拉肖开始萌生出对电弱合成和量子论的兴趣。^[7][9]1955年，谢尔顿·李·格拉肖获得哈佛大学硕士学位，并于1959年取得博士学位，还获得了国家科学基金会的博士后奖学金。^[3][7]期间，他对理论物理学方面的问题展开研究。尽管利用量子电动力学（QED）可以非常精确的预测到电磁作用力，但将类似方法运用到其他作用力上却毫无意义，也不会产生任何有意义的结果。为了改善这种情形，朱莉安·施温格提出：弱作用力和电磁作用力可以用一种单独的一致理论来描述。在这一背景下，谢尔顿·李·格拉肖也将这一主题作为自己博士论文的题目，并发表了博士论文《基本粒子衰变中的矢量介子》（The Vector Meson in Elementary Particle Decays），研究了弱作用力理论存在的可能性。^[9]

完成博士学位后，谢尔顿·李·格拉肖在莫斯科与伊戈尔·塔姆（Igor Tamm）一起工作，1958年至1960年在哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所和日内瓦的欧洲核子研究中心工作。^[7][9]1958年末，他准确预言了电弱理论的可能性，但他的实际表述是错误的。1959年春天，他在伦敦发表了一个有关这一主题的演讲，结果他的研究得到了严厉的指责。^[9]之后，他凭借电弱结构理论得到默里·盖尔曼的赏识，于1960年受邀到加州理工大学担任研究员。^[7][8][9]1961年，谢尔顿·李·格拉肖进入斯坦福大学担任助理教授，后转到加州大学伯克利分校担任副教授。^[7][3]同年末，他发表了一篇名为《弱作用力的局部对称》（Partical Symmetries of Weak Interactions）的论文。^[9]

1961年，谢尔顿·李·格拉肖发表了一项扩展电弱统一模型的理论。^[4]1962年至1966年，谢尔顿·李·格拉肖在美国加州伯克利大学任教期间提出了新的粒子物理及中性粒子流的概念。^[17]1964年，谢尔顿·李·格拉肖与詹姆斯·比约肯猜测，除了u夸克、d夸克和s夸克以外，还存在有第四种夸克。^[4]1966年，谢尔顿·李·格拉肖回到哈佛大学担任教授，升任尤金·希金斯物理学名誉教授。^[7][3]1967年，谢尔顿·李·格拉肖和美国理论物理学家史蒂文·温伯格、巴基斯坦物理学家阿卜杜勒·萨拉姆（Abdus Salam）证明了电磁力和弱核力是同一事物的不同实例。^[11]1969年，谢尔顿·李·格拉肖与约翰·伊利奥普洛斯（John Iliopoulos）、卢西亚诺·迈亚尼（Luciano Maiani）在《物理评论D》发表一篇题为“弱相互作用中的轻子-强子对称性”的论文，论文提出的机制被后人称为“GIM机制”（GIM是三位物理学家的姓的第一个字母），共同预测了粲强子（夸克）的存在。^[18][7]1974年，谢尔顿·李·格拉肖和美国科学家乔治提出了把强、弱、电三种相互作用统一在一起的SU（5）大统一理论。^[13][19]1977年，谢尔顿·李·格拉肖成为美国国家科学院院士。^[6]

1979年，谢尔顿·李·格拉肖和史蒂文·温伯格、阿卜杜勒·萨拉姆凭借对基本粒子之间统一的弱电磁相互作用理论（包括预测弱中性电流）做出贡献，共同获得了诺贝尔物理学奖。^[11][7]自1979年起，谢尔顿·李·格拉肖持续担任CERN科学政策委员会成员。^[20]1982年，谢尔顿·李·格拉肖离开哈佛大学，加入德克萨斯州休斯顿大学，担任附属高级科学家。1984年，他以杰出访问科学家的身份加入波士顿大学。^[7]1987年，他成为了哈佛大学的自然科学梅隆教授。^[9]谢尔顿·李·格拉肖还是哈佛大学尤金·希金斯（Eugene Higgins）名誉教授和波士顿大学阿瑟·G·B·梅特卡夫（Arthur G.B. Metcalf）数学和科学名誉教授。^[7]1991年，谢尔顿·李·格拉肖获得埃里斯科学促进和平奖。^[6]2000年，谢尔顿·李·格拉肖离开哈佛大学，加入波士顿大学。^[15]

