非阿贝尔规范场的起源与争执:关于泡利与杨振宁的轶事

作者: Mikhail Shifman

来源: 返朴

发布日期: 2020-11-24

本文讲述了泡利与杨振宁之间关于非阿贝尔规范场理论的发现与争执的轶事,揭示了科学发现背后的复杂情感与严格的学术要求。

故事应追溯到 1953 年。在如今,杨-米尔斯理论已是我们对微观世界的理解的基础之一,而泡利本可以成为这一开创性发现的作者。在那时,在卡鲁扎和克莱因对于五个维度上的广义相对论的研究的基础之上,泡利开始对爱因斯坦的广义相对论的六维理论起了兴趣。他把爱因斯坦时空观之外的两个额外维度压缩成了二维球体,而这一操作自然而然的呈现出了杨-米尔斯理论的形式。

然而,在这个理论中,非阿贝尔规范玻色子保持了无质量的状态,在当年,物理学家们所认知的无质量的粒子只有光子和引力子,再加上泡利在 1931 年提出、但是在 1953 年仍未被发现的中微子。

后来,我在某处读到过,当泡利被问到为什么当年没有发表他关于非阿贝尔规范场理论的研究的时候,他回答道:“我已经设想了一个无质量且长久都未被发现的粒子了(指中微子),我有些怯于再设想出一个……”因为泡利对自己物理学研究的超高的要求,他搁置了发表非阿贝尔规范场理论(即后来的杨-米尔斯理论)的计划。

这期间,杨振宁与米尔斯发展出的相似的理论在普林斯顿的一个研讨会上被展示了出来,同时被发表在《物理评论》杂志上。在研讨会上,泡利连续不断的“骚扰”杨振宁,问他非阿贝尔规范玻色子(也就是我们后来所知的胶子)的质量是什么,因为泡利知道在这个理论中它们的质量被认为是 0,而这一与现实相违背的事实足以扼杀整个理论。杨振宁说,他也不知道答案应该是什么。

很明显,泡利的对于这一问题的坚持不懈在杨振宁看来充满敌意,于是杨振宁直接坐到了会场第一排并停下了演讲!这时,奥本海默鼓励杨振宁回去接着讲,杨振宁这才完成了他的演讲。这个本应被泡利发现的杨-米尔斯理论的故事被记载在了洛赫兰·奥赖费阿泰的书《规范理论的黎明》以及亚伯拉罕·派斯的书《科学的天才们,一个肖像画廊》中。

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