反思“夸克”理论早于西方之说

　　爱国精神不要逾越科学精神

　　今年诺贝尔物理学奖颁布以后，一篇标题是《“夸克”理论早西方近三十年》的报道在激起大部分国人民族自豪感的 同时，也让从事该领域研究的科学工作者不无怀疑。

　　华辅

　　2004年10月5日，瑞典皇家科学院宣布美国物理学家格罗斯(DavidJ.Gross)、波利策(H.DavidPolitzer) 、维尔切克(FrankWilczek)因为发现在基本粒子之间的强相互作用理论中的“渐进自由”现象，而荣获今年的 诺贝尔物理学奖。

　　令人叹息院士的“遗憾”

　　当我从报纸上读到何祚庥院士对今年诺贝尔物理学奖的评价时，顿时一种无可奈何的悲哀油然而生。诚然，我从另外 的报道知悉，何祚庥院士确曾非常正确地指出，一个重大科研成果的获得需要充分的工作积累，需要漫长的考验。但他居然奇 怪地发出感慨，“感觉非常之遗憾”，“在这个领域里，我们的研究曾早于美国，成果也非常接近最后的结果。”(均见中新 网10月18日电)。更加骇人听闻的是，报道的标题是《“夸克”理论早西方近三十年》。悲哀之余，不由得对何院士的“ 遗憾”，发出几声深深地叹息。

　　懂一点科技史的人都知道，夸克模型是盖尔曼和以色列科学家茨维格(G.Zweig)1964年提出的，夸克(Quarks) 一词就是盖尔曼命名的。“早于西方近30年”，就是说我们中国人早在20世纪30年代就提出了类似于夸克模型的理论， 岂非荒天下之大谬么？我相信这并非何院士之原意，泰半是新闻媒体的误传。我希望，此类误传最好少一点，因为这一方面会 有损被访问者的形象，另一方面更重要的是，谬误流传，有损国格，误导青年。

　　我想要指出的是，我国在高能领域，由于种种条件限制，极少有研究早于美国。1962年，我国曾在著名学者朱洪 元、胡宁的领导下，成立了北京基本粒子小组。在1965年，完成了关于“层子”(Straton)模型的诸多论文。并 在1966年的国内中文杂志上发表(1980年才用英文发表)。这些工作曾在北京暑假国际粒子物理讨论会与国外学者交 流时获得好评，这是我们在高能物理研究上一个值得称赞的亮点。这些工作，例如关于层子作用相对论效应的探讨，关于层子 是真实存在的亚强子粒子的理念，在当时国际学术界是颇有见地的。然而，层子模型的提出已经比夸克模型晚了一年，其基本 的数学结构与夸克模型一致，而夸克模型的数学基础来源于盖尔曼在1961年和以色列的物理学家提出的“八重法”(Eight-foldWay) 。夸克模型正是在“八重法”正确预言了两种基本粒子的捷报后成功建立的。因此，无论如何，我们不能自诩“率先提出夸克 模型”。

　　南辕北辙同途一定殊归

　　模型利用的是传统的量子场论如束缚态场论、复合量子场论等等，根本不可能解释所谓渐进自由等特殊现象。非常可 惜，北京粒子物理组在1966年“文化大革命”闹剧中解散了。历史不能重演，我们难以预料，如果这个组继续存在下去， 他们会不会沿着这条道路走下去。但这条路错了！还是杨振宁先生说得好，“中国早有研究可惜走错了方向”。因为QCD是 在杨—米尔斯理论(也可以叫非阿贝尔规范场论)的框架内，人们建立的一种崭新的理论。用杨先生的话来说，这个理论与北 京基本粒子物理组当时所利用的场论方法迥然不同，“发展在另一个方向上”，非但不可能与“最后的结果”趋近，反而会南 辕北辙，越来越远离QCD所给出的物理图像。这就是尽管层子模型与夸克模型问世时间相差并不大，何以“层子模型后来就 没有人讲了”的原因。实际上，有人指出在文革以后我国的高能物理研究刚刚重新起步的时候，颇有研究的工作者，难于接受 QCD理论的基本理念，甚至说，为什么所有的相互作用都要遵从规范场原理(即杨—米尔斯理论)，这难道不是唯心的先验 论吗？当时QCD理论还未得到实验资料的充分支持，这样的怀疑当然是可以的。但是这正好也证明了当时我国有些研究工作 者，在杨先生所说的那一条错路上走得很远了，以致达到迷途难返的地步。当然大部分的研究者都很快掌握了QCD的理论武 器，从事有关领域的研究，取得了许多令人称道的成果。

