人物經(jīng)歷
1941年2月,出生于美國(guó)華盛頓。
1966年,獲得美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校博士學(xué)位。
1972年,被普林斯頓大學(xué)聘為教授。
1985年,當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院院士。
1986年,當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)院院士。
1997年1月,格羅斯來到了風(fēng)景秀麗的加利福尼亞海濱,擔(dān)任加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的卡夫利理論物理研究所所長(zhǎng)。
2004年,獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
2005年,聘為中科院愛因斯坦講座教授,曾先后訪問浙江大學(xué)、清華大學(xué)、南京大學(xué)、蘭州大學(xué)、廈門大學(xué)、北京大學(xué)等科研院校,擔(dān)任多個(gè)大學(xué)的名譽(yù)教授。
2011年,當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院外籍院士。
主要成就
科研成就
科研綜述戴維·格羅斯在理論物理,尤其是規(guī)范場(chǎng)理論、粒子物理和超弦理論等方面做出了一系列開創(chuàng)性的研究成果。他是量子色動(dòng)力學(xué)的主要奠基人之一。量子色動(dòng)力學(xué)作為描述自然界四種基本作用力之一的“強(qiáng)相互作用力”的基本理論,成為研究強(qiáng)子性質(zhì)和原子核物理的基礎(chǔ)。他與合作者發(fā)現(xiàn)強(qiáng)相互作用具有漸進(jìn)自由的特性,揭示了物質(zhì)基本組元-夸克的強(qiáng)相互作用隨夸克之間距離變小反而變?nèi)醯闹匾再|(zhì),使得運(yùn)用微擾量子場(chǎng)論的方法精確預(yù)言和分析高能物理唯像成為可能,并得到了廣泛的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。漸進(jìn)自由的另一重要推論是夸克禁閉現(xiàn)象,使得夸克不能離開強(qiáng)子而自由存在。該理論深刻地改變了科學(xué)家們對(duì)自然界基本作用力和作用方式的理解,完善了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。同時(shí),該理論暗示了自然界中各種基本相互作用力有可能統(tǒng)一地描述。超弦理論是最有可能成為正確描述量子引力和統(tǒng)一四種基本相互作用的理論。戴維·格羅斯對(duì)超弦理論的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn),他是“雜化弦理論”的創(chuàng)立者之一,該理論成為推動(dòng)弦理論第一次革命性進(jìn)展的最重要工作之一。
構(gòu)成世界的最小單位
構(gòu)成世界的最小單位是什么?自然中的各種作用力是通過什么形式相互作用的?這些作用力如何產(chǎn)生?這些貫穿了整個(gè)20世紀(jì)的問題至今仍然困擾著理論物理和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)。就是他們?nèi)粚?duì)夸克漸近自由現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為上述問題找到答案提供了可能。一方面他們的研究成果為量子色動(dòng)力學(xué)創(chuàng)建了基礎(chǔ),同時(shí)也有助于創(chuàng)建關(guān)于夸克結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)模型。標(biāo)準(zhǔn)模型描述了與電磁力、強(qiáng)作用力、弱作用力有關(guān)的所有物理現(xiàn)象。通過過去幾屆諾貝爾獎(jiǎng)得主在這方面的貢獻(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)模型已經(jīng)具有了很強(qiáng)的理論立足點(diǎn),因?yàn)樗俏┮灰环N能夠兼顧愛因斯坦相對(duì)論和量子力學(xué)的理論模式。
揭示夸克漸近自由
三位科學(xué)家早在1973年就通過一個(gè)完善的數(shù)學(xué)模型揭示了夸克漸近自由。根據(jù)瑞典皇家科學(xué)院發(fā)布的聲明,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)必須授予那些使全人類都受益的物理方面的重大發(fā)明或發(fā)現(xiàn)。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)認(rèn)為他們?nèi)说难芯砍晒麑?duì)微觀世界的研究作出了重大貢獻(xiàn),將他們的發(fā)現(xiàn)描述成“夸克世界一項(xiàng)精彩的發(fā)現(xiàn)”。瑞典皇家科學(xué)院說,由于三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn),物理學(xué)朝著偉大的夢(mèng)想又前進(jìn)了一步,最終將形成一種涵蓋包括重力在內(nèi)的解釋一切物理現(xiàn)象的理論體系。
漸近自由
夸克被認(rèn)為是質(zhì)子、中子的組成單位。強(qiáng)作用力存在于夸克之間,它是原子核內(nèi)起維系作用的力量,它將質(zhì)子和中子中的夸克束縛在一起,并將原子中的質(zhì)子和中子束縛在一起。夸克之間越接近,強(qiáng)作用力越弱。當(dāng)夸克之間非常接近時(shí),強(qiáng)作用力是如此之弱,以至于它們完全可以作為自由粒子活動(dòng)。這種現(xiàn)象叫作“漸近自由”,即漸近不縛性。與此相反,當(dāng)夸克之間的距離越大時(shí),強(qiáng)作用力就越強(qiáng)。
