杰拉德·特·胡夫特
生平
早年
1946年7月5日,杰拉德·特·胡夫特出生在荷兰登海尔德,但主要在海牙长大。在家中三个孩子里排行第二。特·胡夫特生长在一个充满学者的家庭,他的外祖母是诺贝尔奖得主弗里茨·泽尔尼克的姊妹,外祖父是莱登大学知名的动物学教授。舅舅 尼可·凡·坎彭 ( 英语 : Nico van Kampen ) 在乌特勒支大学担任物理学教授。虽然他的母亲作为一名女性,并未从事科学事业,但她嫁给了一位海洋工程师。 在父亲的影响下,特·胡夫特很早就展现对科学的兴趣。念小学时当学校老师问起未来志向时,他表示要成为一位“知晓一切事物的人”。
小学毕业之后,特·胡夫特进入道尔顿学园(Dalton Lyceum)就读。这是一间实行 道尔顿计划 ( 英语 : Dalton Plan ) 的教育机构,这套教学方法相当适合特·胡夫特。他轻松通过了科学、数学等科目,但对于语言课程不是很擅长。尽管如此,他还是完成了英语、法语、德语、古希腊语、和拉丁语的课程。十六岁那年,他参加了奥林匹克数学竞赛并获得了银牌。
求学
1964年,特·胡夫特通过了中学测验,进入乌特勒支大学学习物理。因为希望就读他舅舅所在的物理系,他选择了乌特勒支大学而非距离更近的莱登大学。由于特·胡夫特太过专注在科学,他的父亲坚持他参加学校里的一个精英社团“乌得勒支学生队”(Utrechtsch Studenten Corps),以期望他能从事一些课外活动。这某些程度上确实展现了一些效果,他曾在赛艇俱乐部“特里同”(Triton)担任指挥,与科学讨论社团“克里斯蒂安·惠更斯”(Christiaan Huygens)一起规划了一次科学类的全国学生代表大会。
在物理的学习上,特·胡夫特决定追求他所认为理论物理中的核心—基本粒子物理。他的舅舅并不喜欢这个领域,所以当特·胡夫特要写“doctoraalscriptie”(在荷兰相当于硕士论文)时,他找上了新进的教授马丁纽斯·韦尔特曼。韦尔特曼当时在研究杨-米尔斯理论,由于这个理论在物理计算上无法被重整化,以当时而言并不算是主流的研究课题。特·胡夫特被交付的题目是 阿德勒-贝尔-杰克威反常 ( 英语 : Adler–Bell–Jackiw anomaly ) ,一个理论无法解释的电中性π介子衰变现象。当时的理论不允许π介子衰变产生光子,然而实际的实验却观测到这类的衰变。特·胡夫特当时也无法给出合理的解释。
1969年,特·胡夫特选择韦尔特曼作为他博士学位的指导教授。他开始研究韦尔特曼正在研究的课题,杨-米尔斯理论的重整化。1971年他发表了第一篇论文,里头说明如何重整化杨-米尔斯场中质量为零的场。 这项工作并未引起太多的注意,但韦尔特曼对于长久以来的问题被解决感到相当兴奋。在这之后他们发展了一套称为 量纲正规化 ( 英语 : dimensional regularization ) 的方法。随后特·胡夫特的第二篇论文也发表,探讨了杨-米尔斯理论在自发对称破缺之后带质量场的重整化。 这篇文章渐渐受到广泛注意,在1999年为两人赢得诺贝尔物理学奖。
以这两篇文章为基础,1972年特·胡夫特完成了他的学位论文《杨-米尔斯场的重整化方法》。同一年,他与乌特勒支大学医学院的学生Albertha A. Schik结为夫妻。
学术生涯
特·胡夫特于哈佛大学。
完成博士学位之后,特·胡夫特到了欧洲核子研究组织担任研究员。他和韦尔特曼一起试着完善杨-米尔斯理论的重整化计算。这段期间,他开始对强相互作用感到兴趣,认为这类的相互作用可以用零质量的杨-米尔斯理论来描述。根据计算的结果,这样的理论具有渐进自由的性质,符合 深度非弹性散射 ( 英语 : deep inelastic scattering ) 实验的结果。这与物理学家所认知的杨-米尔斯理论相违背,过去我们所知的如引力和电磁作用其作用的强度随距离增加而减弱。然而这种人们熟知的性质无法解释深度非弹性散射的实验结果。1972年,特·胡夫特在一个小型会议中谈论到这个计算成果,一位物理学家 库尔特·希门奇克 ( 英语 : Kurt Symanzik ) 便建议他发表这个成果。 然而之后特·胡夫特仍未将此计算发表成论文。不久之后,休·波利策、大卫·葛罗斯、弗朗克·韦尔切克等人于1973年也得到了同样的结果,三人因此贡献获得了2004年的诺贝尔物理奖。
1974年特·胡夫特回到乌得勒支大学担任助理教授。1976年受邀到史丹佛大学作学术访问,并到哈佛大学担任讲座教授。他的大女儿Saskia Anne在访问期间于波士顿出生,在回到乌得勒支大学作为教授职务时生下了二女儿Ellen Marga。 2011年特·胡夫特被选为乌得勒支大学的杰出教授。
荣誉
1981年特·胡夫特获颁沃尔夫奖。 1986年获得洛仑兹奖章,该奖章每四年颁发一次,表彰在理论物理上的杰出贡献。 1995年成为 斯宾诺莎奖 ( 英语 : Spinoza Prize ) 最初的几位获奖人之一,该奖是荷兰最崇高的科学奖项。 同年又获得富兰克林奖章。 1999年因“阐明物理学中弱电相互作用的量子结构”与其指导教授马丁纽斯·韦尔特曼一同获得诺贝尔物理学奖。
1971年发现的小行星9491(9491 Thooft)以特·胡夫特命名, 特·胡夫特为该小行星未来的居民颁布了宪法。
研究
特·胡夫特的研究兴趣大致分为三个方向:基本粒子物理的规范理论、量子引力和黑洞、量子力学的基础研究。
基本粒子物理的规范理论
物理上特·胡夫特最为人所知的贡献是有关规范理论的研究。
证明了规范理论的可重整化
引力协变量子化
独立发现了量子色动力学的渐近自由
特·胡夫特-泊里雅可夫磁单极解
在规范理论中的其他重要工作,包括夸克禁闭,大N展开,QCD弦,瞬子(Instanton),反常等
独立提出了量子引力中的全息原理
相关文献
Time in Powers of Ten: Natural Phenomena and Their Timescales, World Scientific Publishing Company, 2014, ISBN 978-981-4489-80-5
Playing with Planets, World Scientific Publishing Company, 2008, ISBN 978-981-279-307-2
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