夸克——构成质子、中子以及由此延伸的你和周围一切事物的基础粒子——之所以拥有如此奇特而迷人的名字，并非偶然。发现它的物理学家默里·盖尔曼，对词语的喜爱不亚于他对物理学的喜爱。他以纠正陌生人对他们自己姓氏的发音而闻名（这并非总能得到好评），并且乐于为尚未命名的物体或思想命名。于是，他的最著名发现便有了“夸克”这个词。它听起来像“kwork”，其拼写来源于詹姆斯·乔伊斯《芬尼根守灵记》中的一首异想天开的诗。这个高度科学的术语兼具巧妙、幽默和粗犷，很像创造它的人。
盖尔曼对词语的痴迷可以追溯到他的青年时期，那时他对语言学、自然史和考古学的迷恋帮助他理解了世界的多元性。这位纽约本地人在小学跳了三级，并提早进入大学。在耶鲁大学和麻省理工学院快速完成学业后，盖尔曼年仅21岁便在普林斯顿新泽西州的高级研究所开始了他的博士后工作，那时阿尔伯特·爱因斯坦还在校园里散步。盖尔曼后来在芝加哥大学与恩里科·费米合作，并在加州理工学院的多年里与著名物理学家理查德·费曼进行了激烈的辩论。
正是在加州理工学院，盖尔曼帮助奠定了我们对构成物质的成分的理解基础。他起草了一份亚原子物理学蓝图，他称之为“八重道”。当时，物理学家们知道原子是由质子和中子构成的，但他们也发现了许多其他神秘的粒子。“八重道”解释了这种令人困惑的粒子大杂烩，甚至为从未想象过的粒子找到了位置。这项工作如此重要，以至于盖尔曼于1969年获得了诺贝尔奖。
1984年，盖尔曼通过共同创办圣达菲研究所，实现了他在其他领域工作的梦想。该研究所是一个鼓励科学家跨学科交流的智库。该研究所位于新墨西哥州沙漠高山之上，周围环绕着棉白杨树和玫瑰石英露头，是一个鸟类学家可以在午餐时与政治学家交流数据，并因缺乏纸笔而兴奋地用马克笔在窗户上草草写下统计方程式的地方。凭借其几何设计、鲜艳的墙壁、附近丰富的徒步小径以及厨房里充足的糖果供应，圣达菲研究所有点像科学家的游乐场。
《发现》杂志特约编辑苏珊·克鲁格林斯基最近与盖尔曼坐在研究所舒适图书馆里的大型皮沙发上，谈论了经历现代物理学历史是怎样一种体验。
您最著名的身份是夸克的发现者，夸克是构成宇宙的基本粒子之一，但多年来，您的许多同事都不相信夸克真的存在。为什么？ 您无法直接看到它们。它们有一些不寻常的特性，这就是为什么人们最初很难相信它们。而且很多人不相信。很多人认为我疯了。夸克被永久地困在像中子和质子这样的其他粒子内部。您无法将它们单独取出进行研究。所以它们在这方面有点特殊。
非物理学家应该如何想象夸克？是困在原子中的微小球体吗？ 嗯，在经典物理学中，您可以把夸克想象成一个点。在量子力学中，夸克不完全是一个点；它是一个非常灵活的物体。有时它表现得像一个点，但它可以稍微“涂抹”开来。有时它表现得像波。
当人们想象粒子加速器中粒子碰撞时，他们应该想象什么？这不像台球相撞吧？ 这取决于具体情况。在极高的能量下，两个粒子相撞后不会互相弹开，而是会产生大量的粒子。你会看到各种小碎片向四面八方飞溅——这会更像那样。
所以这就像把一个苹果和一个橙子撞在一起，然后得到香蕉吗？ 不，不，不。是各种各样的小碎片。得到一大堆苹果和橙子的小碎片，还有香蕉和反香蕉的碎片，葡萄……
基本粒子有多少种？ 我们有一个称为标准模型的东西，它基于大约60种粒子，但可能还有更多。这些只是能量较低，因此我们可以检测到的粒子。
1960年代和1970年代可以说是粒子物理学的鼎盛时期，当时发现了许多亚原子粒子——而且事实证明，不只是基本粒子。您能谈谈导致您发现夸克的一些事件吗？ 那对我来说非常戏剧性。我多年来一直致力于研究参与强相互作用的粒子特性。这种相互作用是负责将原子核结合在一起的。强相互作用粒子家族包括中子和质子；这些是最熟悉的。但现在，在质子在粒子加速器中相互碰撞的实验中，发现了数十、数百种其他粒子。我们看到了中子和质子的许多“亲戚”——“表亲”——存在于许多不同的能量态。