2018年，谢尔顿·李·格拉肖正式退休，减少了研究工作，选择成为一名网络编辑，为电子杂志《Inference：International Review of Science》写文章。^[1][3][10]同年1月12日，“谢尔顿·格拉肖工作站”揭牌成立。^[12]2019年10月30日，谢尔顿·李·格拉肖受邀参加第二届世界顶尖科学家论坛，于当日下午在“黑洞与空天科技峰会”上发言。^[1]同年11月2日，谢尔顿·李·格拉肖与河南茵特赛尔有限公司签订了受聘首席科学家并建立综合细胞库项目合作协议。^[21]

谢尔顿·李·格拉肖的主要研究领域是基本粒子和量子场论，研究成果广泛应用于超级加速器、空间实验室、超导电磁、碲系列光电材料、新型磁性材料等领域。^[1][12]1979年，谢尔顿·李·格拉肖因为“对统一基本粒子弱相互作用与电磁相互作用理论的贡献，以及对弱中性流的预言”，与阿卜杜·萨拉姆、史蒂芬·温伯格共同获得诺贝尔物理学奖。他对粒子物理领域做出了多项意义深远的卓越贡献，包括发现GIM机制、预言第四种夸克——粲夸克和提出乔治－格拉肖SU(5) 大统一模型等。^[13]

20世纪60年代起，科学家们发现物质世界是由夸克和轻子这两种截然不同的基本粒子组成。这个尺度的“元素周期表”由三种夸克（上夸克、下夸克和奇异夸克）和四种轻子（电子、缪子以及相对应的中微子）组成。和元素的“族”类似，夸克间和轻子间有着相互独立的对称性，而它们之间电磁、强和弱这三种微观相互作用可以解释绝大多数实验数据。可是，对于一种特殊的衰变，比如中性K0介子（一个下夸克和奇异夸克的结合体）衰变到两个缪子的过程，理论预言了很高的衰变率，但实验观察到的这个衰变却非常稀有。这个现象暗示着新的对称性的存在，而对具体的机制，理论家们众说纷纭。^[22]

1969年，当时在哈佛大学的谢尔顿·李·格拉肖、约翰·伊利奥普洛斯（John Iliopoulos）和鲁加诺·马亚尼（Luciano Maiani）在《物理评论D》发表一篇题为《弱相互作用中的轻子-强子对称性》的论文。他们在理论上提出了一种类似于上夸克的新的夸克（粲夸克），从而使夸克和轻子在弱相互作用有优美的对称性。而中性K0介子到双缪子的衰变之所以稀有，是因为上夸克和粲夸克的贡献由于对称性完美抵消。这个机制被后人以3位物理学家的名字首字母集合，称为GIM机制。^[23]

科学家们经过多年的探索发现，世界上所有的物质都是由百十种不同的元素构成的，而元素又都由不同数目的质子、中子和电子组成，而质子、中子又有内部结构，它们由夸克组成，而介子是由夸克和反夸克组成。质子、中子、介子、轻子、光子等统称为基本粒子，而基本粒子之间的相互转化是因为存在着引力、电磁力、弱力和强力4种自然力的相互作用。其中，几乎所有的粒子之间都存在引力，但电磁力只存在于带电粒子之间。物理学家们试图找到把这4种力统一起来的途径。^[24]

谢尔顿·李·格拉肖最早涉足弱力和电磁力统一研究领域，于1961年提出：弱力和电磁力的虽然似乎没有相似之处，但可以从用数学方式对这两种自然力的描述中看出它们在某些方面的相似性，弱力和电磁力的统一并不是没有可能的。他巧妙地运用"规范场"的方法，搭起了统一弱力和电磁力的框架，但无法解释：弱力的作用非常微小，传递弱力的粒子却很重，它的质量约为质子质量的几十倍到百倍。^[24]

1975年，谢尔顿·李·格拉肖和合作者一起在电弱统一理论和量子色动力学的基础上，提出了把弱相互作用、电磁相互作用、强相互作用统一起来的大统一理论，在基本粒子和场论的理论研究以及宇宙学的研究中都有较大的影响。正是由于这些成就，他与S.温伯格、A.萨拉姆共同获得了1979年诺贝尔物理学奖。粒子物理标准模型堪称是二十世纪物理学取得的最重大成就之一，谢尔顿·李·格拉肖既是粒子物理标准模型奠基人之一，也是大统一理论的开创者。^[24]

截至2024年，谢尔顿·李·格拉肖共计发布259篇论文，以下仅展示部分论文。^[25]

参考资料：^[25][26]

