實話實說。
作為一名國際頂尖的物理學家。
親自擔任過曼哈頓計劃也就是海對面核彈計劃中Alsos項目負責人的塞繆爾·古茲密特,在閱歷這塊無疑稱得上豐富。
他見識甚至自己提出過很多稀奇古怪的理論,其中有些理論在當時甚至稱得上離經叛道。
比如當年他和烏倫貝克共同提出的電子自旋概念,這算是個“異端”的典型了。
這個理論提出于1925年,在那個年代,電子一直被視作一種點電荷。
于是古茲密特提出的自旋概念一經提出,便遭遇了前所未有的大量抨擊。
雖然最終的計算證明他和烏倫貝克的理論是正確的,但在物理學界得出公論之前古茲密特確實一直被視作了異端。
在最初的那兩個月,甚至有人叫囂著要把他們送上絞刑架。
或許是這種經歷使然吧。
在擔任《PhysicalReviewLetters》.也就是赫赫有名的《物理評論快報》總編輯后。
古茲密特對于很多投稿其實是抱有很高忍受度的,輕易不會發出太激烈的言論。
例如過去兩個月內。
他便和一位自稱推翻了波粒二象性的英國民科交流了很久,最終以扎實的理論功底順利讓那個民科意識到了自己的錯誤。
據說那個民科已經放棄了推翻波粒二象性的理論研究,開始鼓搗起了.永動機。
好吧,具體搞啥并不是重點。
重點在于古茲密特一直認為以他的經歷為參考,世上沒有哪篇論文會讓自己出現失態的情況。
此時此刻,古茲密特發現自己錯了。
盡管內心瘋狂的在告誡自己要冷靜,但他說話的時候還是忍不住用拍擊著面前的辦公桌:
“約翰先生,圣子與圣父在上,你這是和我在開愚人節玩笑嗎?”
“如此美妙的早晨你不去和蒂拉女士討論O型空間與幀頻的出入關系,居然跑過來告訴我那些華夏人在粒子物理方面取得了突破?”
“開什么玩笑?他們知道粒子物理是什么嗎?”
古茲密特確實有些生氣。
不久前他剛準備趁著期刊沒啥投稿出門釣魚呢,結果自己的好友兼《PhysicalReviewLetters》的外審編輯約翰·屈潤普忽然找上了門。
見面后約翰興沖沖的遞來了一篇論文,并且告訴古茲密特
這是華夏人在粒子物理方面取得的成果,探究還的是基底模型!
聽到這番話,古茲密特的嘴巴便先于腦子做出了反應:
這絕不可能!
華夏人在粒子物理方面有了突破?
這tmd開什么玩笑?
那可是理論物理!
看著有些失態的古茲密特。
站在他對面的一位金發男子忍不住正了正自己胸前的紅色領巾,緩緩說道:
“古茲密特先生,華夏人當然知道粒子物理是什么東西,沒人比我更懂華夏。”
“您別忘了,正電子的發現就與華夏人有著密不可分的關系,第一顆反超子還是華夏科學家首次發現的呢——在那之前,整個物理學界白白忙活了27年。”
古茲密特的氣勢頓時一滯。
不得不說,約翰舉的這兩個例子確實很能打。
他提到的正電子發現,便是趙忠堯院士當年留學時取得的成果。
當時趙忠堯在加州理工學院讀書,師從該校校長、諾貝爾獎獲得者密立根教授。
在一次實驗過程中。
趙忠堯發現了硬γ射線在通過重物質時,會產生的反常吸收和特殊輻射。
于是他將這一重大發現寫成兩篇論文,在1930年5月、10月先后公開發表。
這實際上是正負電子對的產生和湮滅過程的最早實驗證據,最終被盧瑟福完善,諾獎也由此頒布給了盧瑟福。
另一個反超子則是王淦昌在毛熊時取得的貢獻,而且發現的時間就在兩年前。
當時王淦昌與杜布納聯合原子核研究所共同署名的那篇論文,還是由古茲密特本人經手的呢。
也不知道是不是自知理虧。
在聽到約翰的這番話后。
古茲密特便立刻輕咳一聲,語氣不由得放緩了些許:
“約翰先生,我之前的話確實有些沖動了,我承認華夏在粒子物理方面確實有一些優秀甚至頂尖的人才。”
“但是.這篇論文可不僅僅出自華夏人之手那么簡單,更關鍵的是它寄出來的地址——這可是東方的那個國家!”
