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1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)馬薩諸塞州坎伯利基哈佛大學(xué)萊曼實(shí)驗(yàn)室的格拉肖(Sheldon L。Glashow,1932—)、英國(guó)倫敦帝國(guó)科技學(xué)院的巴基斯坦物理學(xué)家薩拉姆(Abdus Salam,1926—1996)和美國(guó)馬薩諸塞州坎伯利基哈佛大學(xué)的溫伯格(Steven Weinberg,1933—),以表彰他們?cè)诎l(fā)展基本粒子之間的弱電相互作用理論的貢獻(xiàn),特別是預(yù)言了弱中性流①。有人說(shuō),相對(duì)論和量子力學(xué)是20世紀(jì)物理學(xué)最重要的成果,而把電磁力和弱力統(tǒng)一在一起的弱電相互作用理論則是20世紀(jì)的最高點(diǎn),這無(wú)疑是恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。格拉肖1932年12月5日出生于美國(guó)紐約。父親為了躲避沙俄對(duì)猶太人的迫害,年輕時(shí)從俄國(guó)移居到美國(guó),當(dāng)了一名管鉗工。格拉肖有兩個(gè)哥哥,比他大十幾歲。父母和哥哥都很喜歡他,給他創(chuàng)造了較好的條件,讓他學(xué)習(xí)科學(xué)。他在家里的地下室有自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,從小就對(duì)科學(xué)有強(qiáng)烈的興趣。1947年格拉肖進(jìn)紐約的布朗克斯理科中學(xué),溫伯格是他的同窗好友。從這時(shí)起就開(kāi)始了他們之間的共同追求。格拉肖酷愛(ài)讀書(shū),并組織了一個(gè)科學(xué)幻想俱樂(lè)部,出版了中學(xué)科學(xué)幻想雜志。1950年格拉肖和溫伯格一起進(jìn)入康奈爾大學(xué)。格拉肖對(duì)這里的本科教學(xué)不大滿(mǎn)意,因?yàn)橛忻慕淌诙既ソo研究生開(kāi)課,于是就在三四年級(jí)時(shí)選修了經(jīng)典電磁理論、量子場(chǎng)論之類(lèi)的研究生課程。他還經(jīng)常參加學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)。和中學(xué)時(shí)期一樣,他喜歡和同學(xué)們討論問(wèn)題。1954年大學(xué)畢業(yè),格拉肖來(lái)到哈佛大學(xué),選擇了著名物理學(xué)家施溫格當(dāng)自己的導(dǎo)師。在施溫格的指導(dǎo)下,格拉肖選取了“基本粒子衰變中的矢量介子”作為自己的博士論文題目。1958年獲博士學(xué)位。后得到一筆美國(guó)科學(xué)基金會(huì)資助來(lái)到丹麥的理論物理研究所。在這里做了兩年的研究工作,就在這段時(shí)期,他發(fā)現(xiàn)了關(guān)于弱電統(tǒng)一理論的SU(2)×U(1)模型。這項(xiàng)重要工作實(shí)際上在做博士論文時(shí)就已有準(zhǔn)備,他在論文附錄中就提到了弱電統(tǒng)一的思想,而這一思想正是他的導(dǎo)師施溫格首先倡導(dǎo)的。1956年施溫格就已開(kāi)始考慮弱電統(tǒng)一理論。這件事的由來(lái)還應(yīng)追溯到李政道和楊振寧對(duì)弱相互作用中宇稱(chēng)不守恒的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)促使人們認(rèn)識(shí)到弱相互作用是普適的V-A型理論,并使人們注意到弱相互作用和電磁相互作用之間有某種共同點(diǎn),從而進(jìn)一步考慮兩者之間的統(tǒng)一性。施溫格在1957年發(fā)表的論文中提出弱相互作用是由光子和兩個(gè)矢量玻色子傳遞的,這三種粒子應(yīng)該組成三重態(tài)。