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傑拉德·特·胡夫特

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傑拉德·特·胡夫特1999年諾貝爾物理學獎得主
Gerard 't Hooft
出生 (1946-07-05) 1946年7月5日（78歲）
荷蘭登海爾德
國籍 荷蘭
母校烏得勒支大學
知名於量子場論
量子重力
獎項丹尼·海涅曼數學物理獎（1979年）
沃爾夫獎（1981年）
洛侖茲獎章（1986年）
斯賓諾莎獎（1995年）
富蘭克林獎章（1995年）
諾貝爾物理學獎（1999年）
羅蒙諾索夫金質獎章（2010年）
科學生涯
研究領域理論物理學
機構烏得勒支大學
博士導師馬田紐斯·韋爾特曼
博士生羅貝特·戴克赫拉夫
赫爾曼·弗爾林德

赫拉爾杜斯·「傑拉德」·特·胡夫特（荷蘭語：Gerardus "Gerard" 't Hooft，發音：[ˈɣeːrɑrt ət ˈɦoːft]；1946年7月5日—），荷蘭理論物理學家，烏得勒支大學教授，於1999年因為「闡明物理學中電弱相互作用的量子結構」與其指導教授馬田紐斯·韋爾特曼一同獲得諾貝爾物理學獎。[1]二十世紀中後期最重要的理論家之一。

生平

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早年

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1946年7月5日，傑拉德·特·胡夫特出生在荷蘭登海爾德，但主要在海牙長大。在家中三個孩子裏排行第二。特·胡夫特生長在一個充滿學者的家庭，他的外祖母是諾貝爾獎得主費立茲·澤爾尼克的姊妹，外祖父是萊登大學知名的動物學教授。舅舅尼可·范坎彭（英語：Nico van Kampen）在烏特勒支大學擔任物理學教授。雖然他的母親作為一名女性，並未從事科學事業，但她嫁給了一位海洋工程師。[2]在父親的影響下，特·胡夫特很早就展現對科學的興趣。念小學時當學校老師問起未來志向時，他表示要成為一位「知曉一切事物的人」。[2]

小學畢業之後，特·胡夫特進入道爾頓學園（Dalton Lyceum）就讀。這是一間實行道爾頓計劃（英語：Dalton Plan）的教育機構，這套教學方法相當適合特·胡夫特。他輕鬆通過了科學、數學等科目，但對於語言課程不是很擅長。儘管如此，他還是完成了英語、法語、德語、古希臘語、和拉丁語的課程。十六歲那年，他參加了奧林匹克數學競賽並獲得了銀牌。[2]

求學

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1964年，特·胡夫特通過了中學測驗，進入烏特勒支大學學習物理。因為希望就讀他舅舅所在的物理系，他選擇了烏特勒支大學而非距離更近的萊登大學。由於特·胡夫特太過專注在科學，他的父親堅持他參加學校裏的一個精英社團「烏得勒支學生隊」（Utrechtsch Studenten Corps），以期望他能從事一些課外活動。這某些程度上確實展現了一些效果，他曾在賽艇俱樂部「特里同」（Triton）擔任指揮，與科學討論社團「基斯頓·惠更斯」（Christiaan Huygens）一起規劃了一次科學類的全國學生代表大會。

在物理的學習上，特·胡夫特決定追求他所認為理論物理中的核心—基本粒子物理。他的舅舅並不喜歡這個領域，所以當特·胡夫特要寫「doctoraalscriptie」（在荷蘭相當於碩士論文）時，他找上了新進的教授馬田紐斯·韋爾特曼。韋爾特曼當時在研究楊-米爾斯理論，由於這個理論在物理計算上無法被重整化，以當時而言並不算是主流的研究課題。特·胡夫特被交付的題目是阿德勒-貝爾-賈基夫反常（英語：Chiral anomaly），一個理論無法解釋的電中性π介子衰變現象。當時的理論不允許π介子衰變產生光子，然而實際的實驗卻觀測到這類的衰變。特·胡夫特當時也無法給出合理的解釋。

1969年，特·胡夫特選擇韋爾特曼作為他博士學位的指導教授。他開始研究韋爾特曼正在研究的課題，楊-米爾斯理論的重整化。1971年他發表了第一篇論文，裏頭說明如何重整化楊-米爾斯場中質量為零的場。[3]這項工作並未引起太多的注意，但韋爾特曼對於長久以來的問題被解決感到相當興奮。在這之後他們發展了一套稱為因次正規化（英語：dimensional regularization）的方法。隨後特·胡夫特的第二篇論文也發表，探討了楊-米爾斯理論在自發對稱破缺之後帶質量場的重整化。[4]這篇文章漸漸受到廣泛注意，在1999年為兩人贏得諾貝爾物理學獎。

以這兩篇文章為基礎，1972年特·胡夫特完成了他的學位論文《楊-米爾斯場的重整化方法》。同一年，他與烏特勒支大學醫學院的學生Albertha A. Schik結為夫妻。[2]