“所有人都知道那個國家缺乏讓理論物理人才施展才華的土壤,據我所知,當初那些回華夏的留學生里,有不少人都轉職做起了應用物理研究的工作。”
“他們沒有外文期刊參考、與國際成果之間存在著深厚的壁壘,更關鍵的是沒有實驗設備進行研究.”
說到這里。
古茲密特忍不住朝約翰攤了攤手,搖著頭道:
“約翰先生,你告訴我他們怎么討論出的底層模型?”
說實話。
古茲密特并不是那種極端敵視或者歧視東方人的科學家。
雖然他參與了曼哈頓計劃,但自身其實是個標準的反戰與和平主義者。
當年趙忠堯在海對面留學的時候,古茲密特便與他有了不錯的交情。
后來趙忠堯留在海對面收集核武器資料,古茲密特還為他做過擔保人支付了20000美刀的擔保費用——那時候古茲密特的月薪也才1200美刀呢。
另外古茲密特在西北大學短暫擔任教授的時間里,還收了兩位華夏留學生。
二人回國的時候他還送了些資料,雖然那些資料最后被角樓給扣回去了,但這事兒和古茲密特沒啥關系。
他之所以會脫口而出那句‘不可能’,實質原因還是在于他所說的邏輯:
他很清楚華夏本土百廢待興,并沒有適合理論物理發展的土壤。
就像鯨魚。
這種海中霸主級別的生物一旦到了岸上,無論它在海里有多么無敵,最終的結局都必然是擱淺而死。
如今華夏的那些科學家也是如此。
趙忠堯、王淦昌、陸光達、錢五師這些人的能力是很強,但他們在華夏本土不可能有發揮的空間。
據古茲密特所知。
當年回國的那些留學生里最少有50的人改變了方向,從理論學家轉職成了應用物理學家,為他們的祖國設計導彈、計算機等各種應用設備。
所以要是論文作者是在海對面工作學習的華夏人所作,他多少還會有些期待。
但來自華夏本土的論文
不過令古茲密特再次一愣的是。
站在他對面的約翰依舊沒有露出任何理虧的表情,而是繼續笑了笑:
“古茲密特先生.您又錯了。”
“英文期刊這些東西我賣過很多咳咳,這件事我們暫且先不討論,直接說說最關鍵的設備。”
“您恐怕不知道,如今的華夏可是已經擁有了高能級的靜電加速器了。”
“高能級的靜電加速器?”
古茲密特呆了幾秒鐘,旋即便皺起了眉頭:
“約翰,你是說當年趙從我們這里帶回華夏的那臺2.5MeV的靜電加速器?”
約翰搖了搖頭:
“當然不是——古茲密特先生,您看看論文的第十六頁就知道了。”
古茲密特擰著眉毛掃了他一眼,重新拿起桌上的論文,緩緩翻到了第十六頁看了起來。
小半分鐘后。
古茲密特瞳孔頓時狠狠一縮,就連捏著論文的左手都狠狠抖了幾抖,書頁發出了漱漱的聲響。
古茲密特會如此失態的原因無他。
蓋因約翰叫他看的這頁論文頁面里,赫然附加著幾張高量級的對撞云室圖像。
這些對撞圖像都帶著偏轉弧線的半徑,有著標準的蒸汽電離后形成的凝結核,另外還包括了少量電磁簇射。
配合邊上對應的一些數值,整個報告顯得極為清晰。
同時古茲密特憑著自己在粒子物理方面的造詣,一眼便判斷出了對撞的大致區間:
30MeV40MeV之間!
據他所知。
華夏如今能級最高的粒子加速器,也不過是中科院那臺2.5MeV的靜電加速器罷了。
想到這里。
古茲密特忍不住抬起頭,面帶詫異的望向了約翰:
“約翰,這是怎么回事?”
“華夏人怎么會有這種量級的對撞圖像?——它最少在30MeV以上!”