這個(gè)理論雖然因?yàn)楸旧淼娜毕荩菏菑埩啃偷亩皇荲-A型的,又沒(méi)有考慮到弱中性流,因此沒(méi)有成功。1958年格拉肖把他的博士論文附錄擴(kuò)展為以“矢量介子相互作用的可重正性”為題的論文,他主張弱電統(tǒng)一理論應(yīng)以楊振寧和米爾斯(R。L。Mills)的規(guī)范理論為基礎(chǔ)。在這篇論文中他還試圖證明楊-米爾斯理論是可重正的。這一年格拉肖到英國(guó)就他自己對(duì)弱電統(tǒng)一理論的看法作了一次學(xué)術(shù)報(bào)告,聽(tīng)眾中有來(lái)自巴基斯坦的薩拉姆。薩拉姆也是受施溫格的啟發(fā)正在研究統(tǒng)一弱電相互作用的問(wèn)題,并對(duì)重正化大傷腦筋,因?yàn)樗退暮献髡哌€一時(shí)無(wú)法克服無(wú)窮大的問(wèn)題。當(dāng)他聽(tīng)格拉肖說(shuō)到自己的理論是可重正化時(shí),竟大為驚奇。于是仔細(xì)研究了格拉肖的做法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)格拉肖的論文有錯(cuò)誤。格拉肖并沒(méi)有因?yàn)檫@件難堪的事灰心,他繼續(xù)進(jìn)行弱電統(tǒng)一理論的研究。1960年,格拉肖發(fā)現(xiàn)描述弱電相互作用的規(guī)范群必須大于SU(2)。由此他想出了一條通向可重正化的方案,即在SU(2)×U(1)群中有兩個(gè)電中性的傳播子,一個(gè)是無(wú)質(zhì)量的光子,另一個(gè)是有質(zhì)量的中性矢量介子。格拉肖把這個(gè)想像中的中性矢量介子稱(chēng)為B。他把這些思想寫(xiě)成論文“弱相互作用的部分對(duì)稱(chēng)性”。這篇論文與1958年寫(xiě)成的那一篇不同之處在于,他假設(shè)弱電統(tǒng)一規(guī)范粒子是四個(gè),而前一篇假設(shè)的是三個(gè),即一個(gè)矢量玻色子的三重態(tài)。他現(xiàn)在假設(shè)應(yīng)該在三重態(tài)之外再引入一個(gè)中性矢量玻色子。也就是說(shuō),還存在有一種全新的弱相互作用,是由假設(shè)中的中性矢量玻色子傳播的。這一矢量分子B多年后才得到證實(shí),人們稱(chēng)之為Z°。然而,格拉肖的理論仍然沒(méi)有得到人們的響應(yīng),主要的原因當(dāng)然是他假設(shè)的B矢量介子一時(shí)得不到證實(shí),而且他的理論仍然是不可重正的,他把量子電動(dòng)力學(xué)和楊-米爾斯的規(guī)范理論這兩種理論聯(lián)合成一體,可是電磁作用力宇稱(chēng)守恒,而弱相互作用宇稱(chēng)不守恒,有點(diǎn)自相矛盾。格拉肖沒(méi)有氣餒,1961年又寫(xiě)了一篇論文討論弱電統(tǒng)一理論。他的同學(xué)溫伯格和正在英國(guó)的薩拉姆繼續(xù)推進(jìn)這項(xiàng)研究使之達(dá)到完善。溫伯格和格拉肖一樣也是出生于美國(guó)紐約,他比格拉肖小幾個(gè)月,是1933年5月3日出生的。和格拉肖一樣,溫伯格也是從小熱愛(ài)科學(xué),后來(lái)兩人一起念中學(xué)和大學(xué),在他們的集體中還有一位物理學(xué)家,名叫費(fèi)恩伯格(G。Feinberg)。費(fèi)恩伯格和溫伯格后來(lái)還一起研究過(guò)μ介子物理,并聯(lián)名發(fā)表過(guò)幾篇論文。三人從小要好,都是中學(xué)科學(xué)幻想俱樂(lè)部的成員,經(jīng)常聚會(huì),討論科學(xué)問(wèn)題。在大學(xué)期間,溫伯格就選定理論物理學(xué)作為自己的專(zhuān)業(yè)。1955年他進(jìn)入普林斯頓大學(xué),在特萊曼(S。Treiman)的指導(dǎo)下做博士論文,選題就是重正化理論在弱作用過(guò)程中強(qiáng)相互作用效應(yīng)的應(yīng)用,題名“強(qiáng)相互作用在衰變過(guò)程中的作用”。可見(jiàn),重正化在他的工作中占有重要地位。