不管实际的原子核是什么样子的，球形都是我们讨论原子核形状的出发点。原子核会有一个形状，这是一个很容易就会有的结论。只不过，由于原子核本身是多核子强作用的量子系统，所以这个形状和经典物体的形状会有区别，这种区别是我们研究原子核的兴趣之一。经典的形状和量子的形状究竟会有多大的差距呢？虽然原子核物理研究了很多年，但是这种区分并没有成为真正在意的问题。我们只是知道差别很大。比如经典的球形是会转动的，但是量子客体如果是球形的，转动就没有了意义。

       把形状纳入原子核成为一个专门的概念，这里边几何模型起到了很大的作用。在这个模型中，球形是最简单的解。对于原子核来说，自身的内禀的形变（四极形变）会有两个重要的量来描述。一个是β，描述的是椭球形偏离球形的程度，一个是γ，描述的是三轴形变偏离椭球的程度，如下图。（取自2010年近代物理评论《原子核形状的量子相变》）

       经典的形状是完全确定的。对于原子核这样的量子客体，形状可以叠加，这些量都可以出现涨落。所以经典的形状概念是我们思考问题的出发点，但是真正的形状可能想起来都很困难，它是不确定的。如果涨落很小，我们认为这个形状是刚性的。比如传统理解的球形是真正刚性的。因为一般我们认为原子核的低能激发是形状非常小的变化的结果。如果体积不变，球形自己很难变化。如果变化了，就是激发的状态了。

        至今我们完全确认的是刚性的长椭球的存在（还有争议的可能是它的激发模式）。不管是理论还是实验似乎都符合的很好。正是这个工作被授予了诺贝尔奖。几何模型的想法，就是把几何变量当作动力学变量进行求解，这种想法获得了极大的成功。这个工作本质上和量子引力是相似的，都是把几何变量量子化。但是当涨落很大的时候，如何确定经典的形状我们并没有可信的操作。

        我们当下对于核结构的形状的理解，包括教材里边，都是从球形核开始讨论的，然后是长椭球核，然后才是其它的形状。球形负责的是振动的模式，长椭球给出了转动的模式，我们一直以来就是这么想的。如果球形核的观念出了问题，本质上就是我们对于原子核的振动的理解出现了问题，这是超出想象的。

       粒子物理的新物理是在更深层次上的物理结构，标准模型是它的低能近似。发现新物理不会改变我们当下对粒子物理的理解。但是今天的核结构新物理的出现，非常有可能彻底改变我们对于核结构的基本概念的许多理解。这种事情在物理学中是非常少见的，和行星的天文学革命非常类似。科学革命有两大类。一类是进入新的研究领域，老的研究观念不好使了。一类是这个研究领域发展到一定的程度，发现原来的想法真的是有问题甚至是错误的。这种情况除了科学诞生之初，现在已经很少见了。

       如何理解原子核的振动，我们可能需要新的角度。在几何模型中，典型的解除了球形、长椭球，还存在一类算起来很简单的解，就是γ无关的原子核。这个模型中不存在γ自由度。虽然算起来比较简单，但是理解起来就真的非常困难了。长椭球的γ是0度，扁椭球的γ是60度。中间的γ度是三轴形变。所以如果γ是不确定的，这个核是上边图中所有可能形状的叠加。你能想出来这个形状么？

       这种解是γ完全不确定的。我们把任何γ不确定程度很大的核都称为γ软的。举一个简单地例子，一个长椭球和一个扁椭球叠加的形状，一定是γ软的。这里边我们要区分形状共存和形状叠加。前一个指的是原子核具有不同的形状。后一个指的是原子核的形状本身同时包含了很多不同的形状。一个长椭球和一个扁椭球叠加，这在量子力学中理解起来很容易，但是从几何模型来说就非常难做了。

        之所以考虑γ软核，就是因为它虽然也有振动，但是它的转动的部分非常有启发，和球形核的振动部分，实际上是非常像的。Garrett等在否决球形核之后，就认为这类核应该是γ软的。只不过我们平常知道的γ软核的激发谱和他们的发现还是差别很大。

        （请看下回继续）