谢尔顿·李·格拉肖的父母均是犹太人，会说流利的意第绪语（Yiddish）。^[10]20世纪初，谢尔顿·李·格拉肖的父母从俄罗斯搬到美国纽约。^[7]谢尔顿·李·格拉肖的父亲刘易斯·格拉肖（Lewis Glashow）是一名工人，在经历了各种反犹事件后转行从事管道工作，后成为了管道商店（名为L. Glashow Plumbing）的老板；他的母亲名为贝拉·鲁宾·格拉肖（Bella Rubin Glashow），他有两个哥哥，分别出生于1914年和1918年。他的父母和哥哥萨姆都鼓励他从事科学研究，他的两个兄弟曾在欧洲服役，他的弟弟还作为一名医生前往达豪经历了二战，为幸存的囚犯提供医疗服务。^[10][9]

1972年，谢尔顿·李·格拉肖与琼·亚历山大（Joan Alexander）结婚，二者拥有四个孩子。^[7]

谢尔顿·李·格拉肖的爱好十分广泛，年轻时喜欢吹笛子，后来又学会了打网球、下围棋。2018年退休后，他减少了研究工作，成为了一名网络编辑，开始为电子杂志“Inference”（《推论》）写文章。^[1]谢尔顿·李·格拉肖自称是一名“实践的无神论者”和民主党人。^[34]

1958年，谢尔顿·李·格拉肖在进行论文答辩时，提到了一个电子中心粒子的概念，同时还有另外一种中性粒子，在之前很多科学领域都认为这两种粒子是一回事。当时，谢尔顿·李·格拉肖在解释这两种中性粒子区别的时候，杨振宁打断他说，这没有继续说下去的意义，因为没有办法通过实验来支撑这一点。还只是一个年轻学生的谢尔顿·李·格拉肖无法回答杨振宁的问题，而他的导师朱莉安则帮助他解答了这一问题。朱莉安解释了这两种中性粒子之间的区别，以及如何通过实验来验证这两种粒子是否相同。几个月后，杨振宁和李振道发表了一篇论文，在论文当中讲到如何通过实验来论证这两种中性粒子究竟是相同的还是不同的。三年之后，谢尔顿·李·格拉肖和导师朱莉安成功验证了区别。^[8]

十年后，谢尔顿·李·格拉肖和朋友合作写了一篇论文，被李政道认为其所作的研究是错误的，写的是一篇“假论文”，后来证实李政道是对的。鉴于当时大家互为好友，为了表示歉意，谢尔顿·李·格拉肖和朋友当场折断了铅笔，并向李政道承认错误，其友谊又得以持续下去。^[8]

此外，谢尔顿·李·格拉肖始终对弦理论保持警惕和怀疑。他强调过弦理论的一个核心特质：它“永远都是安全的理论”，因为它永远无法通过实验进行检验，因此它不能被证明或证伪。谢尔顿·李·格拉肖在电视节目NOVA中也表明了他对于弦理论的疑惑：弦理论给了引力一个量子学解释，看上去非常一致，但是并没有做出任何其他的预测。^[35]

谢尔顿·李·格拉肖曾在斯坦福大学、加州大学伯克利分校和哈佛大学任教，他还是尼尔斯·玻尔研究所和欧洲核子研究组织 （CERN） 的访问科学家、麻省理工学院 （MIT） 的客座教授以及德克萨斯A&M大学的大学学者。他于1977年成为美国国家科学院院士，并在布鲁克海文国家实验室担任顾问。1985年至1988年，谢尔顿·李·格拉肖担任国际Sakharov委员会主席。1966年至2000年，他在哈佛大学中担任多个物理学教授职位，包括物理学教授、尤金·希金斯物理学名誉教授和梅隆科学教授。截至2024年，他是哈佛大学的名誉教授。^[14]此外，他还是美国哲学学会的成员。^[36]

格拉肖是寻找大一统的理论的先锋。（澎湃新闻 评）^[11]

谢尔顿·格拉肖是粒子物理学标准模型的主要创建者。（中国科学报 评）^[16]

谢尔顿·李·格拉肖是著名的超弦理论怀疑论者。（哈佛广场图书馆 评）^[5]

谢尔顿·李·格拉肖是一名顶级物理学家。（《自然》杂志 评）^[15]

美国喜剧《生活大爆炸》中“谢耳朵”的原型就是谢尔顿·李·格拉肖。^[11][41]与《生活大爆炸》电视剧里不同的是，作为理论物理学家的谢尔顿·李·格拉肖和实验物理学家的关系非常密切，并且他也非常尊重他们的工作。此外，电视剧里谢耳朵对弦理论十分痴迷，而谢尔顿·李·格拉肖本人则并不相信弦理论。^[11]