伟大的老师 —— 物理学家惠勒和他的学生们

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伟大的老师

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物理学家惠勒和他的学生们

在教师节这一天，让我们来简单了解一位美国著名的物理学家，广义相对论的一代宗师，黑洞的命名者——约翰·阿奇巴尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）。

广义相对论的一代宗师——惠勒

作为科学家，他声名显赫，可作为老师，他甘愿执教大学一年级，在他心里，年轻人的想法是最重要的，年轻人也更能接受他创造出的看似违背传统的一些新词：黑洞、虫洞等。费曼、贝肯斯坦、索恩、米斯纳、胡悲乐、克劳德、安鲁、埃弗雷特、怀特曼、普勒赛特、杰拉奇、克里斯托杜卢、沃尔德等著名物理学家都是他的学生，接下来我们将逐一了解一下惠勒先生和他的“惠家将”们。

惠勒经典照片

1

一代宗师——惠勒

约翰·惠勒，1911年7月9日出生，惠勒自幼便对宇宙产生了浓厚的兴趣。长大后的惠勒在哥本哈根拜师玻尔，终成量子力学研究领域的大家。作为哥本哈根学派的一员，惠勒对量子力学的发展作出了重要的贡献。但对于相对论，尤其是广义相对论，他同样精通。二战之后，他致力于广义相对论在美国的推广和研究。作为一位建树颇广而又颇深的理论物理学家，惠勒在多个方面都有杰出贡献——是他，为“黑洞”正式命名，也是他，和他的学生，相对论研究巨擘查理斯·米斯纳、基普·索恩合写了大部头著作——“引力圣经”《引力论》（业内俗称MTW，即米斯纳Misner、索恩Thorne和惠勒Wheeler三人名字的开头字母），还是他，提出了“惠勒延迟选择”等经典的思想实验。当然，惠勒在物理学界的贡献远不止这些，他还在统一场论、宇宙学等方面做出了突出贡献。在他的领导下，普林斯顿大学成为了美国乃至全世界相对论研究界的领军机构之一。2008年4月13日，这颗伟大的心脏停止了跳动。

MTW《引力论》书影

这本厚达1300多页的巨著，是广义相对论方面最经典的著作之一。

2

青出于蓝——费曼

理查德·费曼（又译“费恩曼”），美国物理学家，1965年诺贝尔物理学奖得主，量子电动力学创始人之一。费曼被认为是一位顶级物理学家，在各大媒体的物理学家排名中，费曼屡次进入前十的行列。可以说，相比于他的导师惠勒，说费曼是“青出于蓝而胜于蓝”是当之无愧的。而另一方面，费曼也是一位了不起的教师。他的《费曼物理学讲义》预言生动幽默，经久不衰，被翻译成多种语言畅销全世界，其广度是目前许多主流的物理教材难以企及的。

《费恩曼物理学讲义》封面

3

穿越虫洞——索恩

几年前，诺兰导演的硬科幻电影《星际穿越》轰动一时，而这部非常严谨的电影背后的科学顾问和剧本的共同作者，就是天体物理巨擘基普·索恩。作为加州理工学院的理论物理学教授，索恩也是惠勒的得意门生，他是虫洞理论的开拓者之一，也是引力波物理的权威，激光干涉引力波天文台LIGO的创始人之一。随着引力波信号的成功探测，索恩非常有希望获得他的老师惠勒和好友霍金所未取得的荣誉——诺贝尔物理学奖。

索恩在《星际穿越》的片场

4

黑洞之熵——贝肯斯坦

熵和黑洞都是物理学非常有名的专业名词，而把这两个词汇联系到一起的，就是著名理论物理学家贝肯斯坦。他在普林斯顿大学读博士期间，拜师于惠勒。也正是在惠勒门下求学的阶段，贝肯斯坦发表了数篇足以载入史册的论文。1990年，他开始担任希伯来大学的教授，并在三年后成为其理论物理系的学科带头人。贝肯斯坦一生对物理学的发展贡献巨大，在黑洞热力学、引力与信息等领域都有开创性的贡献。

