高能的图里奥·雷吉，还有他的Detecma椅子

︿︿︿︿《构建夸克》读后︿︿︿︿

（图源：gufram.it）

Detecma椅子

设计：图里奥·雷吉（Tullio Regge） 材料：聚氨酯泡沫，织物 尺寸：105 x 58cm重量：14kg意大利手工制造这张椅子的名字有来头。De=Design, te=Technique，ma=Mathematics，即设计+技术+数学。

比名字更值得一提的是它的设计者，图里奥·雷吉。

在60 年代和70 年代，雷吉传统构成了旧物理学的重要组成部分。它所体现的世界观与新物理学有很大的不同。

软散射实验和雷吉理论构成了旧物理学的两翼。

——《构建夸克：粒子物理学的社会学史》

图里奥·雷吉就这样出现在一系列现代物理学词汇里：雷吉传统（Regge tradition）、雷吉理论（Regge theory）、雷吉行为（Regge behaviour）、雷吉微积分（Regge calculus）、雷吉极点（Regge pole）、雷吉轨迹（Regge trajectory）、雷吉子（Reggeon）。

图里奥·雷吉

Tullio Regge

（图源：gufram.it）

这位意大利理论物理学家出生于1931年7月11日，被认为是继恩里科·费米（Enrico Fermi）之后最具世界影响的意大利物理学家。

上个世纪物理学领域最重要的两次革命——广义相对论和量子力学——当中都有他的功劳，事实上他的杰出贡献覆盖了理论物理学大部分领域，还包括场论、天体物理学、统计力学、低温物理学等。他也是弦理论的先驱之一。

如果让我来总结图里奥深刻的独特性，那么按照个人观点，他的举重若轻最值得赞赏，即一直做着伟大的事情，却从来也不把它们当回事。......图利奥自己也对这种态度做过概括，他说，他一生打开过许多扇门，只想看看里面是什么，若不久后厌倦了那个房间的内容，他轻而易举就能找到一扇新的可开启的门。

——Pietro Frè

Pietro Frè是雷吉最紧密的合作者，也是都灵大学理论物理学教授。上面这段话出现在他所写的纪念文章中。 雷吉在自传中提到，在八九岁时父亲给了他一架小型望远镜作为礼物，这激发了他对天文学的兴趣，并持续终生。父亲是一个自学成才的勘测员，他还影响了雷吉对数学以及其他科学的兴趣。

雷吉差点成为土木工程师，那是父亲的期望。但在大学学习中，雷吉发现自己在物理、数学方面游刃有余，对于绘图却颇感吃力，于是走上了数理道路。1952年他从都灵大学物理专业毕业，1957年又在罗切斯特大学（University of Rochester）获得物理学博士学位。 这位26岁的青年此时已初露锋芒，他开创了非同寻常的雷吉方法（Reggeology），跟后来更成熟的雷吉微积分不尽相同，但同样属于物理学领域的数学方法，关注的是散射幅度的解析特征以及动态诠释。

（图源：albert.ias.edu）

1958年~1959年雷吉在德国著名的马克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）做博士后期间，曾与海森堡（Werner Heisenberg）共同工作。

雷吉的正式起步在1959年，那年他在非相对论量子力学——具体说就是薛定谔方程（Schrödinger equation）中发现了位势散射的一个微妙数学性质，即散射振幅可以看作是角动量的一个解析函数，并且可采用复数形式的能量和角动量变量，而不是用能量和动量转移来分析解析结构。同时极点位置决定了振幅的幂律增长率。

cos(θ) → ∞

这个公式就代表了雷吉理论。到1960 年代初，它作为 S 矩阵发展的一个分支开始主宰高能软散射的分析。

雷吉理论中的雷吉极点是对粒子之间强力极具创新性的描述方式，非常适合相对论方面的研究，在散射理论领域开创了一个新时代。10年以后，正是在它提供的框架下，意大利理论物理学家Gabriele Veneziano通过引入双振幅，创建了直到今天仍炙手可热的弦理论。

