肯尼斯·威爾遜(英文名:Kenneth Geddes Wilson,1936年6月8日—2013年6月15日),出生于美國馬薩諸塞州的沃爾瑟姆。美國物理學家,1982年諾貝爾物理學獎,美國國家科學院院士,美國藝術與科學院院士,美國哲學學會院士。
1956年,肯尼斯·威爾遜獲得哈佛大學數學學士。1961年,獲得加州理工學院帕薩迪納分校物理學博士學位。1963年,肯尼斯·威爾遜加入康奈爾大學,后來成為康奈爾大學科學與工程理論與模擬中心主任,該中心現名為康奈爾高級計算中心。1971年,肯尼斯·威爾遜在美國《物理學評論》上發表了兩篇論文《重整化群和臨界現象:Ⅰ和Ⅱ》,引起了世界物理學界的強烈反響。1973年,榮獲美國物理學會丹尼·海涅曼數學物理獎。1980年,榮獲沃爾夫基金會物理學獎。1982年,因關于相變相關臨界現象的理論,榮獲諾貝爾物理學獎。1987年,肯尼斯·威爾遜加入了俄亥俄州立大學,創立了物理教育研究小組,專注于物理和科學教育。2013年6月15日,肯尼斯·威爾遜因淋巴瘤并發癥在美國緬因州去世,享年77歲。
肯尼斯·威爾遜在物理學領域取得了顯著成就,特別是在臨界現象的解釋和晶格規范理論的發展上。他提出的重正化群方法不僅成功預測了不同物理系統在臨界點附近的普適行為,還為處理強相互作用的計算提供了一種新途徑,使得原本無法用電腦解決的問題得以在電腦上實現,進而加深了科學家對強子內夸克禁閉現象的理解。此外,肯尼斯·威爾遜還闡明了晶格中的手征性對稱,這是基本粒子相互作用中一個至關重要的特征。
人物生平
早年經歷
肯尼斯·威爾遜1936年出生于美國馬薩諸塞州的沃爾瑟姆,他的父親E·布萊特·威爾遜 (E. Bright Wilson Jr)是哈佛大學化學系的教師;母親威爾遜. 艾米莉. 白金漢( Emily Buckingham Wilson)在結婚前讀了一年的物理學研究生。他母親的祖父是麻省理工學院的機械工程教授;另一位外祖父是一名律師,曾擔任田納西州眾議院議長。
求學生涯
幼時,肯尼斯在馬薩諸塞州伍茲霍爾的韋爾斯利兩年讀完了二、三、四年級,五到八年級在馬薩諸塞州劍橋的林蔭山學校就讀,九年級在英國牛津的莫德林學院就讀,十到十二年級在賓夕法尼亞州東部的喬治學校就讀(跳過十一年級)。
1952年,16歲的肯尼斯·威爾遜進入哈佛大學主修數學,但同時也學了許多物理課程,幾個暑假都參加課題組研究。他的研究生階段在加州理工學院度過,其中有兩年是在核物理實驗室里工作,并跟隨默里·蓋爾曼做博士論文。1954年和1956年獲得普特南獎學金。肯尼斯·威爾在其父親建議下進入加州理工學院研究生院,師從諾貝爾獎得主粒子物理學家默里·蓋爾曼。在加州理工學院,肯尼斯·威爾遜和物理系一位名叫馬休斯的助教很談得來,馬休斯教他使用學院的計算機。有一個暑假他參加通用原子能公司,從事等離子體工作。第二年回到哈佛大學,當一名臨時工作人員,然后再回到加州理工學院完成博士論文,于1961年獲得理學博士學位。
個人生活
1963年,肯尼斯·威爾遜加入了康奈爾大學,擔任物理學教授。肯尼斯·威爾遜表示,他之所以選擇康奈爾大學,其中一個原因是紐約州伊薩卡的一場舞會。因為在這場舞會上,他遇到了在康奈爾大學計算機中心工作的艾莉森·布朗。隨后在1982年兩人結婚。
晚年生活
