1.6.2 2.杨—米尔斯理论
2.杨—米尔斯理论

在布鲁克海文国家实验室,还有个更年轻的物理学者和杨振宁同在一个办公室,他叫罗伯特·米尔斯,生于新泽西州(普林斯顿所在的州),是哥伦比亚大学的博士研究生。杨振宁决定重新研究规范场理论以后,把想法告诉了米尔斯,结果这个想法引起了米尔斯的极大兴趣。就这样,两人一拍即合,共同研究起规范场理论来。之后的几个月,两人就在办公室反复地讨论、计算,让杨振宁感到兴奋的是,之前他独自研究时碰到的问题在现在的合作中慢慢有了解决之道。

杨振宁对规范场研究的关键性思路都是对的,但是有几处计算总是会得到越来越复杂的结果,导致最后失败。年轻的米尔斯在量子电动力学方面的基础很扎实,在计算表达式方面也有些天赋,他针对理论中存在的问题提出了一些建设性的建议,杨振宁顿时觉得轻松多了。

一九五四年二月份的时候,两人的理论完成了,这就是后来大名鼎鼎的杨—米尔斯理论,也叫非阿贝尔规范场理论。当然,此时的理论还不能被冠以大名,因为它根本没被发表,也没受到什么关注,更不用说得到认同了。此时的杨振宁很纠结发不发表的问题,因为他们的理论并不完美,虽然他们得到了一个漂亮的公式,但是当他们把理论应用到强相互作用上时,会发现规范场粒子的质量是零!我们不用知道强相互作用是什么,也不用去理解规范场粒子的概念,但要知道,这个问题是他们理论中一个重大甚至是致命的缺陷,因为从物理学观点来看,这些粒子不可能没有质量。

二月下旬的时候,杨振宁收到一封信,信是奥本海默寄来的。因为杨振宁已经离开普林斯顿高等研究所大半年了,奥本海默想请他回去对现在的工作作一个汇报。就这样,杨振宁回到普林斯顿,就规范场理论作了个演讲。不过,对他的规范场理论感兴趣的只有一个人——沃尔夫冈·泡利。泡利在一九四五年就获得了诺贝尔物理学奖,是一位连爱因斯坦都赞不绝口的科学家,当时他也在普林斯顿高等研究所做访问教授。这泡利在学术上是个天才,但是为人有些刻薄,说话非常尖锐。

演讲前,杨振宁拿起粉笔在黑板上写起公式,结果还没写完,泡利就发话了:“这个场的质量是什么?”

刚才我们提到,杨振宁把理论运用到强相互作用上时,会发现规范场粒子质量为零,这正是他们理论中的重大缺陷。泡利之所以这么问,是因为在杨振宁和米尔斯合作之前,他就研究过这个理论了,杨振宁碰到的问题他也碰到了,所以他深知理论中的难处,这一问简直是一针见血、切中要害。

杨振宁有些尴尬,愣了一会回答道:“我不知道!”然后就避开泡利的问题讲下去,但是没过多久,泡利又问起了这个问题。杨振宁避无可避,只好摇摇头解释道:“这个问题很复杂,我和米尔斯研究过,但是暂时还没得出确切的结论!”

“这可不是一个充分的托词!”泡利打断杨振宁,显然对他的回答很不满意。杨振宁对泡利的表现有些吃惊,但他也知道自己的回答很不好,于是愣了几分钟后他就坐了下来,没有继续讲了。这下就不光杨振宁尴尬了,在座的所有人都觉得尴尬,泡利也有点不好意思了,一时间大家都没有说话。过了好一会儿,奥本海默站出来说:“嗯……还是让杨振宁继续讲吧!”大家都要杨振宁接着讲,杨振宁只好带着满脸尴尬走上台去,泡利也闭了嘴不再提任何问题了。

这次演讲显然算不上愉快,报告结束后也没发生什么事,因为除了泡利以外,其他人对这套理论普遍兴趣不大。唯一给杨振宁留下印象的就是演讲完的第二天,泡利给了他一张便条,上面写着:亲爱的杨,很抱歉,听了你的报告,我无法再跟你谈些什么。祝你好运!