2022年8月23日星期二

誰是指導教授?


Zweig, Feynman and Feynman


Feynman 大概是20世紀除愛因斯坦外最知名的物理學家,Gell-Mann, 諾貝爾獎得主,則是20世紀最知名的粒子物理學家,Zweig 是他們的學生,雖然沒他們那麼有名,但也是一位與諾貝爾獎擦身而過的傳奇人物。今天來講講 Zweig, Feynman, 和 Gell-Mann 這三人之間的師生關係。


Zweig 在1959年進 Caltech, 一年過後跟 Tollestrup教授學習高能物理實驗, 花了兩年時間設計製作實驗設備,然後帶到 Berkeley 的 Bevatron 質子加速器去做實驗,那時楊振寧和李政道剛剛發表了宇稱不守恆原理,Zweig 想用實驗看看在時間反轉的對稱性上是否也有不守恆的現象。不幸的是他並沒有看到預期的結果,失望之餘他決定改做理論物理。他因曾與 Gell-Mann 討論過實驗上的問題而與他熟識。,就跑去找 Gell-Mann 希望做他的學生,可是 Gell-Mann 因要到東部去 sabbatical無法答應,建議他去找 Feynman,他本以為 Feyman 不會收他,沒想到 Feynman 很爽快的答應了,因為 Gell-Mann對他說 Zweig這個學生不錯。


Feynman 要 Zweig 每個禮拜四下午到他辦公室來與他討論物理,Feynman 什麼都懂,每次討論的題目都不一樣,跟他的論文沒什麼關係。直到有一天他把論文寫好了拿給 Feynman,Feynman 看了後說很好,他就在 1963年五月通過了口試,他的論文研究前後不過就花了一年時間。口試完隨即到歐洲的 CERN去做博士後。


半年後在1964年的一月底,Zweig發表了他這一生最重要的論文,在這篇有26頁長的論文裡提出了 Quark model, 認為所有的 hadrons 都是由更小的粒子所構成,他稱他們為 Aces。幾乎在同一時間,Gell-Mann 在二月初也發表了一篇論文,提出同樣的模型,他稱這些粒子為 Quarks。如今 Quark model 已被公認是粒子物理裡最重要的理論。這兩個人雖然是師生關係,但在不同地方,各自獨立的提出了相同的理論。這時 Zweig 才剛通過博士論文口試半年,事實上他畢業證書上記載的畢業時間是1964年。當他第二年從 CERN回來後,立即被加州理工學院聘為教授。


一般人都認為 Feynman 是 Zweig 的指導教授。在學校的紀錄上卻記載著兩位指導教授,Feynman 和 Tollestrump。在 Zweig 論文中誌謝頁中,卻寫著他要謝謝三位指導教授,Feynman, Gell-Mann 和 Tollestrump。而 Gell-Mann 在一次訪談中卻說 Zweig 是他的學生,因為他當時不在學校,所以 Feynman 在 Zweig 論文上簽了字。到底誰才是 Zweig 的指導教授?其實每一種說法都對,Feynman 和 Gell-Mann 對學生都很放任,不見得會對學生的論文做直接的指導,只不過在一旁做些討論,基本上學生是獨立做研究的。


Zweig 在做理論研究之前,花了兩年時間跟 Tollestrump 做實驗。Tollestrump 對他的影響非常大,Zweig 曾說過這兩年的實驗經驗讓他知道如何正確的判讀實驗數據及其準確性,若沒有這一段與 Tollestrump 學習的經驗,他不可能發現 Quark model。Feynman 和 Gell-Mann 是兩位大師,以他們的個性,不可能給學生做細節的指導,但他們對物理的洞察力及對問題處理的方法,卻對學生產生巨大的影響。


Zweig 在畢業半年後就能和他老師 Gell-Mann在同一時間,在彼此都不知情的情況下,發現 Quark model 是相當不可思議的,Feynman 也不知情,換句話說老師和學生的研究都非常獨立,這種研究方式其實才是最理想的,如果學生總是跟著老師的步伐走,絕對做不出什麼好的研究。


Zweig 在那樣的環境中,很自然地受到三位老師的影響,也因此成為一個傑出的科學家。我們常以為一個好老師對學生要耳提面命時時督導,其實這是非常糟糕的指導方式,一個讀研究所的學生要學的是如何獨立做研究,而不是做一個聽話的學徒。他所需要的是一個好的環境,而不是一個制式的體制。一個好的指導老師能給學生最好的指導是榜樣是做學問的態度,而不是整天盯著他告訴他怎麼做的人。



後記:


Feynman 在1965年因量子電動力學獲諾貝爾獎,他是大家公認的天才,對問題的洞察力無人能及。他不會管學生做些什麼,只會告訴你可不可以。


Gell-Mann, 1969年因對基本粒子的分類獲諾貝爾獎。在這個故事發生的時候,他不過三十歲出頭。在這時候 Quark 的存在還沒有得到實驗證實,所以這個諾貝爾獎與 Quark model 無關。


Quark model 在粒子物理得到很大成功。但 Quark 的存在一直到 1970年代才由 MIT 和 Stanford 團隊,利用電子和質子/中子的非彈性碰撞實驗得到證實。 1977年 Feynman提名 Gell-Mann 和 Zweig 為諾貝爾獎候選人,不過最後沒有成功。這是 Feynman 唯一的一次提名諾貝爾獎候選人。Feynman 是不太把別人看在眼裡的人,從他的提名可見他對這兩位他的同事和學生的欣賞和推崇。


1990年諾貝爾物理獎頒給了 Friedman, Kendall 和 Taylor, 因為他們的電子散射實驗證實了 Quark的存在。很遺憾的,最早提出 Quark 理論的 Zweig 和 Gell-Mann 反而沒有得到。對 Gell-Mann 而言,他已是諾貝爾獎得主,大概無所謂,但對 Zweig 就十分遺憾了。或許因為他感到灰心,從2003年起他加入了華爾街的對冲基金公司炒股票去了。