1957年—1959年,溫伯格在哥倫比亞大學(xué)當(dāng)博士后,以后又到伯克利加州大學(xué)工作。他的研究對(duì)象相當(dāng)廣泛:從量子場(chǎng)論到宇宙學(xué)中的中微子問(wèn)題、流代數(shù)問(wèn)題和量子色動(dòng)力學(xué)。弱相互作用則是他工作的重點(diǎn),多年來(lái),他和其他人合作寫(xiě)過(guò)多篇很有影響的論文。對(duì)于弱電統(tǒng)一理論,溫伯格開(kāi)始得比較晚,大約在1965年—1967年,他涉足手征對(duì)稱(chēng)性問(wèn)題。他導(dǎo)出了π介子散射長(zhǎng)度的一般結(jié)果,解決了計(jì)算形狀因子的問(wèn)題。他研究了強(qiáng)相互作用破壞SU(2)×U(2)對(duì)稱(chēng)性的含義。他認(rèn)為SU(2)×U(2)對(duì)稱(chēng)性也許不僅是整體對(duì)稱(chēng)性,很可能是定域?qū)ΨQ(chēng)性。也就是說(shuō),強(qiáng)相互作用有可能用像楊-米爾斯理論之類(lèi)的形式來(lái)描述。在此基礎(chǔ)上他提出了一個(gè)模型,模型中起傳播作用的是介子三重態(tài)。在研究中他發(fā)現(xiàn)了諧函數(shù)求和規(guī)則。然而,SU(2)×U(2)理論不是規(guī)范不變的,因此不能重正化。要使理論滿(mǎn)足規(guī)范不變性,軸矢量介子應(yīng)為重粒子,ρ介子是無(wú)質(zhì)量的,π介子應(yīng)該不存在。可是,這樣似乎又與實(shí)驗(yàn)相矛盾。1967年秋季的一天,溫伯格在開(kāi)車(chē)時(shí)偶然地閃現(xiàn)出一道思想火花。為什么不可以把強(qiáng)相互作用的數(shù)學(xué)工具用在弱相互作用和中間矢量玻色子的問(wèn)題上。沒(méi)有質(zhì)量的粒子不是ρ介子,而應(yīng)該是光子,隨伴著它的不是軸矢量介子,而應(yīng)該是有質(zhì)量的中間玻色子。而中間玻色子是傳遞弱相互作用的。這樣一來(lái),弱相互作用和電磁相互作用就可以在規(guī)范對(duì)稱(chēng)性的思想下統(tǒng)一地描述。于是,溫伯格就開(kāi)始構(gòu)筑弱電統(tǒng)一規(guī)范理論,并利用對(duì)稱(chēng)性自發(fā)破缺機(jī)制(黑格斯機(jī)制)解釋了光子和中間玻色子的質(zhì)量差異。當(dāng)溫伯格向公眾發(fā)表自己的新理論時(shí),薩拉姆也提出了相同的理論。薩拉姆1926年1月29日出生于原屬印度的旁遮普邦農(nóng)村的書(shū)香門(mén)第家庭,從小受?chē)?yán)格的良好教育,他是個(gè)神童,6歲半就進(jìn)了小學(xué)四年級(jí),14歲以?xún)?yōu)異的成績(jī)中學(xué)畢業(yè),得獎(jiǎng)學(xué)金上了旁遮普大學(xué),1946年獲數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。同年進(jìn)入英國(guó)劍橋大學(xué),并從數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)修物理。他對(duì)狄拉克十分崇拜,打算做一名理論物理學(xué)家。同時(shí)他也注重實(shí)驗(yàn),一度進(jìn)入卡文迪什實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和工作。不過(guò)最后還是回到理論方面。1950年,薩拉姆發(fā)表了論文“三場(chǎng)重正化問(wèn)題中的微分恒等式”,開(kāi)始引起人們注意。他發(fā)展了重正化方法,并用之于介子場(chǎng)。1957年,薩拉姆獨(dú)立地提出了中微子的二分量理論。1967年,薩拉姆獨(dú)立于溫伯格提出了中性流相互作用的概念,并由此建立了弱電統(tǒng)一理論。薩拉姆1996年11月21日逝世于英國(guó)牛津的寓所里。。