偉大的老師 —— 物理學家惠勒和他的學生們

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在教師節這一天，讓我們來簡單了解一位美國著名的物理學家，廣義相對論的一代宗師，黑洞的命名者——約翰·阿奇巴爾德·惠勒（John Archibald Wheeler）。

廣義相對論的一代宗師——惠勒

作為科學家，他聲名顯赫，可作為老師，他甘願執教大學一年級，在他心裡，年輕人的想法是最重要的，年輕人也更能接受他創造出的看似違背傳統的一些新詞：黑洞、蟲洞等。費曼、貝肯斯坦、索恩、米斯納、胡悲樂、克勞德、安魯、埃弗雷特、懷特曼、普勒賽特、傑拉奇、克里斯托杜盧、沃爾德等著名物理學家都是他的學生，接下來我們將逐一了解一下惠勒先生和他的「惠家將」們。

惠勒經典照片

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一代宗師——惠勒

約翰·惠勒，1911年7月9日出生，惠勒自幼便對宇宙產生了濃厚的興趣。長大后的惠勒在哥本哈根拜師玻爾，終成量子力學研究領域的大家。作為哥本哈根學派的一員，惠勒對量子力學的發展作出了重要的貢獻。但對於相對論，尤其是廣義相對論，他同樣精通。二戰之後，他致力於廣義相對論在美國的推廣和研究。作為一位建樹頗廣而又頗深的理論物理學家，惠勒在多個方面都有傑出貢獻——是他，為「黑洞」正式命名，也是他，和他的學生，相對論研究巨擘查理斯·米斯納、基普·索恩合寫了大部頭著作——「引力聖經」《引力論》（業內俗稱MTW，即米斯納Misner、索恩Thorne和惠勒Wheeler三人名字的開頭字母），還是他，提出了「惠勒延遲選擇」等經典的思想實驗。當然，惠勒在物理學界的貢獻遠不止這些，他還在統一場論、宇宙學等方面做出了突出貢獻。在他的領導下，普林斯頓大學成為了美國乃至全世界相對論研究界的領軍機構之一。2008年4月13日，這顆偉大的心臟停止了跳動。

MTW《引力論》書影

這本厚達1300多頁的巨著，是廣義相對論方面最經典的著作之一。

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青出於藍——費曼

理查德·費曼（又譯「費恩曼」），美國物理學家，1965年諾貝爾物理學獎得主，量子電動力學創始人之一。費曼被認為是一位頂級物理學家，在各大媒體的物理學家排名中，費曼屢次進入前十的行列。可以說，相比於他的導師惠勒，說費曼是「青出於藍而勝於藍」是當之無愧的。而另一方面，費曼也是一位了不起的教師。他的《費曼物理學講義》預言生動幽默，經久不衰，被翻譯成多種語言暢銷全世界，其廣度是目前許多主流的物理教材難以企及的。

《費恩曼物理學講義》封面

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幾年前，諾蘭導演的硬科幻電影《星際穿越》轟動一時，而這部非常嚴謹的電影背後的科學顧問和劇本的共同作者，就是天體物理巨擘基普·索恩。作為加州理工學院的理論物理學教授，索恩也是惠勒的得意門生，他是蟲洞理論的開拓者之一，也是引力波物理的權威，激光干涉引力波天文台LIGO的創始人之一。隨著引力波信號的成功探測，索恩非常有希望獲得他的老師惠勒和好友霍金所未取得的榮譽——諾貝爾物理學獎。

索恩在《星際穿越》的片場

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黑洞之熵——貝肯斯坦

熵和黑洞都是物理學非常有名的專業名詞，而把這兩個辭彙聯繫到一起的，就是著名理論物理學家貝肯斯坦。他在普林斯頓大學讀博士期間，拜師於惠勒。也正是在惠勒門下求學的階段，貝肯斯坦發表了數篇足以載入史冊的論文。1990年，他開始擔任希伯來大學的教授，並在三年後成為其理論物理系的學科帶頭人。貝肯斯坦一生對物理學的發展貢獻巨大，在黑洞熱力學、引力與信息等領域都有開創性的貢獻。