1988年,肯尼斯·威爾遜加入俄州立大學哥倫布分校。肯尼斯·威爾遜在俄亥俄州立大學的支持下,發起了一項創新的教學改進計劃,并在俄亥俄州全州范圍內實施,旨在改善公立學校的科學和數學方面的教學,該計劃由美國國家科學基金會和俄亥俄州共同資助。肯尼斯·威爾遜在1991年至1996年期間擔任該計劃的聯合首席研究員,并為這些領域的教師組織了暑期培訓。此外,肯尼斯·威爾遜投入大量時間和精力對教育改革進行進一步研究,并參與旨在為這些問題提供新見解的倡議。他發表了多篇論文,與貝內特·戴維斯合著了《重新設計教育》一書,該書于1994年出版。 他于1997年至2003年擔任教育改進基金會主席;于1995年至2000年擔任魏茨曼科學研究學院理事會成員;并于1996年和1998年贊助了俄亥俄州立大學代達羅斯作家會議。
在學術方面,肯尼斯·威爾遜與俄州立大學的教員與博士、研究生共同研究量子色動力學,并在1993 年被美國物理學會授予阿內蘇爾·拉赫曼獎。
肯尼斯·威爾遜加于2008年12月從俄亥俄州立大學退休。
2013年6月15日,肯尼斯·威爾遜因淋巴瘤并發癥在美國緬因州去世,享年77歲。
科學研究
1962年,肯尼斯·威爾遜來到歐洲核子研究中心(CERN),參加亨利·肯德爾和布約肯的小組,研究場論和粒子物理學,他的興趣在于用重正化群方法來處理強相互作用的模型。1971年,他把重正化群的方法用于統計物理學中的臨界現象的研究,建立起二級相變理論。在這個理論中,準確地計算了低溫下熱容對溫度的線性關系式中的系數。
1969-1970年在斯坦福線性加速器中心(SLAC)工作。1971年,他把重正化群的方法用于統計物理學中的臨界現象的研究,建立起二級相變理論。在這個理論中,準確地計算了低溫下熱容對溫度的線性關系式中的系數。1972年春季在普林斯頓高級研究所工作,1976 年秋季作為費爾柴爾德學者在加州理工學院工作,1979-1980年在IBM蘇黎世實驗室工作。
1975年,肯尼斯·威爾遜當選為美國國家科學院院士,1975年當選為美國藝術與科學院院士,1984年當選為美國哲學學會院士。
1985年,肯尼斯·威爾遜被任命為康奈爾大學科學與工程理論與模擬中心(現在被稱為康奈爾理論中心)的主任。
1987年,肯尼斯·威爾遜加入了俄亥俄州立大學,創立了物理教育研究小組,專注于物理和科學教育。
獲諾貝爾獎
1982 年,肯尼斯·威爾遜因其開發了通用且易處理的重正化群方法而獲得諾貝爾物理學獎,該方法可以同時處理截然不同的長度尺度。這些問題包括物理學中一些最困難和最重要的問題,其中包括臨界點和相變。
主要成果
威爾遜在物理學領域的工作包括提出一個全面的尺度理論:一個系統的基本性質和作用力如何隨測量尺度的不同而變化。他設計了一種通用的 "分而治之 "策略,通過對重正化群理論的新穎理解,分別考慮每個尺度,然后抽象出相鄰尺度之間的聯系,從而計算相變是如何發生的。這為統計物理學中的臨界現象和相變領域提供了深刻的見解,使精確計算成為可能。 他利用重正化解決了固體物理中的一個重要問題,即定量描述近藤效應。他擴展了這些關于縮放的見解,回答了量子場論和算子乘積展開的性質以及重正化群的物理意義等基本問題。他還率先利用晶格規理理解了夸克在強子內部的約束,并開創了一種方法,允許在計算機上進行以前預示的強耦合計算。在這種晶格上,他進一步揭示了手性對稱性--基本粒子相互作用的一個重要特征。
相變理論
