11.弦论简史（二）

彼得·沃特  著

左 芬   译

到了1960年代中期，丘也把这一靴襻想法刻划为核民主：没有哪种粒子被认定是基本的，并且所有粒子都被看成彼此的复合物。这一民主制是建立起来反对量子场论中的贵族制的，在那儿存在基本粒子，就是对应于理论中场的量子的那些粒子。在1960年代中期的伯克利大家肯定不想守护贵族制，而诋毁民主制。到了那个时候，夸克模型已经在分类强相互作用粒子方面取得了大量成就，并且对丘的想法构成了一种挑战，因为它是基于夸克是基本的，而其他粒子都是它们的复合物这一图像。1966年，在他的一本关于S-矩阵的书临近末尾的地方，丘问道：

既然没有强相互作用贵族的任何实验证据，为什么一种完全的核民主概念会被抵制呢？换句话说，为什么夸克在某些圈子里如此流行呢？ (Chew, 1966, 页 95)

不久之后他部分地回答了自己的问题：

核社会中一个由动力学支配而没有基本粒子的民主结构不被某些人喜欢的第三个理由是，它给物理学家们带来了很大的麻烦。我们必须等待全新的分析技巧被发明后，这一状况才有望被彻底理解。

这相当于在说这一理论其实并不像预期的那样有效。戴维·格罗斯，那时丘在伯克利的一个学生，回忆起在1966年听一个演讲时，他最终认识到靴襻程式“与其说是一种理论，倒更像一种冗辞” (Gross, 1996)。

现在回想起来，S-矩阵理论不过是从一种量子场论计算出来S-矩阵所具有的一些一般性质的刻画。众所周知，存在很多自洽的量子场论，特别是许多QCD的变体看起来都是自洽的，因此存在许多强相互作用理论，全都有着不同的S-矩阵。靴襻程式希望以某种方式得出一种唯一自洽的S-矩阵不过是一厢情愿罢了。

除了涉及基本粒子，夸克模型的成功还在很大程度上归因于SU(3)对称群及其表示的数学开发。核民主的信徒们不仅在基本场的问题失败了，在对称性是一种基本原理这一观念上也同样如此。前面丘的引文来自他的书《贵族或民主；对称性对动力学》中的一节，在书中他试图论证对称性与基本定律的关系是非常遥远的。对他来说，基本定律就是支配了理论动力学的S-矩阵的假定性质，而与群或者表示没有任何关系。费曼曾就追随对称性和动力学的这两大阵营的分裂发表评论，并在谈及S-矩阵理论对色散关系的偏爱时有意调侃道：

有两类粒子理论家：那些汇聚成群的，和那些四散开去的。 (Pickering, 1989)

S-矩阵理论的主导性是国际性的，或许在苏联比在伯克利人民共和国更加强烈。据格罗斯所言：

在伯克利跟在苏联一样，S-矩阵是至高无上的，于是对场论一无所知的一代年轻理论家被培养起来了。甚至在平静一些的东海岸，S-矩阵理论也席卷了整个领域。 (Gross, 1996)

进入1970年代后，S-矩阵程式仍然被丘和其他人所追随着。随着伯克利的政治残留土崩瓦解，许多人转向东方和新纪元教派，S-矩阵的追随者们也停止谈论民主制，一些人开始留心东方哲学。物理学家菲杰弗·卡普拉在1966年获得博士学位，那时他与沃尔特·瑟林在维也纳一起工作，但到了1970年代早期已经转向东方宗教，并在那儿找到了与S-矩阵理论的深刻联系。他的《物理学之“道”》（The Tao of Physics）一书在1975年首次出版，其中全面比较了西方的对称性观念与他视为东方观点的关于万物之间的动力学关联。 (Capra, 1975) 例如：