这些粒子与质子和中子相似，但通常不存在于自然界中？ 它们是在加速器中的粒子碰撞中产生的，并且在短时间内衰变。在极短的时间后，它们会分解成其他物质。我预测的一种粒子，负Ω子，可以衰变为中性π介子和负Ξ子，然后π介子衰变为光子，负Ξ子衰变为负π介子和Λ子。然后Λ子衰变为负π介子和质子。太阳内部温度非常高，但即使是这样高的温度也不足以产生所有这些物质。
所有这些奇异粒子是否存在于物理实验之外的任何地方？ 它们在大爆炸之后立即存在，当时温度极高。它们也出现在宇宙射线事件中。[宇宙射线本身主要是质子，但当它们撞击地球大气中的原子核时，可能会产生这些稀有粒子。]
但是当您在1964年预测夸克时，您意识到它不仅仅是另一个“表亲”粒子，对吗？ 对。通过查看已知粒子表和实验数据，很明显中子和质子可能由三个带有分数电荷的粒子组成，我称之为夸克。[在此之前，所有已知粒子的电荷都是质子电荷的整数倍。] 夸克被永久地束缚在中子和质子中，所以您无法将它们单独取出进行检查。中子和质子不再被认为是基本粒子。这并不是一个难以推断的事情。困难的是相信它，因为以前没有人听说过中子和质子是由复合粒子组成的。没有人听说过这些分数电荷。没有人听说过粒子被永久地束缚在可观测物体内部，并且无法直接获得。
随着时间的推移，物理学家似乎发现了越来越多的粒子。它们会不会是无限多的呢？ 我们所有理论家都相信简单性。简单性在基础物理学的理论中一直是一个可靠的指导。但简单性可能不在于命名粒子的数量。理论如果表达简单，可能会产生大量粒子类型。粒子可能永远存在下去，但你只检测那些足够轻，可以在你的实验中发挥作用的粒子。
现在研究人员将大量希望寄托在大型强子对撞机实验中发现另一组预测粒子上。您认为这会带来一些清晰性吗？ 嗯，还有另一种可能性，就是他们发现一些完全出乎意料的现象。如果他们发现一些全新的、完全令人困惑的东西，我们会感到不安，但那也将是最令人兴奋的。
您小时候被认为是数学神童，但数学并不是您唯一的爱好，是吗？ 我记得我大约5岁的时候，翻看我父亲的书。他曾有一个非常可观的图书馆，一个巨大的图书馆。当糟糕的时期——大萧条——来临时，我们搬到一间小公寓，他不得不处理掉那些书。他不得不把家具也搬走。他不能卖掉它们；他不得不花钱让人把它们搬走。他付了五美元给别人，让他们把他的图书馆搬走。令人心碎。但他还剩下几本书，大约五十本左右。其中一本是关于英语单词从希腊语和拉丁语借用的词源学书籍。所以我学到了所有这些希腊语和拉丁语词根以及它们如何构成英语单词。这很令人兴奋。那开启了我对词源学的兴趣，从那时起我就一直热爱词源学。
我数学一直不错。事实上，我热爱数学，热爱学习它，热爱运用它。我热爱历史。我尤其热爱考古学和语言学。我能和我的哥哥讨论任何事情——考古学、词源学，任何事情。他从没在这些方面有所作为，但他非常非常聪明，对各种事物都非常了解。他对鸟类和其他生物充满热情。与其说是鸟类学的科学原理，不如说是观察鸟类，识别它们，了解它们在哪里，它们有什么样的巢，唱什么歌。和他一起去观鸟旅行是那些年我做过的最棒的事情——最棒的事情。我哥哥在我3岁时就教我从饼干盒上认字。
当您上大学时，您对考古学、自然历史或语言学感兴趣，但您的父亲希望您成为一名工程师来赚钱。 我说我宁愿贫穷或死去，也不愿成为一名工程师，因为我根本不擅长。如果我设计东西，它会倒塌。当我被耶鲁大学录取时，我参加了一个能力倾向测试，当辅导员告诉我考试结果时，他说：“你可以做很多不同的事情。但千万别当工程师。”
