斯坦利·德瑟 (Stanley Deser) 是一位理论物理学家,他帮助阐明了引力的细节以及它如何塑造宇宙的时空结构,于 4 月 21 日在加利福尼亚州帕萨迪纳去世。享年 92 岁。
他的女儿阿比盖尔·德瑟 (Abigail Deser) 证实了他在医院的死讯。
长期以来,物理学家一直梦想着设计出一种万物理论——一组整齐而完整地描述宇宙运作方式的方程式。 到 20 世纪中叶,他们提出了两个作为现代物理学支柱的理论:量子力学和广义相对论。
量子力学描述了在亚原子领域,一切都是如何分解成离散的块或量子,例如称为光子的单个光粒子。 爱因斯坦的广义相对论优雅地描述了质量和引力如何弯曲时空结构。
然而,这两个支柱并没有结合在一起。 广义相对论不包含任何量子概念; 量子引力理论是一个至今仍未完成的雄心壮志。
“我们面临的问题是如何将这两者统一成一个无缝的万物理论,”英国伦敦帝国理工学院名誉物理学教授迈克尔达夫说。 “斯坦利是最先解决这个问题的人之一。”
1959 年,Deser 博士和另外两位物理学家 Richard Arnowitt 和 Charles Misner, 发表了现在所谓的 ADM 形式主义 (以他们姓氏的首字母命名),它以一种为量子引力理论的工作奠定基础的形式重新调整了广义相对论方程。
“这是通往量子的桥梁,”新泽西州普林斯顿高等研究院的物理学家爱德华威滕说,然而,到目前为止,还没有人能够将其推进到下一步并提出一个统一的理论,其中包括量子引力。
ADM 形式主义提供了额外的好处:它使广义相对论方程适用于计算机模拟,使科学家能够探索诸如黑洞的空间弯曲引力和恒星碰撞时震动宇宙的爆炸等现象。
重组后的方程将四维时空分割成三维空间的切片,这是一项允许计算机处理复杂数据的创新,正如普林斯顿大学物理学教授 Frans Pretorius 所说,“将这些切片演变为是时候找到完整的解决方案了。”
Deser 博士最出名的可能是他在 1970 年代作为超引力先驱之一所做的工作,该研究将被称为超对称的概念扩展到包括引力。
根据量子力学,物理学家已经知道基本粒子属于两组之一。 电子和夸克等常见的物质成分属于费米子组; 而那些携带基本力的粒子,如光子,即传递电磁力的光粒子,被称为玻色子。
超对称假设每个费米子都有一个尚未发现的玻色子伙伴,每个玻色子都有一个费米子伙伴。
Deser 博士与超对称的创始人之一布鲁诺·祖米诺 (Bruno Zumino) 合作,将引力添加到理论中,创建了超引力理论。 超引力包括引力子——相当于光子的引力——并增加了一个超对称伙伴,引力子。
使用粒子加速器的实验尚未找到任何这些伙伴粒子的证据,但这些理论尚未被推翻,并且由于其数学上的优雅,它们仍然对物理学家具有吸引力。
超引力也是超弦理论的一个关键方面,它试图对宇宙如何运作提供一个完整的解释,克服量子引力理论的不足。
“在其极其漫长而杰出的职业生涯中,斯坦利是引力相关问题上最有影响力的研究人员之一,”一直处于超弦理论设计前沿的威滕博士说。
斯坦利·德瑟 (Stanley Deser) 于 1931 年 3 月 19 日出生于波兰的罗夫诺,这座城市现在被称为罗夫诺 (Rivne),是乌克兰的一部分。作为犹太人,他的父母化学家诺曼 (Norman) 和米里亚姆 (Miriam) 于 1935 年逃离了波兰的镇压反犹太政权,前往巴勒斯坦. 但在那里找到工作的前景黯淡,几个月后他们搬到了巴黎。
1940 年,随着第二次世界大战席卷欧洲,德国入侵后,全家险些逃离法国。