　　也许还应谈一点关于“颜色自由度”的问题。国际上一般认为提出这个概念的是美国普林斯顿大学格林伯克(W.Greenberg) 与韩(J.Han)、南部(Y.Nambu)。其实，与此同时，在层子模型的研究中我国中国科学技术大学学者刘耀阳先 生也提出了类似概念，国际上鲜为人知，这自然不够公道。这些学者早期讨论颜色自由度或双重统计，都是从统计学的角度提 出此类概念。实际上“颜色自由度”这个名词最早由盖尔曼在1972年引入，此时的“颜色”除了统计上的含义以外，实际 上成为尔后相互作用理论的基本出发点(用数学的语言就是说，基本表示)。这样看来，说中国人“当时提出的关于颜色的概 念已经很接近最后的结果”，不无道理。但是，终究有点夸张。

　　自欺欺人远非“爱国”

　　中国的科学家在微观领域的研究中，曾经创造了非常光荣的纪录。早在上个世纪三四十年代，中国杰出的科学家吴有 训(在测量普朗克常数方面)、赵忠尧(关于正电子的发现)、王淦昌(关于中子和中微子的发现)等等，都曾与诺贝尔物理 学奖失之交臂。至于解放以后，我们在人工胰岛素的研究领域一直居世界领先地位，只是由于种种原因没有获得诺贝尔奖。1988 年，在我国成功研制出基因重组人胰岛素，瑞典皇家科学院原诺贝尔奖评审委员会化学组主席教授蒂塞刘斯对此给予了很高评 价：“你们可以从教科书中知道怎么造原子弹，但是你们绝不可能从教科书中学会人工合成胰岛素。”这些我们应引以为豪。

　　但无论如何，不能用自夸和浮躁的“豪言壮语”来遮挡我们的视线，自欺欺人，冒充爱国。浮躁，妄自尊大，是当前 科学界必须要遏制的腐败的学术风气。在这方面，年高德劭的科学家和风华正茂的科学工作者都要努力，把这股浮而不实、夸 夸其谈、吹牛皮说大话的作风涤荡干净。

　　链接：众望所归：“渐进自由”获奖

　　今年的诺贝尔物理学奖确如杨振宁教授所说，“是众望所归”，大家都心悦诚服。作为20世纪物理学在高能物理研 究领域的最高丰碑——标准模型的各个部分均获得了诺贝尔物理学奖。例如，描写弱电相互作用统一理论的创建者——格拉肖 (SheldonGlashow)、萨拉姆(AbdusSalam)、温柏格(StevenWeinberg)获得了 1979年的诺贝尔物理学奖，发现弱电统一理论预言的粒子和Z0粒子的鲁比亚(CarloRubbia)、范德梅尔(SimonVanderMeer) 获得了1984年的诺贝尔物理学奖；关于标准模型的基本理论框架——杨—米尔斯理论的可重整化问题(这个问题的解决使 得杨—米尔斯理论真正成为可精确计算的理论)，特·胡夫特(Gerardus’tHooft)和维尔特曼(MartinusJ.G.Veltman) 获得了1999年的诺贝尔物理学奖；至于标准模型的物质结构的载体——夸克模型的奠基人盖尔曼(MurrayGell-Mann) ，则早在1969年就获得了诺贝尔物理学奖，其后在夸克模型的完善和发展中有重大贡献的里克特(BurtonRichter) 、丁肇中(SamuelChaoChungTing)获得1976年的诺贝尔物理学奖，弗里德曼(JeromeI.Friedman) 、肯德尔(HenryW.Kendall)、泰勒(RichardE.Taylor)获得了1990年的诺贝尔物理学 奖，等等。

　　“冠盖满京华，斯人独憔悴。”唯独标准模型的重要组成部分——描写夸克之间相互作用的量子色动力学(QuantumChromoDynamics ，简称QCD)，迟迟没有得到诺贝尔奖金的垂顾。

　　在1973年，当时在普林斯顿大学任教的格罗斯教授和他的研究生维尔切克，以及当时在哈佛大学就学的波利策， 各自独立地在杨—米尔斯理论框架中建立起描写夸克之间强相互作用的理论——QCD。这个理论物理学家创造的美玉无瑕的 对称性的艺术珍品，逐渐得到了越来越充分的实验资料的支持，尤其是这个理论能够圆满地解释实验发现的特别奇怪的现象， 所谓“渐进自由”现象，以致这个理论逐渐在当时众多描写强相互作用的各种理论竞争中，升格为强相互作用理论最有可能的 候选者。直到20世纪90年代以后，在经受更多的实验考验后，物理学家终于认为QCD确实是描写强相互作用的可靠理论 。

　　在这种情况下，难道QCD理论获得诺贝尔物理学奖不是顺理成章、众望所归吗？麻省理工学院(MassachusettsInstituteofTechnology) 在庆贺今年诺贝尔物理学奖时，目前在该校任教的维尔切克(顺便说说，格罗斯在加利福尼亚大学，圣·巴巴拉分校任教；波 利策在加州理工学院任教)半庄半谐地说，这几年每到十月初，金秋时节的晚上，他都在静候瑞典科学院的电话，一直音信全 无。唯独今年的10月4号晚上，他去洗澡时，电话铃声大作。当他匆忙拿起电话，好消息终于从大西洋彼岸传来。此时，他 才发现身上还湿漉漉的。