約翰則回了他一個抱歉的表情:
“很抱歉,古茲密特先生,我也不知道具體的原因——您應該知道,我雖然比任何人都要懂華夏,但和華夏人沒有任何生意上的交集。”
“不過我能確定這幾張圖像確實是來自高能級的加速器,畢竟它們的數據實在是太詳實了。”
古茲密特下意識點了點頭。
約翰·屈潤普除了是《物理評論快報》的外審編輯之外,還是海對面MIT實驗室的負責人,自身的科研能力還是毋庸置疑的。
自己只是看了幾眼圖像便能做出判斷,約翰到手論文的時間要比自己更長,得出華夏有高能級加速器的結論倒也正常。
這也是唯一的解釋了,否則總不能是約翰也參與了和華夏的交易吧?
不可能的。
因此很快。
古茲密特便把關注點重新放回了這篇論文上。
如果華夏真的有了高能級的加速器
且不說他們是怎么生產出來的設備吧,至少有了這東西之后,他們確實有了研究粒子模型的資格。
于是古茲密特很快神色一正,從桌上拿起了自己的眼鏡戴到鼻梁上,開始認真的從頭看起了這篇論文。
首先映入古茲密特視線的是論文標題:
也就是.
規范場和粒子模型的深入探究——有關‘元強子’的猜測與現象論述。
看這標題確實是涉及到了一種新模型。
接著古茲密特又將視線下移了幾分,開始看起了論文作者的名字。
對于他這種《物理評論快報》的總編而言。
通常情況下。
比起論文的標題,他更在意的還是論文的作者。
如果論文作者只是沒什么名氣的小萌新,那么他對于論文內容的容忍度多少會下降很多。
但如果是業內有名的大佬,那么他的期待值則會直線上升。
看到開頭的七個名字。
古茲密特神色頓時一肅。
趙忠堯、王淦昌和陸光達三人就不必多說了。
全球范圍內只要是搞物理的從業者,幾乎人人都聽說過這三位的大名,相當于后世的梅羅。
除此以外。
朱洪元、胡寧和楊賀古茲密特也有所耳聞。
朱洪元是英國曼徹斯特大學物理系的高材生,師從古茲密特師弟托姆·凱澤的男朋友(沒打錯)格林奧爾,格林奧爾過去幾年沒少懷念過這位聰明的華夏弟子。
胡寧則是畢業于加州理工學院,古茲密特雖然沒有交集但多少聽過這個名字。
楊賀的情況也差不多,也是留學生里的尖子。
早些年楊賀還給《物理評論快報》的前身《物理評論》投過稿,雖然沒有被采錄,但古茲密特也和他交流過幾次。
至于剩下的李覺古茲密特就真不知道了,或許是華夏本土的專家吧——趙忠堯他們回國也十一二年了,培養出個把華夏物理學家還是很合理的。
不過能和這幾位共同署名,想必這個李覺也一定是一位知識儲備豐富的學者吧。
最后那個ChineseDonkey是什么鬼?
華夏驢?
寫錯了還是故意的?
古茲密特有些費解的撓了撓頭發,琢磨了幾秒鐘發現還是想不通后便忽略了這個問題。
無論是寫錯還是其他原因,光是前面幾個名字就足夠有分量了——在確定了華夏擁有高能級的加速器之后。
所以古茲密特便繼續看了下去。
剛一開始的時候。
古茲密特的左手還拿著自己剛泡的貓屎咖啡,一邊品嘗一邊讀著論文。
但看著看著。
古茲密特便逐漸松開了拿著咖啡杯把的手。
兩分鐘后。
古茲密特將論文從單手讀報紙的姿勢,改成了平放在桌面。
同時伸出指尖,用指甲蓋劃著紙面逐字逐句的讀了下去。
早先提及過。
二十世紀前六十年,粒子物理學處于標準的拓荒區。
最初人們意識到電子、光子、原子核的存在,后來1932年又發現質子和中子是構成原子核的成分。
為了解釋為什么帶正電的質子以及不帶電的中子都夠形成穩定的原子核,質子之間的電磁排斥力為什么不會讓原子核分崩離析。
霓虹物理學家湯川秀樹提出了介子的概念。
這個粒子后來在宇宙射線中被發現(1947年),即π介子。
接著1947年。
兩位英國科學家羅徹斯特和巴特勒發現了奇異粒子,也就是強子超子這些復合粒子。
在眼下這個時代,科學界發現的強子數量超過了200枚。
這超過200枚的強子中,沒有一枚是末態粒子是超子的情況。
趙忠堯等人在這篇論文里,卻附上了一張末態超子的數據表格。
加之最早一頁附帶的噴柱圖.
