1702203530
1702203531
1702203532
1702203533
埃托雷·马约拉纳
1702203534
1702203535
最让费米耿耿于怀的，大概是马约拉纳没有发表其有关中子的理论，而让这项极重要的发现归到了海森堡（Werner Heisenberg，因创立量子力学获1932年诺贝尔物理学奖）的名下。现在我们都知道原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。不过那时候中子还没被发现，人们以为原子核是由带正电的质子和带负电的电子所组成，因为似乎只有有了电子的参与，才能靠“异性相吸”的电磁力将质子们聚拢在一起。比如具有7个正电单位的氮原子核，按旧理论，就应由14个质子和7个电子所组成。除了电荷数，原子核的另一个重要参数是自旋数，是由构成原子核的每个基本粒子的自旋数组合而成。自旋是描述粒子内在旋转性质的一种物理量，基本粒子按照自旋数分为两大类：玻色子（自旋为整数，0，1，2等等）和费米子（自旋为半整数，1/2，3/2等等）。质子和电子都是费米子，自旋数均是1/2。所以根据当时的模型，无论怎样加加减减，氮原子核的自旋数必定是个半整数（某个整数加1/2）。1929年，费米研究组的成员之一瑞萨缇（Franco Rasetti）在美国加州理工学院进行访问研究时，测量了氮原子核的自旋数，其结果却是1！马约拉纳马上意识到传统的原核子模型肯定错了，原子核里没有电子，它应该是由带正电的质子和一种不带电的、质量与质子相近且自旋亦为1/2的粒子所组成。他把这种粒子叫作“中性质子”，也就是人们后来发现的中子。具体到氮原子核，其组成应为7个质子加7个“中性质子”。他同时也意识到，为了使原子核不致因内部的质子们“同性相斥”而分崩离析，核内一定存在一种比电磁力强得多的相互作用力，他称之为“交换作用力”—这就是后来人们所说的强相互作用力。他建构的这套原子核稳定性理论可以说是现代量子色动力学的前身。可是不知出于何种原因，尽管费米费尽唇舌，马约拉纳却始终拒绝把这个理论拿出来发表。几个月后，俄国的伊万年科（Dmitri Ivanenko）认识到了中子的存在，海森堡也发表了与马约拉纳非常接近的理论。费米抱怨他坐失良机，他只一笑置之。而当费米再次要求他至少应把已有的结果发表出来以便立此为证时，仅换来了淡淡一句“现在海森堡已经把该做的都做了”。马约拉纳的行事作风与费米可以说是格格不入，两人的关系也不算融洽，不过费米对他的评价还是极高的，甚至将他列为牛顿、伽利略一级的人物。
1702203536
1702203537
最近，随着《李政道传》的出版，为了究竟是谁首先提出了“宇称不守恒”这一想法，又掀起一场不大不小的论战。其实，说不定马约拉纳倒是第一个想到宇称可能不守恒的人—宇称的问题曾作为一个令人困惑的纯数学问题而出现在他的中微子理论之中。当然，想到了并不等于能证明。
1702203538
1702203539
宇称是一种描述粒子在空间反演变换下性质的物理量。就像我们有的人习惯用右手写字，有的习惯用左手一样，基本粒子也具有类似的特性—左旋与右旋。对大多数粒子来说左旋与右旋是对称的，即如果存在具有左旋的A粒子，就一定也存在具有右旋的A粒子。假如一个具有左旋的A粒子去照镜子，镜子里看到的就是一个具有右旋的A粒子。在粒子的相互作用中，如果以左旋粒子取代同种的右旋粒子而结果不变，这种相互作用就具有左与右的对称性。粗略地说，这就是宇称守恒。宇称只在弱相互作用过程中会不守恒，而弱相互作用一般都涉及中微子（一种不带电、质量近于零、自旋为1/2的基本粒子）。一个典型的例子是，在β衰变中释放出的中微子都是左旋的。也就是说，如果这个左旋中微子去照镜子，镜子里则什么都没有，因为右旋中微子根本就不存在。马约拉纳是研究中微子的高手，极有可能已经意识到了中微子的这种高度不对称性。他30年代初建构的中微子理论虽然与现在普遍接受的理论大相径庭，却同样能解释迄今为止的所有相关实验，因而难分高下。如果中微子的静止质量（物体静止不动时的质量）为零，则这两个理论永远分不出优劣。然而21世纪初一系列有关中微子震荡的实验，基本肯定了中微子是有质量的。因而对这两个理论的最终判定也许已为期不远了。