學術生涯

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特·胡夫特於哈佛大學。

完成博士學位之後，特·胡夫特到了歐洲核子研究組織擔任研究員。他和韋爾特曼一起試着完善楊-米爾斯理論的重整化計算。這段期間，他開始對強相互作用感到興趣，認為這類的相互作用可以用零質量的楊-米爾斯理論來描述。根據計算的結果，這樣的理論具有漸進自由的性質，符合深度非彈性散射（英語：deep inelastic scattering）實驗的結果。這與物理學家所認知的楊-米爾斯理論相違背，過去我們所知的如重力和電磁作用其作用的強度隨距離增加而減弱。然而這種人們熟知的性質無法解釋深度非彈性散射的實驗結果。1972年，特·胡夫特在一個小型會議中談論到這個計算成果，一位物理學家庫爾特·敘曼齊克（英語：Kurt Symanzik）便建議他發表這個成果。[2]然而之後特·胡夫特仍未將此計算發表成論文。不久之後，休·波利策、大衛·葛羅斯、弗朗克·韋爾切克等人於1973年也得到了同樣的結果，三人因此貢獻獲得了2004年的諾貝爾物理獎。[5][6]

1974年特·胡夫特回到烏得勒支大學擔任助理教授。1976年受邀到史丹福大學作學術訪問，並到哈佛大學擔任講座教授。他的大女兒Saskia Anne在訪問期間於波士頓出生，在回到烏得勒支大學作為教授職務時生下了二女兒Ellen Marga。[2]2011年特·胡夫特被選為烏得勒支大學的傑出教授。[7]

榮譽

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1981年特·胡夫特獲頒沃爾夫獎。[8]1986年獲得洛侖茲獎章，該獎章每四年頒發一次，表彰在理論物理上的傑出貢獻。[9]1995年成為斯賓諾莎獎最初的幾位獲獎人之一，該獎是荷蘭最崇高的科學獎項。[10]同年又獲得富蘭克林獎章。[11]1999年因「闡明物理學中電弱相互作用的量子結構」與其指導教授馬田紐斯·韋爾特曼一同獲得諾貝爾物理學獎。[1]

1971年發現的小行星9491（9491 Thooft）以特·胡夫特命名，[12]特·胡夫特為該小行星未來的居民頒佈了憲法。[13]

研究

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特·胡夫特的研究興趣大致分為三個方向：基本粒子物理的規範理論、量子重力和黑洞、量子力學的基礎研究。[14]

基本粒子物理的規範理論

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物理上特·胡夫特最為人所知的貢獻是有關規範理論的研究。

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 The Nobel Prize in Physics 1999. Nobel Foundation. [2008-10-09]. （原始內容存檔於2008-10-21）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 't Hooft, G. Gerardus 't Hooft - Autobiography. Nobel web. 1999 [2010-06-10]. （原始內容存檔於2013-05-31）. 
  3. ^ G. 'tHooft. Renormalization of massless Yang-Mills fields. Nuclear Physics B: 173–199. [2018-04-02]. doi:10.1016/0550-3213(71)90395-6. （原始內容存檔於2021-01-07）. 
  4. ^ G.'t Hooft. Renormalizable Lagrangians for massive Yang-Mills fields. Nuclear Physics B: 167–188. [2018-04-02]. doi:10.1016/0550-3213(71)90139-8. （原始內容存檔於2021-03-08）. 
  5. ^ The Nobel Prize in Physics 2004. Nobel Web. 2004 [2010-10-24]. （原始內容存檔於2018-06-29）. 
  6. ^ Politzer, H. David. The Dilemma of Attribution (PDF). Nobel Web. 2004 [2010-10-24]. （原始內容存檔 (PDF)於2017-08-09）. 
  7. ^ Prof. dr. Gerard ‘t Hooft has been appointed Distinguished Professor. Utrecht University. [2012-04-19]. （原始內容存檔於2012-04-19）. 
  8. ^ The 1981 Wolf Foundation Prize in Physics. Wolf Foundation. [2015-01-23]. （原始內容存檔於2011-09-27）. 
  9. ^ Lorentz medal. 萊頓大學. [2015-01-23]. （原始內容存檔於2015-09-05）. 
  10. ^ NWO/Spinoza Prizes 1995-2000. The Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO). [2015-01-23]. （原始內容存檔於2020-06-22）. 
  11. ^ Franklin Laureate Database. The Franklin Institute. （原始內容存檔於2010-06-01）. .
  12. ^ JPL Small-Body Database Browser. NASA. [2015-01-22]. （原始內容存檔於2021-02-14）. 
  13. ^ 9491 THOOFT - Constitution and Bylaws. G. 't Hooft. [2015-01-22]. （原始內容存檔於2010-06-10）. 
  14. ^ 't Hooft, G. Gerard 't Hooft. [24-20-2010]. （原始內容存檔於2011-02-01）. 

相關文獻

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外部連結

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