无穷大谜题_[美]弗兰克·克洛斯著，赵强译_9787567577541

一切都始于无穷大的谜题。求解答案中出现的无穷大对物理学家来说是一个难题，这代表着理论的失败。令人沮丧的是，在20世纪30年代杰出工作的高峰量子电动力学（QED）这一伟大理论的应用之中，无穷大不断出现。到20世纪50年代，这个困境的解决方案引发了三十年极富创意的研究活动，这个过程伴随着物理学家们寻求统一自然界的三种基本作用力电磁力、弱作用力和强作用力所做的努力。

为解决无穷大谜题和统一基本相互作用力而进行探索的历史故事。《无穷大谜题》作者弗兰克·克洛斯是一位粒子物理学家，他本人见证了这个物理学黄金时代的后半部分，在书中刻画出了科研竞争中的人性方面。无论在科学上还是对个人而言，研究无穷大谜题的回报相当之高。解决这些问题的意义都很重大，带来的是诺贝尔奖和永恒的荣耀。书中的人物包括许多20世纪后期伟大的物理学家：温伯格，萨拉姆，特霍夫特，沃德，希格斯，等等。克洛斯的叙述展示了超群的智力、僵局、个性、政治以及相当的运气在取得物理学重大突破的过程中是如何发挥了各自的作用，而正是这些重大突破为欧洲核子中心（CERN）进行的实验奠定了基础。

泰尼.韦尔特曼是一个特立独行的人：性格直率，且从不回避争议。在别人要么半途而废，要么根本就怯于尝试的时候，他的勇往直前给他带来了成功。可以说，正是这个性格将他送上了通往诺贝尔物理学奖的道路。他成功的另一部分原因则是很幸运地拥有一个学生，这个学生的天才之处在于运用韦尔特曼所铸造的工具构建了一个杰出的理论。
　　韦尔特曼和他的门生赫拉德·特霍夫特有着天壤之别。韦尔特曼体魄高大，胡须浓密，嘴里经常叼着一根雪茄，或者在作报告的时候挥舞夹着雪茄的手。当他把某些竞争对手的工作斥之为胡扯或者垃圾的时候，他那近乎完美的英语会带着荷兰语元音的共鸣。这种口无遮拦的作风，再加上他对如何从事科研所持有的根深蒂固的信念很容易令人误解，便掩盖住了他敏感而体贴的性格。他的呢称泰尼是马丁努斯的简称，①考虑到他的体魄，这个昵称听起来有点搞笑。
　　特霍夫特相比之下身材瘦小，头发稀疏，衣冠楚楚地穿着西装打着领带，留着小胡子。这样的形象使他很容易被误认为是一名英国乡村医生或者一名会计。②在我们的讨论中我总有一种感觉，似乎他早已知道我要告诉他的事情，而他只不过是在礼貌地等着听一点儿新奇的东西。他开腔说话的时候，轻声细语之中带着真正的力量，还有一点儿干巴巴的幽默感，让人觉得他所说的毋庸置疑都是正确的。
　　这两个人四十年前的相遇注定将改变物理学的世界。然而，作为老师的韦尔特曼如今和自己的学生特霍夫特却已经渐行渐远，虽然他的思想使得他的明星学生创造了传世之作。在韦尔特曼写的关于粒子物理的书中，特霍夫特的出现仅限于一张照片和几行文字。他把特霍夫特的突破描述为一项精彩的工作，他对此在当时极为欣喜，这看上去挺令人费解。当韦尔特曼在1971年自豪地把他年轻的大师介绍给世人的时候，他们那时的关系正十分亲近和谐。无穷大之谜约半个世纪前，也就是在古希腊哲学家们首次构想出原子这个概念的两千多年后，人们发现作为物质基本组成部分的原子是由更加小的粒子所构成，即原子核和电子，重的原子核位于原子的中心，电子很轻，远远地围绕原子核作旋转运动。
　　原子核能的巨大威力在日本广岛原子弹爆炸中得以展现，这之后，理解原子核的性质以及在其中起着控制作用的神秘力量便成为当时科学研究的新前沿。那时，人们已经清楚地知道原子核本身具有迷宫一般的结构，但令人惊讶的是，科学家们观察原子核的距离越近，它看上去就越复杂。更有甚者，实验观测发现，作为来自外太空的宇宙射线撞击我们头顶上大气层的结果，许多奇异的粒子从天空倾泻而下，它们类似于在地球上发现的粒子，却有着不同的行为方式。地面实验室里的科学家们未曾想到过的这些外来的物质形式，正在改变着我们对自然界的整体认识。任何想要描述宇宙的理论都必须对其给出解释。
　　在这段时期，物理学界掀起了追求重大突破的克朗代克淘金热。一些高能物理理论学者试图占据一席之地，他们把半吊子的研究成果发表在毫无名气的期刊上。这样做的逻辑似乎是，如果你的想法到头来证明是错的，那么没有几个人会留意，这篇论文会悄无声息地被遗忘。然而，如果以后有实验证明你的想法是对的，到时候你就可以向世人重新提起你的论文并且宣称优先权。
　　在这个狂热期里，始终有一个突出的问题得不到解决，这就是我称之为无穷大谜题的问题。当时物理学界有三个伟大的理论：19世纪麦克斯韦的电磁理论、1905年爱因斯坦的狭义相对论和20世纪20年代发展起来的量子力学，它们分别作出了许多意义深远的预言，并且最终都被证明完全正确。比如，将光描述成具有恒定速度的电磁波；质量转化为能量的质能方程E=mc2，其中c是光速；通过对原子美丽光谱的定量描述来解释原子结构的稳定性，等等。在20世纪30年代，这些理论的统一产生了描述电磁作用力，以及光与原子相互作用的完整理论量子电动力学（QED）。

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