1702203540
1702203541
除了马约拉纳，还有一个人与宇称不守恒的发现失之交臂。据马盖若在《绚丽的黑暗》中所说，萨拉姆（Abdus Salam，1979年以弱电统一理论获得诺贝尔物理学奖）打从在英国剑桥读博士时起，就一直对传统的中微子理论和马约拉纳的中微子理论中的数学结构十分疑惑不解。大约在1956年初，在李政道和杨振宁发表宇称不守恒的论文之前，有一次他从美国乘飞机回英国，在途中无所事事，于是又开始思考中微子的问题。突然间灵光一闪，想到如果中微子具有最大化的左右不对称性，即只有左旋中微子而没有右旋中微子，那些困扰他多年的问题就能迎刃而解！这其实意味着他的一只脚已经跨过了通往宇称不守恒的大门的门槛。萨拉姆一下飞机就赶紧将他的想法详细写出来拿给审阅过他的博士论文的派艾尔（Peierl）去看。不料派艾尔的回答竟是“我根本不相信在弱核力中左右对称性会被破坏，我连碰都不会碰这种想法”。萨拉姆并不甘心，又直接联系“中微子之父”泡利。可是泡利却警告说，如果他提出如此愚蠢的想法，无异于自毁前程。萨拉姆最终放弃了自己的想法，从而将那扇已经被他打开的大门又关闭了起来。由此可见在科学研究的过程中，提出一个想法固然重要，如何证明这一想法也同样重要，而能看出一个离经叛道的想法所具有的重要意义、并敢于把它发表出来尤其重要。萨拉姆在这次教训之后似乎走向了另一个极端—时常把并不成熟的结论也匆忙发表出来。这当然也无可厚非，毕竟他曾与一项重大发现擦肩而过。而像马约拉纳那样视名利如粪土的人终究是少之又少的。
1702203542
1702203543
马约拉纳的那篇有关中微子的论文能够流传于世，还有一段小故事。大约在1932年，他曾经致力于构造一种能涵盖所有基本粒子及其相互作用的“超级”理论。这和爱因斯坦穷其后半生所追求的大统一理论颇有几分相似。从这一点上看，也可以说马约拉纳是大统一理论的先驱。可惜的是，他的这个“超级”理论没能行得通—至少在当时看来是这样。这篇未完成的宏文被他扔进了抽屉。他的中微子理论仅是这个理论的一个附录，当然也一并进了抽屉。1933年，由于健康原因，马约拉纳辞去了在罗马大学物理研究所的职位，开始了长达四年几乎足不出户的“闭关”生活。在这四年里他没发表过什么论文，却完成了一批杂七杂八的小型研究，包括地球物理、电子工程、数学和相对论。到了1937年，在没有任何征兆的情况下，他突然“破关”而出，去应聘巴勒莫大学的一个教授职位。在应聘要求当中有一条是必须提交一篇论文，于是他就将那篇已经尘封五年之久的有关中微子的附录拿了出来。这样才使世人有机会一睹他极富想象力的中微子理论。马约拉纳的出现大大出乎招聘委员会的预料，也使他们十分为难。因为以马约拉纳在物理界的地位，只要他申请，这个职位当然非他莫属。可麻烦的是，此位子早就内定好了是给另外一个申请人的，而且还牵涉其他好几个人的升迁。意大利的教育机构最后只得以马约拉纳实在过于杰出为由，在那不勒斯大学又为他专门设立了一个新职位，才算把这件事摆平了。
1702203544
1702203545
一篇附录就具有如此水准，马约拉纳的抽屉里不知还有多少“宝贝”？只可惜我们无缘见到。马约拉纳有一句名言：“物理已入歧途，我们都已入歧途。”我们可以把这句话理解为单纯讲物理学，也就是说马约拉纳觉得整个物理学的研究方向错了，而他可能已看到了通往真理的道路。也有人对这句话作更“深层”的解读，认为他的意思是物理本应造福人类，现在却可能沦为毁灭人类的工具。还由此怀疑他也许是发现核裂变及链式反应（原子弹和原子反应堆的基础）奥秘之第一人，并推断这是他后来带着所有重要笔记从世上消失的根本原因。以马约拉纳当时所处的地位，这倒也不是空穴来风。因为费米研究组是公认的最“应该”首先掌握这两项发现的（特别是核裂变），然而却阴差阳错地拱手让给了别人。