驀然。
古茲密特的心中冒出了一個念頭:
難道說.
那些華夏人真的發現了什么?
于是他深吸一口氣,繼續看了下去。
在末態超子表格的后一頁,趙忠堯附加上了一個推導過程:
對稱性的定義在物理中是眾所周知的:如果一個無限小變換δ是對稱變換,則存在一個K,使得δLdK。
如果δ1LdK1,δ2LdK2,即二元組(δ1,K1),(δ2,K2),那么有(c1δ1c2δ2,c1K1c2K2)δ在邊界上滿足條件,使分部積分中的邊界項消失對時空中任意兩個無交的閉子集C1,C2M,對于(δ1,K1),總能找到(δ2,K2),使(δ1,K1)(δ2,K2),x∈C1
但(δ2,K2)0,x∈C2第三個條件最為關鍵,它意味著任意的對稱變換總可以分解成多個子集上的和,這刻畫了局域性。
第一個條件對于全局變換也對,以后將看到第二個條件保證了變換定義的荷為0,這也是局域性的體現,即無窮遠處的場不參與變換。整體變換總是改變無窮遠處的場,因此它對應的荷不為0
局域對稱性δ∈WTF。這里記δ∈TF,是一個切矢量場,可以定義切矢量場的李括號[δ1,δ2]∈W,因此局域對稱性構成封閉的李代數G。由Frobenius定理,所有局域對稱性所張成的W可積,可以定義積分子流形
如果此時徐云在場并且看到了這段內容,他估計會很感慨的拍一拍古茲密特的肩膀,說一聲老哥俺理解你。
當初在看到這段推導的時候,徐云的下巴也差點被驚到了地下。
沒錯。
這段推導并不是初版論文的內容,而是趙忠堯等人補充的新成果:
當初的初版內容主要基于串列式加速器的首次啟動數據,大概還有20左右是需要后續實驗填充的。
不久前。
在組織上批復了一批電能后,趙忠堯等人又進行了數次撞擊實驗。
而就在某次撞擊實驗中,他們發現了一個全新的現象。
也就是.
U(1)局域對稱性。
后世的粒子物理有一個鐵律,叫做所有的費米子都必須滿足U(1)的局域對稱性。
具體來說就是:
費米子對應的旋量場在進行以下的變換后,拉格朗日密度的形式不變。
ψ(x)→eiα(x)ψ(x)這里的變換包含α(x)這個有關坐標的函數,所以不同點的變換規則不同,稱為“局域對稱性“。
但問題是在眼下這個時代,費米子的局域對稱性存在一個問題。
因為它的的原始拉格朗日量為Lψ(iγμμm)ψ,看這個表達式就很容易發現這個拉格朗日量在U(1)的變換下并不是守恒的。
其原因就在于像廣義相對論這種一樣一個協變量的導數,其實并不是協變的。
趙忠堯等人則在對撞中發現一顆電子在某種特殊的偏轉角后,出現了一個很奇怪的量化性軌跡。
這個軌跡在數學上的表達式就是DμμieAμLψ(iγμDμm)ψAμ,也就是在龐加萊群的變換下出現了一個矢量場。
而這個場
恰好能夠修補導數的協變性。
這其實是個在十三年后才會被解答的問題,沒想到趙忠堯他們居然機緣巧合的做出了數學修正。
更關鍵的是.