在粒子世界发现的对称性模式让许多物理学家相信这些模式反映了大自然的基本定律。在过去15年间，人们尽了很大努力去寻找终极的“基本对称性”，以涵盖所有已知粒子，从而“解释”物质的结构。这一目标反映了承继于古希腊人并贯穿许多个世纪所养成的一种哲学态度。对称性，连同几何，在希腊科学、哲学以及艺术中扮演着重要的角色，在其中被等同于美丽，和谐与完善……

东方哲学对待对称性的态度与古希腊人截然相反。远东地区的神秘主义传统频繁使用对称的模式作为象征或冥想图案，但对称性概念似乎在他们的哲学中并没有扮演什么重要的角色。跟几何一样，它被认为是精神的构想，而并非自然的性质，因而不具有根本的重要性……

于是，粒子物理中对基本对称性的探索看起来是我们的希腊传统的一部分，并且在某种程度上与现代科学中开始呈现出来的一般世界观并不相容。此外，强调对称性并非粒子物理的唯一视角。与“静态”的对称性方案相反，还存在一种“动力学”的思想学派，它并不将这些模式当作自然的基本性质，而是尝试去将它们理解为亚原子世界的动力学本性和固有关联的一种推论。 (Capra, 1991)

然后卡普拉接下去写了两章说明量子场论的不足和靴襻哲学的奇妙之处。《物理学之“道”》是在1974年12月完成的，而在此之前一个月，正好是导致标准模型量子场论被戏剧性地证实的十一月革命，不过其含义显然还没有被卡普拉完全理解（正如当时的许多其他人一样）。更加难以理解的是，这本书如今已经再版了很多次，每次卡普拉都把现在已完全过时的物理原封不动，只是加入了新的前言和后记一本正经地否认已经发生的一切。1983年的第二版的前言声称：

让我感到很满意的是，在近期的这些进展中，没有一项推翻了我七年前所写的任何内容。事实上，它们中的大多数在最初的版本中就已经被预料到了， (Capra, 1991, 页 9)

一种跟现实毫无关联的表述，因为在1983年标准模型已经在物理学界差不多被普遍接受了，而靴襻理论已经是一种死去的想法。后记中包含了更加匪夷所思和违背事实的论断，例如“QCD在描述涉及强相互作用粒子的过程时并不是非常成功”。 (Capra, 1991, 页 315) 在写于1991年的第三版前言中，卡普拉带着对丘的崇拜说他：

跟海森堡和量子物理其他伟大的创立者不属于同一代人，但我深信未来的科学史会判定他对二十世纪物理学的贡献跟这些人一样意义重大……

丘迈出了二十世纪物理学第三次进化的一步。他的粒子靴襻理论将量子力学与相对论统一了起来，并代表着与基础科学的完全西方化方法的一种彻底决裂。 (Capra, 1991, 页 327)

哪怕是现在，你会发现卡普拉的书，带着对粒子理论中所发生的一切的否认，在每个大书店都卖得很好。同类型的其他书也加入了进来，最突出的是盖瑞·祖卡夫的《起舞中的物理大师们》（The Dancing Wu-Li Masters）。靴襻哲学尽管作为一种物理理论已经完全失败了，却作为一种尴尬的新纪元教派的一部分继续存在着，以丘为其一直以来的古鲁[1]，而拒绝承认所发生的一切。

[1] 译注：指印度教等宗教的宗师或领袖。

Bibliography

Capra, F. (1975). The Tao of Physics.   Shambhala.

Capra, F. (1991). The Tao of Physics,   Third Edition. Shambhala.

Chew, G. (1966). The Analytic S   Matrix: A Basis for Nuclear Democracy . Benjamin.

Gross, D. (1996). Asymptotic Freedom,   Confinement and QCD. In H. Newmann, & T. Ypsilantis, History of   Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics. Plenum Press.

Pickering, A. (1989). From Field Theory   to Phenomenology: The History of Dispersion Relations. In L. Brown, M.   Dresden, & L. Hoddeson, Pions to Quarks: Particle Physics in the   1950s. Cambridge.