對于“相轉變”問題的研究差不多已有百年的歷史了。早在1881年,荷蘭人范德·瓦耳斯所創立的“狀態方程”,就使得從統計力學的角度去認識由氣體狀態轉變成液體狀態成為可能。由于“狀態方程”的貢獻,范德瓦爾斯而獲得了1910年頒布的諾貝爾物理學獎。其后,許多科學家對“狀態方程”繼續進行深入且拓寬性的研究。蘇聯科學家列夫·達維多維奇·朗道提出一種與分子場理論具有同等價值,而且可以包容范德瓦耳斯理論的理論。進入20世紀60年代,由于實驗設備的完善、精度的提高,計算機的不斷更新和攝動計算的發展,與古央的分子場理論不同的臨界指數被許多科學家逐個發現。為了說明這一現象,各國許多科研工作者開始進行用統計理論去說明的嘗試。比如,1965年美國的懷登、英國的多姆和亨特、前蘇聯的巴德辛斯基和鮑克羅夫斯基、日本的鈴木增雄等科學家都圍繞朗道理論進行過研究。1966年,卡登夫提出了一個與古典分子場理論不同的理論,即包容新實驗結果和數值計算結果的一項綜合理論。然而在這一理論中,有兩個基本臨界指數被當成了未知數遺留了下來。因為一般臨界指數經過運算可以找到答案。唯有從相轉變體系的相互作用來求得這兩個未知的臨界指數,卻使眾多的科學家望而卻步。進而,整個科學界尤其是物理學界因此而翹足引領。
上世紀60年代初,物理學界對臨界現象的研究,一直苦于無計可施。威爾遜到康奈爾大學后不久,曾經嘗試運用重整群的方法來解釋磁體的物理臨界現象。他把這一方法運用于解決臨界現象問題的研究之中,首先把計劃解決散問題分成一連串比較簡單的問題,然后逐步解決這些簡單的問題。最后把已解決的這些簡單問題再合成,這樣便解決了整個問題。威爾遜通過對理論物理學的“重整化分組理論”作了必要的改進以后,形成了自己的理論,最后于1971年,以題為《重整群和臨界現象:Ⅰ和Ⅱ》的兩篇論文發表在美國《物理學評論B》雜志上,公布了近代“相轉變臨界現象”的理論。
主要論文與著作
主要論文
《重整化群和臨界現象:Ⅰ和Ⅱ》(《Renormalization Group and Critical Phenomena. I.》《Renormalization Group and Critical Phenomena. II》)
1971年,肯尼斯·威爾遜通過對理論物理學的“重整化分組理論”作了必要的改進以后,以題為《重整群和臨界現象:Ⅰ和Ⅱ》的兩篇論文發表在美國《物理學評論B》雜志上,公布了近代“相轉變臨界現象”的理論。
主要著作
《重新設計教育》(Redesigning Education)
《重新設計教育》(霍爾特出版社)是1994年由肯尼斯·威爾遜與貝內特·戴維斯合著。《重新設計教育》一書中提出,要實現教育改革,必須顛覆傳統的教育假設,并借鑒科學、工業和課程設計的經驗,以及教育專業記者的視角。
榮譽與獎項
人物評價
“威爾遜的理論方法代表一種新的理論,它圓滿地解決了相變臨界現象這個理論問題,但它似乎還具有解決其他一些重要的、迄今尚未解決的問題的巨大潛力。”—瑞典皇家科學院 評
“自 20 世紀 70 年代初以來,威爾遜提出的工具和概念已成為粒子物理學、場論和凝聚態物理學的基礎。這些概念包括不動點、隨尺度變化的耦合、物理性質隨空間維度的變化、通過異常維度描述耦合、由于相變而導致的性質定性變化以及激發的拓撲描述。”—物理學家利奧·卡丹諾夫評
“肯·威爾遜是極少數改變了我們思維方式的物理學家之一,他改變的不僅僅是特定現象,而是大量不同現象。”—諾貝爾獎獲得者、德克薩斯大學物理學家和天文學家斯蒂文·溫伯格評
“他在計算和網絡方面也領先于他的時代幾十年”—物理學和信息科學教授保羅·金斯帕格
人物關系
參考資料 >
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