斯坦利·德瑟 (Stanley Deser) 是一位理論物理學家,他幫助闡明了引力的細節以及它如何塑造宇宙的時空結構,於 4 月 21 日在加利福尼亞州帕薩迪納去世。享年 92 歲。
他的女兒阿比蓋爾·德瑟 (Abigail Deser) 證實了他在醫院的死訊。
長期以來,物理學家一直夢想著設計出一種萬物理論——一組整齊而完整地描述宇宙運作方式的方程式。 到 20 世紀中葉,他們提出了兩個作為現代物理學支柱的理論:量子力學和廣義相對論。
量子力學描述了在亞原子領域,一切都是如何分解成離散的塊或量子,例如稱為光子的單個光粒子。 愛因斯坦的廣義相對論優雅地描述了質量和引力如何彎曲時空結構。
然而,這兩個支柱並沒有結合在一起。 廣義相對論不包含任何量子概念; 量子引力理論是一個至今仍未完成的雄心壯志。
“我們面臨的問題是如何將這兩者統一成一個無縫的萬物理論,”英國倫敦帝國理工學院名譽物理學教授邁克爾達夫說。 “斯坦利是最先解決這個問題的人之一。”
1959 年,Deser 博士和另外兩位物理學家 Richard Arnowitt 和 Charles Misner, 發表了現在所謂的 ADM 形式主義 (以他們姓氏的首字母命名),它以一種為量子引力理論的工作奠定基礎的形式重新調整了廣義相對論方程。
“這是通往量子的橋樑,”新澤西州普林斯頓高等研究院的物理學家愛德華威滕說,然而,到目前為止,還沒有人能夠將其推進到下一步並提出一個統一的理論,其中包括量子引力。
ADM 形式主義提供了額外的好處:它使廣義相對論方程適用於計算機模擬,使科學家能夠探索諸如黑洞的空間彎曲引力和恆星碰撞時震動宇宙的爆炸等現象。
重組後的方程將四維時空分割成三維空間的切片,這是一項允許計算機處理複雜數據的創新,正如普林斯頓大學物理學教授 Frans Pretorius 所說,“將這些切片演變為是時候找到完整的解決方案了。”
Deser 博士最出名的可能是他在 1970 年代作為超引力先驅之一所做的工作,該研究將被稱為超對稱的概念擴展到包括引力。
根據量子力學,物理學家已經知道基本粒子屬於兩組之一。 電子和夸克等常見的物質成分屬於費米子組; 而那些攜帶基本力的粒子,如光子,即傳遞電磁力的光粒子,被稱為玻色子。
超對稱假設每個費米子都有一個尚未發現的玻色子夥伴,每個玻色子都有一個費米子夥伴。
Deser 博士與超對稱的創始人之一布魯諾·祖米諾 (Bruno Zumino) 合作,將引力添加到理論中,創建了超引力理論。 超引力包括引力子——相當於光子的引力——並增加了一個超對稱夥伴,引力子。
使用粒子加速器的實驗尚未找到任何這些夥伴粒子的證據,但這些理論尚未被推翻,並且由於其數學上的優雅,它們仍然對物理學家具有吸引力。
超引力也是超弦理論的一個關鍵方面,它試圖對宇宙如何運作提供一個完整的解釋,克服量子引力理論的不足。
“在其極其漫長而傑出的職業生涯中,斯坦利是引力相關問題上最有影響力的研究人員之一,”一直處於超弦理論設計前沿的威滕博士說。
斯坦利·德瑟 (Stanley Deser) 於 1931 年 3 月 19 日出生於波蘭的羅夫諾,這座城市現在被稱為羅夫諾 (Rivne),是烏克蘭的一部分。作為猶太人,他的父母化學家諾曼 (Norman) 和米里亞姆 (Miriam) 於 1935 年逃離了波蘭的鎮壓反猶太政權,前往巴勒斯坦. 但在那裡找到工作的前景黯淡,幾個月後他們搬到了巴黎。
1940 年,隨著第二次世界大戰席捲歐洲,德國入侵後,全家險些逃離法國。