U(1)局域對稱性需要將協變導數Dμ與旋量場ψ以組合的方式,構建能添加進拉格朗日量的守恒量。
雖然Dμ是守恒的,但它只是一個作用于場的算符。
所以想要得到守恒的標量,就要對兩個協變導數的對易子進行化簡。
這在數學上恰好又符合了夸克.準確來說是元強子模型的規范指標。
因此古茲密特此時看到的這篇論文,要比徐云早先看到的初稿更加的具備條理性和說服力。
過了足足有半個小時。
古茲密特方才放下手中的筆。
他看著面前密密麻麻的驗算稿紙,輕輕呼出了一口氣。
接著古茲密特沉吟片刻,從桌面上拿起電話,撥通了一個號碼:
“維恩小姐,默里先生今天有來編輯部嗎很好,麻煩你通知他來我辦公室一趟。”
“如果他找理由不想來你就和他說約翰先生要跳樓了。”
約翰先生:
掛斷電話后。
古茲密特也沒多說什么,而是直接在座位上等了起來。
過了十多分鐘。
古茲密特的辦公室外響起了一陣敲門聲:
“古茲密特先生!您找我?”
古茲密特很快給了個回應:
“請進!”
古茲密特話音剛落。
嘎吱——
辦公室的房門便被人推開,一位紅鼻頭的大鼻子中年人快步走了進來。
見到一旁杵著的約翰先生后,大鼻子中年人愣了兩秒鐘:
“屈潤普先生,您還沒跳樓嗎?”
約翰先生:
古茲密特見狀輕咳一聲,將自己桌前的論文遞到了對方面前:
“默里,別的話先不說了,你看看這個吧。”
大鼻子中年人顯然也是那種有明顯邊界感的人,懂得見好就收的道理,聞言立刻接過論文看了起來。
古茲密特和約翰先生則靜靜等候在一旁,誰也沒說話。
雖然他倆都能算是目前西方知名的物理學家,但面前的這位中年人與他們想必同樣不遑多讓。
某種意義上來說。
這個叫做默里·蓋爾曼的“晚輩”,甚至要比他倆更強!
當然了。
這里的強不是指能力,而是指潛力。
14歲考入耶魯。
24歲提出奇異量子數概念。
26歲的時候便成為了加州理工學院最年輕的終身教授
如今方才32歲的蓋爾曼已經在理論物理學界初露鋒芒,很多人都將他視為了量子場論的下一代掌門。
接過論文后。
蓋爾曼便開始認真的看起了內容。
論文剛開始提及的八重法先是令他神色一喜。
這可是蓋爾曼相當自豪的一個理論,并且直到今年才被他正式歸納成了一個強作用對稱性的理論。
在這篇論文的開頭能看到自己的研究成果,對于任何一個科學家而言顯然都是值得欣慰的事兒。
但很快。
隨著閱讀內容的深入。
蓋爾曼的表情也如同早先的古茲密特一樣,每隔數秒鐘,臉上的沉重便會凝重一分。
“末態超子.”
“噴柱現象.”
“U(1)局域對稱性的協變過程”
“自發破缺相”
30多頁的論文蓋爾曼看了足足有一個小時,方才意猶未盡的吐出一口濁氣。
看著有些神游物外的蓋爾曼,古茲密特下意識與約翰對視了一眼,問道:
“默里,你覺得這篇論文寫的怎么樣?”
古茲密特的這句話像是一記重錘,瞬間將蓋爾曼的心緒拉回了現實。
咕嚕——
只見他重重咽了口唾沫,說道:
“古茲密特先生,借用當年趙忠堯先生教過我的一句華夏語來描述就是.”