黑洞热力学大师贝肯斯坦

5

躁动真空——安鲁

加拿大物理学家安鲁（W·Unruh）也是惠勒先生的高足。安鲁最广为人知的研究成果便是安鲁效应。安鲁效应简而言之，就是真空不空，伦德勒时空中的匀加速观测者会发现自己处在热浴之中。这个效应与霍金辐射的原理基本一致，因此又被称作霍金-安鲁效应。有趣的是，这位物理学家是德国人后裔，德语中的“unruhig”一词意为“不安的”，而他所提出的安鲁效应恰好说明了真空是非常不“安分守己”的。

威廉·安鲁教授

6

华裔骄傲——胡悲樂

美国马里兰大学的美籍华裔胡悲樂教授（出生于重庆，后移居香港），是一位在国际引力物理界非常有影响力的学者。而他也是在博士阶段师从著名物理学家约翰惠勒，1972年毕业后，他致力于广义相对论、量子引力理论、量子信息理论、弯曲时空的量子场论、早期宇宙的量子过程等前沿领域进行研究工作，一步步成为了业内的权威之一。他经常来往于中美两地，推动着引力理论的发展。

马里兰大学胡悲樂教授

7

几何大师——沃尔德

目前任教于芝加哥大学的罗伯特·沃尔德是一位广义相对论和黑洞热力学方面的专家。虽然没有和惠勒老师以及两位师兄一起写《引力论》，但是写出了一本《广义相对论》，是世界上流行的经典教材之一。值得一提的是，我国北京师范大学已退休的梁灿彬老先生曾经在芝加哥大学做访问学者，跟随沃尔德学习了微分几何与广义相对论，并在回国之后成为了该领域的一位大师。沃尔德的《广义相对论》比较难懂，梁灿彬老先生便写了一套《微分几何入门与广义相对论》，这套书内容丰富，讲解细致，相当于对沃尔德的书进行了注释，这套书堪称国内物理学与天文学所有教材中的扛鼎之作。如今沃尔德先生已经年过古稀，梁老先生也已经接近耄耋之年，小编在此谨祝两位伟大的教师身体健康！

罗伯特·沃尔德教授

8

桃李满天下

除了上文提到的几位物理学家之外，惠勒先生还培养了许多优秀的学生，其中很多都成为了在物理学界颇有建树的大师级人物，例如《引力论》的作者，MTW中的“M”，美国物理学家米斯纳、在修正引力理论方面做出贡献的智利物理学家克劳迪奥·本斯特、精通数学和物理的希腊广义相对论大师克里斯托杜卢、首先提出多世界理论的美国物理学家休·埃弗雷特三世、出版过多部广义相对论著作的芝加哥大学教授罗伯特·杰拉奇、伊朗裔美国物理学家巴赫拉姆·马什霍恩、在量子信息领域做出杰出贡献的美国物理学家本杰明·舒马赫、量子物理学家亚瑟·怀特曼以及核物理学家凯瑟琳·薇等人，真可谓顶级物理学家、顶级导师桃李满天下。

如今惠勒、费曼、贝肯斯坦、埃弗雷特等大师已经不在人世，而其他的学生也都垂垂老矣，但是惠勒先生作为广义相对论的一代宗师的这段佳话将永远在物理学界与天文学界传颂。“云山苍苍，江水泱泱，先生之风，山高水长。”今天，让我们再次怀念这位伟大的物理学家，教育学家，怀念他那些疯狂的想法，给我们更多前进的动力，去面对无尽的真理。

惠勒名言

9

教师节快乐

在我国广义相对论研究领域，也有很多老先生“老骥伏枥，志在千里”，例如北京师范大学的赵峥先生、梁灿彬先生、中国科学技术大学的闫沐霖先生、上海师范大学的李新洲先生、湖南师范大学的王永久先生、浙江工业大学的吴忠超先生等人。在这里，小编向这些依然笔耕不辍的前辈们致以崇高的敬意，衷心祝愿老先生们节日快乐，身体健康。也祝全天下所有的老师们，教师节快乐！

老师们是我们心中最明亮的星

撰文： 王纪尧

配图：王纪尧 | 校对：沈智 安东升 李鑫

编排：王纪尧

责任编辑：解仁江

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（从左到右）爱因斯坦、汤川秀树、惠勒合影

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