“他們終於意識到危險,決定拋下一切,”德塞爾博士在自傳“岔路口”中這樣描述他的父母。 “我和父親一起衝過去清空我們的保險箱。 那天晚上,我媽媽把硬幣縫在一條毛巾腰帶上,這是難民慣用的技巧,而我們其他人則收拾了一些東西。”
全家逃往葡萄牙,11 個月後獲得移民美國的簽證。 他們最終定居在紐約市,諾曼和米里亞姆在那裡經營一家化學品供應企業。
到 12 歲時,斯坦利已經升入 10 年級,14 歲從高中畢業。1949 年,18 歲的他在布魯克林學院獲得物理學學士學位,然後去了哈佛大學,在那裡他師從 朱利安施溫格,諾貝爾獎得主。 他於 1953 年完成了博士學位。
在哥本哈根高等研究院和尼爾斯玻爾研究所完成博士後研究後,Deser 博士於 1958 年加入布蘭迪斯大學。
他在自傳中寫道,接下來的三年,致力於 ADM 形式主義,提供了“人們可能希望的最好的運氣”。
在 去年加州理工學院遺產項目的採訪, Deser 博士回憶說,他、Arnowitt 博士和 Misner 博士在丹麥的一個幼兒園教室裡,在夏天完成了大部分工作。 “這所幼兒園的好處是,它有黑板,”他說。 “丹麥在這方面非常好。”
由於黑板為孩子們安裝得很低,“我們會爬著寫方程式,”Deser 博士說。 “而這些文件剛剛傾瀉而出。”
馬里蘭大學物理學名譽教授米斯納博士說,廣義相對論的 ADM 重鑄與其他物理學家正在研究的電磁量子場論之間存在相似之處,他們能夠將這種經驗應用到廣義上相對論。
超引力方面的工作發生在 Zumino 博士工作的日內瓦 CERN 粒子實驗室期間。 “在短短三週的時間內,令我們驚訝的是,我們得出了一個一致的理論,”Deser 博士回憶道。
他和 Zumino 博士於 1976 年 6 月發表了一篇關於超引力的論文。然而,另一組物理學家——Daniel Freedman、Sergio Ferrara 和 Peter van Nieuwenhuizen——先發製人,在大約一個月前完成的一篇論文中描述了超引力Deser 博士和 Zumino 博士提交了他們的論文。
因此,Deser 博士說,有時他和 Zumino 博士所做的工作被忽視了。 2019 年,另一支團隊獲得了基礎物理學突破獎以及 300 萬美元的獎金。
“他的沮喪是可以理解的,”英國物理學家達夫博士說。 “我認為他們可能在慷慨方面犯了錯誤,將斯坦利列為第四個接受者。” (Zumino 博士於 2014 年去世。)
Schwarz 博士和 Witten 博士是頒獎委員會的成員,他們拒絕討論該決定的細節,但 Schwarz 博士說,“這是一個純粹的科學決定。”
Deser 博士在 Brandeis 工作,直到 2005 年退休。然後他搬到帕薩迪納與他的女兒保持親密關係,並獲得了加州理工學院高級研究員的無薪職位。
除了阿比蓋爾,他還有另外兩個女兒托尼·德瑟和克拉拉·德瑟以及四個孫子。
他結婚 64 年的妻子 Elsbeth Deser 於 2020 年去世。女兒 Eva 於 1968 年去世。
儘管 Deser 博士是引力和廣義相對論方面的專家,但他並非萬無一失。
在加州理工學院的採訪中,他回憶起一篇論文,他在論文中建議引力可以解決電動力學的量子場論中出現的一些令人不安的無窮大問題。
其他值得注意的物理學家也有類似的想法,但沒有發表。 Deser 博士做到了。
“這是垃圾,”他說。 在一次會議上的一次演講中,諾貝爾物理學獎得主、量子電動力學的主要發明人理查德·費曼“毫不費力地把我打成碎片,這是我應得的,”他說。
他補充說,“每個人都有權進行幾次罷工。”