“如同撥云見日,令我茅塞頓開。”
接著不等古茲密特開口,蓋爾曼便飛快的說道:
“不瞞您說,古茲密特先生,我從去年開始便一直在思考基礎模型的一些問題。”
“比如我在提出SU(3)八重法理論時,跳過了基礎表示3,這一點一直讓我感到不安。”
“因為它是推導其他表示的基礎表示,應當有物理意義——對基礎表示最邏輯的解釋是它應當相應于一種基本粒子的三重態,而其他粒子均可由它構造出來。”
“可是我一直找不到已知的粒子來填補它,但如今看到這篇論文我才意識到分數電荷其實也是可行的。”
說到這里。
蓋爾曼又忍不住看了眼手中的論文。
基礎表示3。
這算是蓋爾曼這些年的執念之一了。
了解物理史的同學應該都知道。
早在1949年。
費米和楊振寧曾提出π介子是由核子反核子組成的假說,認為核子是更基本的粒子,以解釋其他一些粒子的組成。
但該理論不能解釋奇異粒子的組成,因此并沒有被廣泛接受。
1956年。
霓虹物理學家坂田昌一進一步提出了下一層次的基本粒子為p,n,Λ,也就是坂田模型。
坂田模型可以很好地解釋各種介子的組成,但在解釋重子組成時遇到了困難,如不能排除自然界中不存在的pnΛ粒子(S1)。
蓋爾曼則在以上兩者的基礎上用楊米爾斯理論來描述強相互作用,了解李群后意識到他所研究的八個生成元相應于SU(3)群,于是便決定從這里進行入手。
但如此一來。
一個新問題就出現了:
SU(3)群的基礎表示為3維,坂田曾用這個表示來代表三個粒子(p,n,Λ)。
蓋爾曼通過研究并不相信這三個粒子是基本粒子,但他也不能確定這個基礎表示應當是什么。
但他又不愿放棄SU(3)對稱性,于是便簡單地跳過這個基礎表示轉向了下一個方向,即8維表示。
他發現自旋為1/2,宇稱為正的8個重子正好適合他的八重法方案。
所以蓋爾曼由此提出了八重法,并且隨著Ω粒子的發現正式被廣泛接受。
但那個被跳過的基礎表示3,卻一直像一根刺卡在了蓋爾曼心頭。
寢食難安倒不至于,但確實經常牽扯了他的大量心神。
但如今隨著這篇論文的出現,蓋爾曼忽然發現了一個新世界。
論文中提到了一個‘靴帶方法’,引入了同位旋對稱性,如此一來就讓分數電荷存在了物理上的可能性。
也就是在ν1/3的時候,平均每一個電子分到三個磁通。
這種時候,磁通和電子的搭配有很多可能性。
從體系能量最低的角度來考慮,應該是一個電子分到三個磁通。
不夸張的說。
在看到這個理論的時候,蓋爾曼世界都變亮了。
同時那個所謂的元強子模型除了物理現象、數學推導極其完美之外,在個人感官上也相當符合蓋爾曼的口味。
當然了。
如果徐云此時能夠看透蓋爾曼的內心想法,多半會有些無奈的攤一攤手。
符合蓋爾曼口味.
這幾乎是一種必然好吧。
徐云和趙忠堯所優化出來的元強子模型,其中有很多靈感都來自蓋爾曼提出的夸克模型呢。
這相當于你穿越到2006年給辰東看《遮天》,他不喜歡才怪呢。
“對了。”
隨后蓋爾曼忽然想到了什么,迫切的對古茲密特問道:
“古茲密特先生,這是哪個實驗室寫出來的論文?”
“加州理工?巴達維亞?勞倫斯伯克利?還是德國的海森堡先生帶領的CERN?”
古茲密特在給蓋爾曼論文的時候特意斂去了有著作家署名的封面,因此蓋爾曼雖然看完了論文內容,但卻不知道論文的作者是誰。
此時他嘴里冒出的這幾個名字都是當世的頂尖實驗室,內中大多都坐鎮著一位或者數位頂尖的大佬。
比如加州理工目前的理論物理當家人是理查德·費曼,再過四年后的諾貝爾獎得主。
在徐云穿越的那個年代,《費曼物理學講義》搞理論物理的幾乎人手一套。
巴達維亞嘛.
則是未來費米實驗室的前身。
也就是將來海對面最大、全球第二大的高能物理實驗室,1955年諾獎得主波利卡普·庫施目前便供職于此。
剩下的勞倫斯伯克利和CERN也都是個頂個的頭牌機構,其中有些大佬連蓋爾曼都要抬頭仰望。
在蓋爾曼想來。
如果說有誰能夠寫出這種論文,那么答案必然是這幾者之一。
但很快令他面露愕然的是。
古茲密特卻堅定的搖了搖頭,否決了他的猜測:
“默里先生,你猜錯了,論文的編纂者并不是你提到的這些機構。”
“事實上,這篇論文的作者是華夏人。”
“華夏人?”
蓋爾曼頓時一怔,嘴里下意識脫口了一個人名:
“難道是楊?或者李?”
蓋爾曼口中的楊和李指的自然便是楊振寧和李政道,現今海對面物理學界最出名的兩位華夏人。
然而在蓋爾曼的注視下。
古茲密特再次給出了一個否定的回復:
“不,是華夏本土的華夏人唔,或許還要加上一頭驢。”