最近我们对于原子核的相互作用玻色子模型的理解有了根本性的改变，这是一件有些刺激又难以理解的事情，也伴随着一些困惑。相互作用玻色子模型是1975年由Arima和Iachello提出的一个代数模型，至今快50年了。该模型是公认的达到了诺贝尔奖级别的学术成果，现在看来还有很大的未知之处，我们居然依然不清楚，以前所知道的其实仅仅是这个模型的一个小部分。这个模型没有获得诺贝尔奖是非常让人遗憾的。利用群论的代数方法在处理微观量子系统的时候是极其重要的，但是现在看来它的重要性还没有被我们充分的理解。对于这个模型的新理解就我现在的认知发生在了三个层面上。

     一 相互作用玻色子模型的层面

    新的工作是在相互作用玻色子模型的理念下，考虑了一个新的哈密顿量。相互作用玻色子模型的核心理念是，两位创立者意识到原子核的集体激发态构成了玻色子SU（6）群的表示。一个复杂的质子中子强相互作用的费米子系统居然可以用一个相互作用的玻色子系统来表示，这真的是不可思议的观念上的跨越。这个想法简明直接，有了这个想法后边的工作几乎就直接出来了。如果考虑到原子核的基层机制是量子色动力学，基本自由度是夸克和胶子，这个结果就更不可思议。原子核具有难以想象的多层结构，犹如洋葱一样，一层一层，每一层实际上都可以用来解释原子核的性质。

    他们讨论了一个简单的哈密顿量，符合以前的原子核结构的实验，也符合一般构造哈密顿的思路，这个哈密顿量于是就被讨论了四十多年。从数学上，是因为SU(6)群有三个约化极限，于是有三种典型核，代表着三种形状，球形，长椭球形和γ无关的类型，并且可以讨论其中的彼此形状间的量子相变。

    这样的想法，简单而美好，看不出任何问题。实验上似乎也是如此。

    理论上的冲突来自于对于扁椭球形的引入。按照已经有的哈密顿量，如果引入这个扁椭球形，它和长椭球就存在一种能谱的镜像的对称性，这样一下子就和实际的情况冲突了。因为这种镜像性，实际的原子核中并不存在。这个问题在开始的时候就让人困惑了。

    最近经过一系列超出意料的拟合，我们意识到，老的哈密顿量形式是不恰当的。新的哈密顿量是该模型中唯一的一种合理的形式，以一种不可思议的方式解释了以前理论解释不了的各种现象，并且更好的解释了以前解释过的现象。

    这说明这个哈密顿量的形式才是正确的，以前的建构方式考虑简单了。过去二十年的实验，也奇特的告诉我们老的观念也出现了问题，而这个哈密顿量与新的核结构观念却是相符的。这真是奇特的变化，这几年我总是让这种变化陷入困惑之中。

    相互作用玻色子模型提出以后，研究者就发现，为了解释非简谐性和刚性三轴，高阶作用是必须的，这一点和壳模型很不一样。在两体的限制下，两个模型是不能直接相关的。如何理解高阶作用，是一个重要的问题，直到最近我们才合理的解决了这个问题。最后的结果，是否定了以前的模型形式。

     二 核结构的层面

    如果仅仅是一个模型哈密顿量，这只是一个有趣的研究。过去二十年，核结构的实验研究进一步拉开了理论和实验之间的距离，这和粒子物理学的研究形成了鲜明的对比。粒子物理学虽然有问题，但是实验上的冲突很少，甚至说不确定有冲突，可能仅仅是计算的问题。但是核结构，这种冲突是非常严重的，不管是定量的，还是定性的。实际上，不管是低能的核结构，还是高能的核物质实验方面的研究，似乎都存在理论无法很好理解实验的问题。而且一些实验和理论的工作，似乎展示了非常不可思议的一面。从当下的情况来看，对于核物质层面的研究是不充分的，理解也是不到位的。即使是以为理解最好的核结构方面，现在也是问题很多，错漏百出。可以预见，未来五十年，在核物质的层面上会有一个理解上的大飞跃。