黑洞熱力學大師貝肯斯坦

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加拿大物理學家安魯（W·Unruh）也是惠勒先生的高足。安魯最廣為人知的研究成果便是安魯效應。安魯效應簡而言之，就是真空不空，倫德勒時空中的勻加速觀測者會發現自己處在熱浴之中。這個效應與霍金輻射的原理基本一致，因此又被稱作霍金-安魯效應。有趣的是，這位物理學家是德國人後裔，德語中的「unruhig」一詞意為「不安的」，而他所提出的安魯效應恰好說明了真空是非常不「安分守己」的。

威廉·安魯教授

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華裔驕傲——胡悲樂

美國馬里蘭大學的美籍華裔胡悲樂教授（出生於重慶，后移居香港），是一位在國際引力物理界非常有影響力的學者。而他也是在博士階段師從著名物理學家約翰•惠勒，1972年畢業后，他致力於廣義相對論、量子引力理論、量子信息理論、彎曲時空的量子場論、早期宇宙的量子過程等前沿領域進行研究工作，一步步成為了業內的權威之一。他經常來往於中美兩地，推動著引力理論的發展。

馬里蘭大學胡悲樂教授

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幾何大師——沃爾德

目前任教於芝加哥大學的羅伯特·沃爾德是一位廣義相對論和黑洞熱力學方面的專家。雖然沒有和惠勒老師以及兩位師兄一起寫《引力論》，但是寫出了一本《廣義相對論》，是世界上流行的經典教材之一。值得一提的是，北京師範大學已退休的梁燦彬老先生曾經在芝加哥大學做訪問學者，跟隨沃爾德學習了微分幾何與廣義相對論，並在回國之後成為了該領域的一位大師。沃爾德的《廣義相對論》比較難懂，梁燦彬老先生便寫了一套《微分幾何入門與廣義相對論》，這套書內容豐富，講解細緻，相當於對沃爾德的書進行了註釋，這套書堪稱國內物理學與天文學所有教材中的扛鼎之作。如今沃爾德先生已經年過古稀，梁老先生也已經接近耄耋之年，小編在此謹祝兩位偉大的教師身體健康！

羅伯特·沃爾德教授

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桃李滿天下

除了上文提到的幾位物理學家之外，惠勒先生還培養了許多優秀的學生，其中很多都成為了在物理學界頗有建樹的大師級人物，例如《引力論》的作者，MTW中的「M」，美國物理學家米斯納、在修正引力理論方面做出貢獻的智利物理學家克勞迪奧·本斯特、精通數學和物理的希臘廣義相對論大師克里斯托杜盧、首先提出多世界理論的美國物理學家休·埃弗雷特三世、出版過多部廣義相對論著作的芝加哥大學教授羅伯特·傑拉奇、伊朗裔美國物理學家巴赫拉姆·馬什霍恩、在量子信息領域做出傑出貢獻的美國物理學家本傑明·舒馬赫、量子物理學家亞瑟·懷特曼以及核物理學家凱瑟琳·薇等人，真可謂頂級物理學家、頂級導師桃李滿天下。

如今惠勒、費曼、貝肯斯坦、埃弗雷特等大師已經不在人世，而其他的學生也都垂垂老矣，但是惠勒先生作為廣義相對論的一代宗師的這段佳話將永遠在物理學界與天文學界傳頌。「雲山蒼蒼，江水泱泱，先生之風，山高水長。」今天，讓我們再次懷念這位偉大的物理學家，教育學家，懷念他那些瘋狂的想法，給我們更多前進的動力，去面對無盡的真理。

惠勒名言

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教師節快樂

在廣義相對論研究領域，也有很多老先生「老驥伏櫪，志在千里」，例如北京師範大學的趙崢先生、梁燦彬先生、科學技術大學的閆沐霖先生、上海師範大學的李新洲先生、湖南師範大學的王永久先生、浙江工業大學的吳忠超先生等人。在這裡，小編向這些依然筆耕不輟的前輩們致以崇高的敬意，衷心祝願老先生們節日快樂，身體健康。也祝全天下所有的老師們，教師節快樂！

老師們是我們心中最明亮的星

專欄打賞

〖天文濕刻〗牧夫出品

（從左到右）愛因斯坦、湯川秀樹、惠勒合影