1702203546
1702203547
马约拉纳是个谜一样的人物，且不说他那些在物理学上匪夷所思的超前思维，单说他对生活中的一些小事的判断也颇令人费解。比如他从来没交过女朋友，原因竟是他自认为长得太丑。可从他的照片上看，虽算不上英俊，但怎么说也不是个丑八怪。至于他的死（严格说应该是失踪）就更为离奇。1938年3月25日他给家人和他任职的那不勒斯大学物理研究所的所长卡瑞利（Antonio Carrelli）各留了一封短信后，就登上了一艘开往西西里首府巴勒莫的邮船。一般人和警方都把这两封信解读为绝命书。不过也有两件事有点令人费解，他支领了半年的薪水并带走了所有重要的科研笔记—这不大像一个准备自杀之人所为。尽管如此，如果事情到此为止，大概人们都还是会认定他自杀了。可出人意料的是，他平安抵达了巴勒莫，而且又发了一封电报和一封信给卡瑞利。电报仅一句话“别紧张，信随后就到”，信里则明确说他放弃了自杀的念头。根据记录，他确实买了返回那不勒斯的船票，而且有个同舱的人（三个人住一间舱房）曾作证说，他在那不勒斯下船时，马约拉纳还在舱里睡觉。但马约拉纳却从人间蒸发了，没人确切知道他是否在那不勒斯下了船，甚至连他到底上没上开往那不勒斯的船也是个未知数。这种不确定的结局，为后人留下了想象的空间。以致几十年来不断有人宣称在世界的不同角落遇见过马约拉纳，版本之一是：在60年代初，他经常在智利的一个小酒馆里吃饭，还在餐巾纸上演算数学问题……这些传闻无一可以得到证实，恐怕均是媒体的炒作。时至今日，意大利人也没有忘记他。他多次成为科学幻想小说或电影中的主角，甚至还有关于他的科幻连环画集。在连环画里马约拉纳的结局最为辉煌—被外星人接走了！
1702203548
1702203549
1702203550
1702203551
1702203552
三汤对话 [:1702202824]
1702203553
三汤对话 红气球挑战
1702203554
1702203555
中国先秦哲学家荀子说过：“（人）力不若牛，走不若马，而牛马为用，何也？曰：人能群（群在这里指组织群体行为），彼不能群也。人何以能群？曰：分。分何以能行？曰：义。故义以分则和，和则一，一则多力，多力则强，强则胜物。”人类正是靠着群体的力量使自己在地球上处于独一无二的地位。群体中的合作不仅仅是体力上的，更重要的是脑力上的。在多数情况下，集体智慧往往高于个人智慧，也就是人们常说的“三个臭皮匠能顶一个诸葛亮”。而集体智慧的获得绝不是简单地将几个人的想法加在一起，而是需要大家的参与、相互之间的学习和分享，以及对想法的共同评议—这实质上就形成了一个小型的社会网络。具有社会性应该说是现代人的一个重要特征。
1702203556
1702203557
如何认识和研究我们所身处的社会以及个人与社会的关系，如何改造和完善我们的社会，长久以来一直是人们十分关心的课题。在历史上有着各种各样的流派从各种不同的角度来看待和分析社会，比如亚当·斯密从市场的角度、马克思从阶级的角度等等。但是社会并不是一个静态的东西，随着人类在各个方面的不断进步，尤其是随着科学、技术的突飞猛进，我们的社会形态也在不断发生着巨大的变化。因而很多过去行之有效的研究方法可能已不再适合今天的社会。在亚当·斯密或马克思所生活的年代，受交通、通信等诸多因素的限制，人们获取信息的能力是相当有限的，基本上只能来源于一些直接的社会关系，比如亲戚、朋友和同事，以及报纸、书籍等等可以直接接触到的资源，因而传递信息和获取信息的效率很低。而我们如今所处的时代，是一个信息大爆炸的时代。互联网和以手机为代表的行动电子装置的高度普及，已经将人们空前紧密地联系在了一起。地球上任何一个角落发生的重大事件，用不了多长时间就会传遍全世界。信息几乎无处不在，而且唾手可得。如何更快、更有效地获取信息并加以充分利用，已经越来越受到各级政府部门和各种商业机构的重视。比如纽约警方最近正在考虑给所有执勤的警员配备谷歌眼镜（具有内建计算机屏幕、可以联网的眼镜），以便他们可以在第一时间通过网络获取需要的信息。