漸近自由的作用
漸近自由最大的作用是有可能對(duì)自然界各種作用力有一個(gè)統(tǒng)一的描述方式。QCD這一理論在最近幾年歐洲粒子研究中心的實(shí)驗(yàn)中得到了很好的證實(shí)。但是專家認(rèn)為,要想能夠統(tǒng)一認(rèn)識(shí)自然界中的各種作用力,可能還要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行一些修改,一種可能就是引入一種新的粒子概念。
四種作用力
對(duì)于自然界的四種作用力,其中最為大家熟知的就地心引力。比如蘋果落地、太空飛船升空等都直接涉及地心引力問題。有時(shí)候地心引力作用力非常強(qiáng)大,如彗星撞擊地球表面造成巨大的隕石坑;但有時(shí)在微觀世界中,比如在電子和質(zhì)子間的作用力往往就非常微弱。物理學(xué)家在“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論中提到了另外三種交互作用力:電磁作用力,弱作用力,強(qiáng)作用力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型,認(rèn)為夸克構(gòu)成原子核中的質(zhì)子和重子,加上遠(yuǎn)離原子核的電子共同構(gòu)成原子。擴(kuò)展之,原子構(gòu)成分子,分子構(gòu)成物質(zhì),這樣宇宙萬物就能夠完整地表述了。
榮膺2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
三位美國(guó)科學(xué)家30余年前發(fā)表的研究成果,讓他們榮膺2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此前,戴維·格羅斯、戴維·波利策和弗蘭克·維爾切克這三人已經(jīng)得到的物理學(xué)大獎(jiǎng)無數(shù),獨(dú)缺分量最重的諾貝爾獎(jiǎng)。1973年,維爾切克正在普林斯頓大學(xué)讀研究生,師從格羅斯。師徒倆1973年發(fā)表論文,揭示了粒子物理強(qiáng)相互作用理論中的漸近自由現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)他們分別只有32歲和22歲。同年,波利策也獨(dú)立發(fā)表了相關(guān)論文。
科研成果獎(jiǎng)勵(lì)在從事物理學(xué)研究的幾十年間,他曾獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、美國(guó)物理學(xué)會(huì)、美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)和一些私人基金會(huì)的多項(xiàng)科學(xué)大獎(jiǎng)。2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家戴維·格羅斯(David J.Gross)、戴維·波利策(H.DavidPolitzer)和弗蘭克·維爾切克(FrankWilczek),以表彰他們對(duì)量子場(chǎng)中夸克漸近自由過程中的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),他們發(fā)現(xiàn)量子場(chǎng)中夸克漸近自由現(xiàn)象,構(gòu)建適用于所有物質(zhì)的“萬有理論”。
榮譽(yù)表彰
2011年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院外籍院士。
中國(guó)貢獻(xiàn)
戴維·格羅斯非常關(guān)心中國(guó)科學(xué)的發(fā)展,近年每年來中國(guó)訪問和講學(xué),為推動(dòng)中國(guó)基礎(chǔ)研究的發(fā)展和提升中國(guó)在國(guó)際科學(xué)界的影響付出了積極的努力。促成了中國(guó)理論物理和數(shù)學(xué)領(lǐng)域“青年科學(xué)家交流訪問計(jì)劃”的實(shí)施。促成2006年國(guó)際超弦年會(huì)在中國(guó)召開,近6000名聽眾聆聽大會(huì)開幕式特邀報(bào)告。應(yīng)邀參加2008年和2011年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者北京論壇,2010年世博會(huì)高峰論壇等。2005年起接受中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)的邀請(qǐng)擔(dān)任國(guó)際顧問委員會(huì)主席,對(duì)中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所的發(fā)展發(fā)揮了積極的作用,使得中國(guó)科學(xué)院獲美國(guó)卡弗里基金會(huì)的捐贈(zèng),建立了依托于理論物理所的中國(guó)科學(xué)院卡弗里理論物理研究所(KITPC),成為全世界包括哈佛和劍橋等世界一流大學(xué)在內(nèi)的15個(gè)成員之一。KITPC以全新模式運(yùn)行,吸引了許多國(guó)際頂尖科學(xué)家前來開展較長(zhǎng)期的研究項(xiàng)目,為國(guó)內(nèi)年輕學(xué)者創(chuàng)造了與世界頂尖科學(xué)家進(jìn)行合作交流的機(jī)會(huì),在國(guó)際上建立起良好的聲譽(yù)。戴維·格羅斯曾多次強(qiáng)調(diào):“科學(xué)研究就像一棵樹,樹干和根就是基礎(chǔ)研究,只有重視基礎(chǔ)研究,樹才有可能長(zhǎng)出樹葉,甚至開花、結(jié)果。”