那您是如何决定学习物理的呢？ 我父亲放弃了工程学的想法后，他说：“我们妥协一下，学物理怎么样？广义相对论，量子力学，你会喜欢它的。” 我想我会尝试一下父亲的建议。我不知道为什么。我以前从没听过他关于任何其他事情的建议。他告诉我，如果我坚持学物理，它会多么美妙，这种美的概念打动了我。我父亲研究过那些东西。他是爱因斯坦的忠实崇拜者。他会把自己锁在房间里研究广义相对论。他从未真正理解过。我的看法是，你必须鄙视那样的东西才能学好它。
这是为什么呢？ 如果你足够崇拜它，你就会对它感到敬畏，所以你永远学不会它。我父亲认为这一定很难，需要多年才能理解，而且只有少数人能理解，等等。但我在耶鲁大学有一位很棒的老师亨利·马尔吉瑙，他持相反的态度。他认为相对论是为所有人准备的。只需学习数学。他会说：“我们周二和周四准备数学，周六和下周二讲广义相对论。” 他说得对。它没那么糟糕。
您认识历史上一些最伟大的物理学家。您最推崇谁？ 我不太把人放在神坛上，尤其是物理学家。费曼（因其在粒子物理学方面的工作于1965年获得诺贝尔奖）相当不错，尽管没有他自己认为的那么好。他过于自我陶醉，耗费了大量精力编造关于自己的趣闻轶事。费米（发明了第一座核反应堆）也很好，但同样有限制——他时不时也会出错。在我的理论物理领域，我认识的没有人是毫无限制的。
那时，您是否理解身边的人有多么特殊？ 不。我从小就认为以前的人才是特殊人物。尽管我认识他们中的大多数。我不认识埃尔温·薛定谔（量子力学先驱）；我曾因某种原因错过了见他的机会。但我确实相当了解维尔纳·海森堡。他是量子力学的发现者之一，这是人类心智最伟大的成就之一。但当我认识他时，尽管他还不算太老，但他或多或少是个怪人。
何以见得？ 他说了许多废话。他有一些他称之为理论的东西，但那根本不是真正的理论；它们是胡言乱语。他的目标是找到所有粒子和力的统一理论。他研究了一个方程，但这个方程没有任何实际意义。根本无法使用它。没有解。那简直是胡扯。不管怎样，有趣的是，沃尔夫冈·泡利（发现不相容原理的人），他并不热衷于特别疯狂的事情——至少在物理学方面不是——却被海森堡的那些东西迷惑了一阵子。他同意加入海森堡的计划。
但后来泡利来到美国，这里有各种各样的人在说服他——包括迪克·费曼，也包括我。我们很多人都和泡利谈过，说：“听着，你不应该和这个扯上关系。那都是垃圾，你得考虑自己的声誉。” 泡利同意了，他给海森堡写了一封信，大概是这样说的：“我辞职了。这都是胡说八道。一无是处。把我的名字拿掉。” 在另一封信中，泡利在纸上画了一个长方形，旁边写道：“这是为了向世界展示我能像提香一样作画。只缺少技术细节。W. 泡利。” 换句话说，海森堡只提供了一个框架，却没有画作。我相当了解泡利。我认识保罗·狄拉克（量子力学的另一位创始人）。他是一个非常古怪的人。
当然，我认识这些人的时候，他们已经老了，而不是他们年轻时从事最重要活动的时候。但即便如此，我还是认识他们。而那些是我们要崇拜的人。我并不认为我身边的人会那么特别。我想，现在回想起来，那个时代确实看起来令人兴奋。
不过，有一个很大的不同，我的老师维克多·魏斯科夫一直在指出。那就是，在量子力学于1924年和25年被发现后不久，那些研究量子力学后果的人开始理解原子和分子是如何真正运作的，他们提出了关于世界的，甚至普通人也可能提出的基本问题。例如，维克多过去常说，一个问题是，为什么我不能用一个手指穿过另一个手指？嗯，最终这归结为泡利不相容原理（该原理表明两个粒子不能同时占据同一空间）。诸如此类。而现在，你必须很老练才能提出我们正在回答的问题。