1702203558
1702203559
美国国防部的国防高等研究计划署曾组织过一个名为“红气球挑战”的竞赛。他们将10个红色气球放置在美国本土的10个地方，任何团队或个人不论用什么办法，只要最先发现了这10个红气球的准确位置，就能获得4万美元的奖金。在这个挑战赛中取胜的是麻省理工学院的一个团队，他们的指导思想就来自社会物理学的概念，而方法其实极为简单—通过互联网向他们所能联系到的所有人发出信息：直接帮他们找到一个红气球的人，可得到2000美元报酬；如果乙发送信息给甲，使甲参与搜寻并导致甲找到一个红气球，乙可得到1000美元报酬、甲得2000美元；如果丙发送信息给乙，乙又发送信息给甲使甲参与搜寻并导致甲找到一个红气球，则丙得500、乙得1000、甲得2000美元；以此类推。结果仅用了不到9小时，这10个红气球就全部被找到了！据估算，大约有200万人参与了帮助麻省理工学院团队搜寻红气球的活动，这是他们能在9小时之内完成这项看似不可能的任务的根本原因。在如此短的时间里形成如此庞大的一个社会网络，是一件非常不可思议的事。国防高等研究计划署举办这个比赛的目的，其实就是想通过评估各个团队所采用的高招，从中发现将信息在最短时间内传递给社会大众的行之有效的方法，未来一旦发生紧急情况，这些方法就可能派上用场。
1702203560
1702203561
人们获取信息的能力和方式的巨大变化，无疑会极大地改变人们做出决策或形成新想法的途径和过程，从而无形中也改变了整个社会的结构。社会物理学就是一个从社会网络（social network）的角度来看待和分析社会的新科学。它以“大数据”分析和社会网络分析为基础，借鉴某些物理学中的概念，试图用定量的方法来研究社群中个体与个体、个体与群体、群体与群体之间的相互关联、相互作用等等复杂问题，并且利用通过这种定量分析所得到的结果，来发现可能及实用的调适社群中各种关系的方法，以使整个社群的运作更为合理、和谐和有效。
1702203562
1702203563
在社会物理学中有两个最基本的概念：“想法流”（idea flow）和“社会压力”（social pressure）。想法流是用来衡量某个想法（或者观念、理论等等）在一个特定群体中的传播过程的量。其传播的通道是社会网络。想法流不是简单地将想法传递到个人就算完成了，而是要求该想法被个人接收、消化并在某种程度上直接或间接地受其影响，也就是说是有一定效应的。在物理学的流体动力学中，流体流动的速度随压力的增强而增高；与此相似，想法流传播的“速度”与个人所在的社会网络中的社会压力相关，社会压力越高，想法流的传播就越快、越有效率，传播的范围也越大。这里有一点应该注意，想法流并不能简单地以收到的信息的数量来衡量，因为在很多情况下，相同或极为相似的信息可能会通过不同渠道重复多次地传递过来（比如一则你已经在互联网上读到过的新闻，可能会被不同的朋友以短信、电邮等方式重复发送给你），这就是所谓的“回音箱”效应。为了使想法流的传播更有效率，通过对社会网络的调控来降低“回音箱”效应往往是社会物理学所面对和需要解决的一个具有相当难度的课题。
1702203564
1702203565
前面提到的“红气球挑战”也可以用社会物理学的术语来描述：通过互联网发出的“寻找红气球”的信息产生了“想法流”；制定的奖励办法则形成“社会压力”；而同一个人可能会通过不同的渠道（电邮、短信……）从不同的来源（朋友、社群网……）重复获得“寻找红气球”这条相同的信息，就是“回音箱”效应。