     过去二十年，核结构的实验方面发现了一些和以前理解相冲突的方面。系统性的偏差尤其重要，也就是说一些细节的东西超出了预期。这里边最重要的实验结果，就是实验不支持坚持了七十年的关于球形核的观点。这个事情从根本上值得做理论的来深思。如果这些核不是球形的，那么又是什么呢？如何来理解呢？此外，B(E2)反常现象非常的突兀，就好像地球上来了外星人，这几个原子核和其它的原子核实在是太不一样了，超出了已有的经验。当然还有其他的不足，不过还不够系统。

     新的相互作用玻色子模型的哈密顿量对这些新的反常结果都给出了解释，而且对于已经有的原子核的激发态给出了更好的拟合，这说明该哈密顿量是正确的描述，最起码接近了正确的认识。这是非常奇特的。一方面，这个哈密顿量有很多高阶作用，所以看起来不是很好看，特别是做其它模型的研究者看起来不是很喜欢。但是这个模型现在看来非常有效，而且内在的建构存在完美的一致性，所以可以相信它是正确的，比以前的模型更正确。

    自从发现了这个形式以后，我就变得更加不安，担心做了错误的东西。可是当一个个计算结果出来以后，超出想象的和实验的数据相符的时候，你就只会剩下激动了。“世界是微妙的，但是没有恶意。”

    新模型是唯一和新实验一致的理论，这是它美妙而且值得进一步研究的品质。所以，如何从这个模型获得的经验来理解其他的模型就变得非常有意义。核结构理论看来存在一对双胞胎，看起来很像，但是在细节方面并不一致。这需要仔细的探讨。从单粒子势，壳模型，几何模型到能量密度泛函，到微观的格点QCD都需要重新的思考。一个理论是现有的，可以描述原子核的刚性的性质，但是对于细节不敏感。另一个是新理论，会给出大量的细节。

    我相信，这样一种奇特的新发现，必将彻底改变我们对于核结构，甚至QCD的最终理解。

     三 相变的普适机制的层面

     在新模型中，有一些数学的东西和结论超出想象，起码在我知道的物理中，这些结论看起来非常的古怪。在我开始研究相互作用玻色子模型的时候，就是研究这个模型的量子相变。由于原子核的核子数量是有限的，所以描述的是有限粒子系统的量子相变。这虽然看起来很有意思，但是并没有太大的新意，一方面在二十多年前，这方面就已经研究了，另一方面，粒子数有限的时候，是一个弱化的粒子数无限的情况，看不出太多新的东西出来。

     但是在新模型中，这一点完全不同。

     长久以来我们用对称性来标记物质的相，当发生相变的时候，对称性会变化。过去三十年，这样的想法出现了变化，比如拓扑绝缘体，对称性一样的时候也可以有不同的相，但是拓扑结构不同。

     在原子核这样的有限粒子系统中，这个事情比想象的更加奇特。 在新模型中，原子核的形变来自于SU(3)对称性，可以描述各种四极矩形变，比如长椭球、扁椭球、三轴刚性等。老的观念认为SU(3)对称性只能描述长椭球。这是一个根本性的观念上的变化，但是问题也出来了。

     一是同一种对称性可以描述不同的相，为什么？在数学上，是因为不同的表示。这就更奇怪了，为什么不同的表示，会有不同的相呢？对很多人来说，这可能真是第一次听说。

     二是，有限粒子系统中就会出现一阶相变，虽然在真实的系统中，由于存在另一个作用量，单纯的该情况不应该存在，但是也已经隐含了。为什么呢？特别是最近我们发现，一类相变在有限粒子的时候，会出现不同的形状，而到了粒子数无穷的时候，会出现二阶相变，导致对称性破却，这是一种完全不同的对称性破缺的机制。让人惊奇。

     由量子色动力学支配的核物质世界，看来存在我们并不清楚的基础机制。从现有的新模型出发，也许能够帮助我们揭开许多新的奥秘。