您最著名的互动之一是与加州理工学院的理查德·费曼。那是什么样的经历？ 我们基本上是邻居办公室，共事了33年。我刚到加州理工学院时，对费曼非常非常热情。他也很喜欢我，我觉得他棒极了。和他一起工作让我非常高兴。他风趣、幽默、才华横溢。
那么关于你们两人之间有大问题的传闻呢？ 哦，我们一直争论不休。当我们非常友好的时候，我们也争论。后来，当我对他的热情减退时，我们也争论。有一次，他正在做一些相当不错的工作——不是特别深刻，但非常重要——关于质子和中子的结构。在那项工作中，他提到了构成它们的夸克、反夸克和胶子，但他没有称它们为夸克、反夸克和胶子。他称它们为“部分子”（partons），这是一个半拉丁文半希腊文的愚蠢词语。部分子。他说他不在乎它们是什么，所以他给它们起了一个名字。但它们就是夸克、反夸克和胶子，他本可以这样说的。然后人们意识到它们是夸克，于是就有了“夸克-部分子”模型。我们最终构建了一个理论——我不是独自完成的；这是我们几个人共同努力的结果。我们构建了正确的理论，名为量子色动力学（QCD），这个名字是我起的。[QCD描述了夸克和胶子之间的相互作用，胶子将夸克结合在一起。] 而费曼不相信它。
他认为这个理论不正确？ 不。他有一些基于他的“部分子”的古怪计划。最后，几年后他放弃了，因为他非常聪明，一段时间后意识到我们是正确的。但他抵制它，我不明白他为什么非要那样。部分子……
费曼以古怪著称。你们有没有一起做过什么古怪的事情？ 我们做过很多好玩的事情。他有一个朋友，是一位年长的亚美尼亚画家。我已故的妻子玛格丽特和我也和他很友好。他有一个重要的生日，玛格丽特和我异想天开地决定送他一只孔雀。于是我们和费曼夫妇合谋实施了这件事。他们把他的注意力引到别处，而玛格丽特和我则把孔雀从车里取出来，放到他的卧室里。一只孔雀在他的床上！这真是送礼物的一个奇妙方式。
您觉得费曼成为这样的名人很奇怪吗？ 费曼是一个特殊案例，因为他是一位非常杰出、卓越、成功的科学家，但他也是个小丑。有时他更像个小丑，而不是科学家。
但是您和费曼可以进行非常深入的物理学对话。你们很投机，不是吗？ 有几年是这样，后来我对他感到厌倦了。他太自我中心了。一切都是对他才华的考验。所以，如果我们在讨论事情时得出了一个有趣的结论，他的解释就是：“天哪，我真聪明。” 这很烦人，所以几年后我就不再和他合作了。
当您想到费曼或爱因斯坦或其他一些物理学传奇人物时，您认为他们是天才吗？有这样的人存在吗？ 爱因斯坦非常特别——我的意思是，创造了广义相对论这个理论（它将引力描述为时空几何的产物）。即使在今天或34年前完成，这都是一项引人注目、非凡、完全非凡的成就。但在1915年他做到了，这简直难以置信。
当您在高级研究所时，爱因斯坦也在那里，尽管他已接近生命的尽头。您是否从他那里汲取到任何东西？ 我本可以的。我可以预约他的秘书，那位令人敬畏的海伦·杜卡斯，然后进去和他谈谈。我可以问他一些关于旧日的问题。如果是在今天，我一定会毫不犹豫地去做。但我当时只能看到他已经过时了。他不相信量子力学，不知道我们正在研究的粒子。他也不知道这个那个。如果我给他看我正在做的，他会觉得一无是处。如果他给我看他正在做的，我也不会相信。所以我什么都没做。我只会说：“你好。早上好。” 他会说：“早上好。” 大概就是这样。
您目前在研究什么？ 我正与世界各地的其他几位同事一起，研究是否存在其他数学方法来表征熵，即系统无序度的量度。将替代公式用于分析金融市场或社会互动等不同情况可能很有用。也许这将成为处理各种情况的极其灵活的工具。这就是人们所希望的。其他人则认为这很疯狂。