1702203566
1702203567
社会物理学的应用具有两个主要层面，一是利用对想法流的分析找出可应用于被研究系统的最佳对策；二是借助对社会压力的调控使新想法（包括方法、政策、法规等等）能够通过最有效的途径传递到所有相关的个体，使之可以迅速付诸实施。
1702203568
1702203569
美国麻省理工学院的彭特兰（Alex Pentland，他也是赢得“红气球挑战”团队的老板）最近出版的新书《社会物理学：好的想法是怎样传播的—来自一门新科学的经验教训》（Social Physics：How Good Ideas Spread—The Lessons From a New Science）对社会物理学的来龙去脉、基本概念、应用方法、实用价值和发展前景进行了全面、系统的介绍。不过该书是一本普及型读物，所以对具体的数学模型涉及不是太多，只能让读者略窥门道而已。
1702203570
1702203571
彭特兰在这本书里列举了不少用社会物理学来解决实际问题的实例，有些结果颇为出人意料，很有意思，也很具启发性。比如他和他的研究组曾经对美国银行的一个客户服务中心的运作进行观察并收集大量相关的和看似无关的数据（比如员工与管理人员的对话、员工与客户的对话、工间休息时员工之间的谈话），然后用社会物理学的方法对这些数据进行综合分析，从而得出一系列可能提高该中心的营运效率的改进措施。在彭特兰的研究小组所建议的措施中，有一条是改变工间休息的方式。这个中心为了便于管理，把他们的客服人员分成很多小组，每组约二十人。各个小组的工作性质其实是一样的—都是接客户的电话。原来工间休息的方式是让每个小组里的每个人轮流休息。彭特兰他们的建议则是以整个小组为单位，让每个小组轮流休息。因为根据他们的计算，这种让全组成员一起休息的方式，能促进员工之间的交流，从而增强想法流。美国银行采纳了他们的建议，仅仅这么一项简单的改变，就为银行每年增加了1500万美元的产值。像这样的例子书中还有很多。小到通过设立临时社群网络来造成社会压力，以提高校园里学生们在冬季加强户外锻炼的积极性；大到利用“发展数据”（D4D—Data for Development）以比较小的投入来大幅改善城市乃至整个国家的公共交通、卫生系统等基础设施。可谓是琳琅满目。
1702203572
1702203573
在彭特兰和他的合作者们所进行的一系列有关社会物理学的实验中，数据量动辄就是几千亿位元。在若干年前，如此庞大的数据量，再加上这些数据本身的杂乱和随机性质，不要说分析、处理、进行定量的计算进而得出有用的结果，就是简单地收集、分类都是极为困难的。但随着计算机功能的飞速提高，计算方法的大幅改进，特别是大数据分析和社会网络分析的不断进步，如今将社会物理学应用到我们的现实生活中已经具有实实在在的可行性。在不久的将来，在公司、城市甚至国家的规划、管理，以及有效地推动新理念、新法规的实施与执行等等很多方面，在经济学和社会学的各种不同领域中，我们都会越来越多地感受到社会物理学所起的作用及产生的影响。这门新兴科学可以说是前途无量，值得人们高度关注。当然，我们也必须看到社会物理学目前仍然处于起步阶段，还有许多问题亟待解决。一个突出的例子是，如何在保障个人隐私权的前提条件下，提供所需的大量个人信息。对这样的问题当下似乎并没有十全十美的解决办法。这类问题取决于全社会的共识，如果得不到妥善处理，社会物理学就仍然只能停留在“试验品”的阶段。
1702203574
1702203575
1702203576
1702203577
1702203578
三汤对话 [:1702202825]
1702203579
三汤对话 样式雷的屋顶与悬链线