“他们终于意识到危险,决定抛下一切,”德塞尔博士在自传“岔路口”中这样描述他的父母。 “我和父亲一起冲过去清空我们的保险箱。 那天晚上,我妈妈把硬币缝在一条毛巾腰带上,这是难民惯用的技巧,而我们其他人则收拾了一些东西。”
全家逃往葡萄牙,11 个月后获得移民美国的签证。 他们最终定居在纽约市,诺曼和米里亚姆在那里经营一家化学品供应企业。
到 12 岁时,斯坦利已经升入 10 年级,14 岁从高中毕业。1949 年,18 岁的他在布鲁克林学院获得物理学学士学位,然后去了哈佛大学,在那里他师从 朱利安施温格,诺贝尔奖得主。 他于 1953 年完成了博士学位。
在哥本哈根高等研究院和尼尔斯玻尔研究所完成博士后研究后,Deser 博士于 1958 年加入布兰迪斯大学。
他在自传中写道,接下来的三年,致力于 ADM 形式主义,提供了“人们可能希望的最好的运气”。
在 去年加州理工学院遗产项目的采访, Deser 博士回忆说,他、Arnowitt 博士和 Misner 博士在丹麦的一个幼儿园教室里,在夏天完成了大部分工作。 “这所幼儿园的好处是,它有黑板,”他说。 “丹麦在这方面非常好。”
由于黑板为孩子们安装得很低,“我们会爬着写方程式,”Deser 博士说。 “而这些文件刚刚倾泻而出。”
马里兰大学物理学名誉教授米斯纳博士说,广义相对论的 ADM 重铸与其他物理学家正在研究的电磁量子场论之间存在相似之处,他们能够将这种经验应用到广义上相对论。
超引力方面的工作发生在 Zumino 博士工作的日内瓦 CERN 粒子实验室期间。 “在短短三周的时间内,令我们惊讶的是,我们得出了一个一致的理论,”Deser 博士回忆道。
他和 Zumino 博士于 1976 年 6 月发表了一篇关于超引力的论文。然而,另一组物理学家——Daniel Freedman、Sergio Ferrara 和 Peter van Nieuwenhuizen——先发制人,在大约一个月前完成的一篇论文中描述了超引力Deser 博士和 Zumino 博士提交了他们的论文。
因此,Deser 博士说,有时他和 Zumino 博士所做的工作被忽视了。 2019 年,另一支团队获得了基础物理学突破奖以及 300 万美元的奖金。
“他的沮丧是可以理解的,”英国物理学家达夫博士说。 “我认为他们可能在慷慨方面犯了错误,将斯坦利列为第四个接受者。” (Zumino 博士于 2014 年去世。)
Schwarz 博士和 Witten 博士是颁奖委员会的成员,他们拒绝讨论该决定的细节,但 Schwarz 博士说,“这是一个纯粹的科学决定。”
Deser 博士在 Brandeis 工作,直到 2005 年退休。然后他搬到帕萨迪纳与他的女儿保持亲密关系,并获得了加州理工学院高级研究员的无薪职位。
除了阿比盖尔,他还有另外两个女儿托尼·德瑟和克拉拉·德瑟以及四个孙子。
他结婚 64 年的妻子 Elsbeth Deser 于 2020 年去世。女儿 Eva 于 1968 年去世。
尽管 Deser 博士是引力和广义相对论方面的专家,但他并非万无一失。
在加州理工学院的采访中,他回忆起一篇论文,他在论文中建议引力可以解决电动力学的量子场论中出现的一些令人不安的无穷大问题。
其他值得注意的物理学家也有类似的想法,但没有发表。 Deser 博士做到了。
“这是垃圾,”他说。 在一次会议上的一次演讲中,诺贝尔物理学奖得主、量子电动力学的主要发明人理查德·费曼“毫不费力地把我打成碎片,这是我应得的,”他说。
他补充说,“每个人都有权进行几次罢工。”