不同强子的雷吉轨迹：(a) 介子 (b) 重子 （图源：《构建夸克：粒子物理学的社会学史》）

从60 年代初开始，旧物理学可分为两大分支：在低能区，重点在截面突起和它们作为不稳定强子的解释；在高能区，重点是软散射及其雷吉理论的解释。

在60 年代中期，旧物理学理论方面由三个主要传统构成：雷吉理论、组分夸克模型和流代数。

——《构建夸克：粒子物理学的社会学史》

同样在1960 年代初，雷吉还提出了雷吉微积分，它是关于广义相对论的简单公式，也是关于格点规范理论（Lattice gauge theory）的早期相关理论。

1968年雷吉和G. Ponzano在三维时空中发展出了雷吉微积分的量子版本，后来被称作Ponzano-Regge模型，这是量子引力一系列状态归纳模型的第一个，也叫自旋泡沫模型（Spin foam models）。它在数学领域又演化成了Turaev-Viro模型。

雷吉还和John Wheeler共同合作提出Regge-Wheeler方程，为黑洞研究做出了重要贡献。 以他多方面的成就而言，雷吉获几个奖拿几块奖章显然是意料之中的事：◆ 1964 Dannie Heineman Prize for Mathematical Physics◆1968 Prize Città di Como◆1979 Albert Einstein Award for Relativity◆1987 Cecil Powell Medal◆1996 Dirac Medal◆1997 Marcel Grossmann Award◆2001 Pomeranchuk Prize◆有一颗小行星以他的名字命名，3778 Regge。

雷吉的研究活动基本以都灵大学为中心，并曾作为访问学者在欧洲核子研究中心（CERN）工作。

（图源：thegravityroom.blogspot.com）

雷吉本人跟他的研究领域一样可以用高能做定语，他的影响范围之广少有人及。有人对1940年代末到1970年代初发表的高能物理文献做了关键词分析，发现在1960年代后半期，关于雷吉理论的论文远远多于关于夸克和八正法的论文。

不过物理学的发展不可能永远局限于雷吉传统覆盖的天地，新物理学的夸克概念和规范理论正是摆脱了雷吉传统束缚才发展起来的——但这不能否定雷吉体系作为物理学阶段成果的伟大。

图里奥·雷吉在物理学领域外也有丰富表现。

他善于使用公众领域各种媒体形式，经常参加电视辩论，向普通人传播科学知识，反击伪科学，还喜欢说有意味的笑话。他是意大利山猫学会（Accademia dei Lincei，又译猞猁学社）正式成员，还曾担任残疾预防研究协会（AIRH）都灵分会主席。

1989年雷吉作为意大利共产党员当选欧洲议会议员，任职到1994年。

晚年的时候，他终于有机会弥补自己不善绘图的遗憾了。基于计算机算法，他创作出变幻莫测的超现实图画——当然，主要就是一些几何形。而且还煞有介事地彩色打印出来，签名后分发给亲朋好友。

由于雷吉在多个领域表现活跃，知名度高，所以1967年都灵一家家具公司Gufram邀请他设计一款椅子，而他选择了迪潘四次圆纹曲面（Dupin cyclide）作为椅子的造型轮廓，将它命名为Detecma。要知道那时计算机还没有走出实验室，这种基于数学概念的造型是具有超前色彩的。

1972年的家具时尚（图源：furniturefashion.com）

2014年起Gufram公司将Detecma椅子重新投入生产。同年10月23日，图里奥·雷吉在意大利去世。

References:

1. Pietro Frè. TULLIO REGGE[J].PROCEEDINGS OF THE AMERICAN PHILOSOPHICAL SOCIETY, 2016, 160(3):275-282.
2. Mario Rasetti. Tullio Eugenio Regge[DB/OL]. [2015-06-01]. https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.2825
3. Lubos Motl. Tullio Regge (1931-2014)[DB/OL]. [2014-11-07]. https://motls.blogspot.com/2014/11/tullio-regge-1931-2014.html
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Tullio_Regge;~Regge_theory;~Gufram