16.红色卡玛洛
《乔治》(George)杂志过去曾经有个题为“目击证人”的专题报道,刊登30年前一些重要时刻所发生的事情的简要报道。不知什么原因,1997年该杂志的编辑发现,我的第一篇关于电弱理论的文章是1967年写的,于是他们约我写一篇短文,讲述我是怎样开始做这项工作的。《乔治》这本华而不实的杂志中登满了各种时髦广告,我从没想过要给这类杂志撰稿,可是它的稿费比我所得到过的都要高,因此我暂且收敛清高的本性而写成下文。在《乔治》杂志编辑人员的大力协助之下,我们顺利完成了关于我的电弱理论工作的完整报道。
等印出来时,这篇文章正好印在杂志中一则丽诗加邦香水广告的背面。这则广告是用带香味的墨水印刷的,所以读过这篇文章最初版本的人都记得那种带麝香味的好闻的香味,而结果哈佛大学出版社明智地决定不再费力去复制。
1764年10月15日,吉本(Edward Gibbon)在聆听赤脚的僧侣们在罗马国会大厦的遗迹上吟诵晚祷时,构想出要写罗马帝国的衰落与毁灭的历史。我希望自己所说的我的工作背景也那么吸引人。那是在马萨诸塞的剑桥大学,当时我正开着我的红色卡玛洛,在驶向我在麻省理工学院物理系的办公室的途中,我忽然有了关于这项我最著名的工作的想法。
我感到身体有些虚弱。一年前我辞去了在伯克利的固定教授职位,这样能让我妻子在哈佛法律学校学习。我们刚刚经历过从剑桥租的房子搬向另一处的搬迁的劳损,我也接手负责送女儿上幼儿园,带她去操场玩等诸如此类的事情。更重要的是,我还沉醉于做我的理论物理学家的工作。
和其他理论家一样,我做工作只用笔和纸,力图对复杂现象做出简单的解释。我们的理论是否真实地描述了现实世界,这留给实验物理学家来确定。探究用数学思想来解释关于自然的一些事情,最初正是这种机会将我们引入理论物理学领域。物理学家所谓的强相互用就是原子核内使粒子束缚在一起的那种力,在这以前两年,我对这方面的理解已经取得了进展。我的一些计算甚至还得到了一些实验的证实。可如今这些思想看起来会导致毫无价值的东西。那年秋天我摆弄的强相互作用的新理论意味着,高能核物理的粒子之一应该根本就没有质量,可是已经了解到这种粒子实际却非常重。在物理学游戏中,无法对已知是错误的东西先做预言。
通常,当你遇到一桩像这样自相矛盾的事情时,坐在书桌前做计算帮不了什么忙,你只能在这一循环里绕来绕去。而有时真正能有助于你的是坐在公园的长椅上看女儿在沙池中玩堆沙游戏,而把这个问题留在你的潜意识里。
这个问题已在我的大脑里酝酿了几个星期,在去麻省理工学院的路上(我能记得的最接近的日子是1967年10月2日),我突然意识到我所一直在做的这类理论并没有错。我得到了正确的解答,但针对的问题却错了。我所用的数学对强相互作用没有任何益处,但对另一种不同的力即所谓的弱相互作用却给出一种优美的描述。在诸多因素中,这种力就是产生太阳热量的链式核反应中的第一步发生的原因。以前在关于这种力的所有理论中都有自相矛盾之处,可是我突然明白了如何解决这些矛盾。我还认识到,在这个理论中曾使我感到非常棘手的零质量粒子与能感受到强相互作用的重粒子毫无关系;组成光的粒子即光子就是产生电力和磁力的原因,而且其质量确实为零。我认识到,我所想出的这种方法不仅能理解弱相互作用,而且还能把弱力和电磁力统一为从此便冠名的电弱理论。这正是物理学家所钟爱的东西,即看起来几件事情表现不同,却是一种基本现象的不同外表。弱力与电磁力的统一可能不会在医学或者技术上得到应用,可是一旦成功,它将使这个已有一个世纪之久的进程更进一步,从而证明自然是由简单、理性的法则所支配的。
不知不觉地,我安全地到达了办公室,开始把这个理论的细节算出来。以前我总是在某个地方陷入死循环,现在一切都变得非常容易。两个星期以后,我寄了一篇关于电弱理论的短稿给《物理学评论快报》(Physical Review Letters),这是物理学家们广为阅读的一份期刊。
这个理论1971年被证明是自洽的。由该理论预言的一些新效应1973年在实验中被检测到了。到了1978年已很清楚,这些效应的测量与该理论精确地吻合。1979年我荣获了诺贝尔物理学奖,一起获奖的还有格拉肖和萨拉姆,他们也在电弱理论方面独立地做了工作。从那以后我得知,1967年10月我的那篇论文成了基本粒子物理学史上最常引用的论文。
在马萨诸塞住了很多个冬天,我一直继续开我的红色卡玛洛,直到有一个冬天它彻底坏掉为止,不过它再也没能把我带到这么远过。