中學物理課上少不了要做實驗。實驗室的老師總是怕孩子們一不小心搞出啥簍子來。當然啦，物理實驗還是比化學實驗稍微放心一點兒。化學實驗要么怕啥化學藥品出問題。要么怕孩子們毛手毛腳的打碎了燒杯試管之類的。到了大學以后呢。大家都是成年人了。這方面倒是不必擔心了。但是有這么一位，到了實驗室以后，弄不好就劈啪作響。笨手笨腳的?？傄霈F(xiàn)一些不大不小的事故。他在實驗室搞了20個月。不到兩年的時間吧。他是徹底沒信心了。他感覺自己還是不適合做實驗。這人是誰呀？他就是我們都很熟悉的楊振寧。

楊振寧上大學的時候，正是戰(zhàn)火紛飛的年代。他上的是著名的西南聯(lián)大?？箲?zhàn)時期，西南聯(lián)大根本沒有搞復雜實驗的條件。所以他到了美國，就跟著費米搞實驗物理。費米在芝加哥大學。芝加哥大學當時匯集一批物理學的精英。同在芝加哥大學的還有楊振寧的同胞李政道。他倆都是費米的學生。費米教授很忙啊。他因為參與了美國國家的絕密軍事項目。他搞的實驗，外國人是不能參加的。他也就沒法帶著楊振寧做實驗了。正好艾里遜在搞40萬電子伏特的加速器。費米就推薦楊振寧去了艾里遜的門下。艾里遜帶了6個研究生啊。結果，艾里遜的實驗室就傳出一個笑話。楊振寧出現(xiàn)在哪里，哪里就有爆炸。楊振寧搞的非常不順利。他自己也著急啊。回頭論文拿不出來怎么辦啊。這時候，有一個冷眼旁觀的人出手了。此人就是氫彈之父愛德華泰勒。泰勒一直關注著楊振寧。有一天，他就問楊振寧，實驗是不是搞不定啊。楊振寧一臉誠懇。是啊，這事兒搞不定啊。泰勒開口了，“我認為你不必堅持一定要寫一篇實驗論文，你已經(jīng)寫了一篇理論論文，我建議你把它充實一下作為博士論文，我可以做你的導師?！?/span>

要不說泰勒慧眼識才呢，楊振寧真的不適合搞實驗，但是在理論物理方面，那可是一把好手。1949年，楊振寧進入普林斯頓高等研究院進行博士后研究工作，開始同李政道合作。當時的院長奧本海默說，他最喜歡看到的景象，就是楊、李走在普林斯頓草地上。楊振寧剛到普林斯頓的時候，到處找房子住，正好看到個空房子，原來是數(shù)學家外爾搬走了，楊振寧剛好就接著租。楊振寧當時一定不會想到，他不僅僅在租房子上接了外爾的班。學術上也是一樣。1953年，楊振寧去了布魯克海文國家實驗室。這個實驗室那可是名聲在外啊。這個實驗室隸屬美國能源部。這個實驗室誕生了5個諾貝爾獎。你可見它有多厲害。楊振寧在布魯克海文跟另外一個人同一間辦公室，這個人叫米爾斯。當時正是大造加速器的時代，布魯克海文國家實驗室，就在搞加速器。布魯克海文實驗室有當時最大的加速器，能量高達3G電子伏特，它能產生π介子和各種各樣的“奇異粒子”。實驗物理學家們心里可是樂開了花了。到了60年代，好家伙，各種基本粒子有200來個。要么是研究宇宙射線發(fā)現(xiàn)的。要么就是大型對撞機里面撞出來的。理論物理學家可是徹底蒙圈了。哪兒蹦出來這么多基本粒子啊。聽過以往節(jié)目的聽眾可能知道啊。量子力學的研究起點，就是研究電子軌道的問題。主要描述的是電磁相互作用。研究的粒子也是極其有限的。比如電子光子之類的。后來研究原子核。發(fā)現(xiàn)里面還有質子和中子。但是質子和中子并不是基本粒子，他們其實內部還有結構。大型強子對撞機一撞，啥玩意兒都冒出來了。狄拉克開創(chuàng)，費曼、施溫格、朝永振一郎大大向前推進的量子電動力學在處理電磁相互作用的時候那是大顯神威啊?？墒悄脕硖幚砥渌嗷プ饔?，那可就不好使了。比如強相互作用和弱相互作用。一大堆的問題，那就擺在了理論物理學家的面前。

外爾

不管事兒有多少，看上去千頭萬緒。你總要一樁樁一件件的去處理啊。楊振寧就感覺，因該有一種統(tǒng)一的理論來解決現(xiàn)在碰到的問題。楊振寧就把注意力集中到了外爾的工作上。外爾本來是數(shù)學家。人家數(shù)學功底子特別好。他后來在物理學領域內的貢獻也不小。他搞的玩意兒叫做規(guī)范場。就是從對稱性出發(fā)經(jīng)過一番推導，在數(shù)學上自然而然的推導出麥克斯韋的電磁方程。推導的過程很美啊，不僅迷住了外爾，也迷住了楊振寧。在芝加哥大學的時候，楊振寧就下了功夫想把這個思想推廣到強相互作用的領域。后來他到了布魯克海文國家實驗室。眼睜睜的看著一堆的粒子被發(fā)現(xiàn)。可是沒有個合適的理論去解釋。他跟同屋的米爾斯一合計，要啃下這塊硬骨頭。他和米爾斯意識到，這東西的計算，不能像電磁場那樣。需要用不同的算法。一旦開了竅，那就好辦了。后邊的計算就變得比較順利了。后來楊振寧在回憶中說：“我們知道我們挖到寶貝了！”通過兩人合作，他們在《物理評論》上接連發(fā)表了兩篇論文，提出楊-米爾斯規(guī)范場論。

寄出文章之前，1954年的2月，楊振寧應邀到普林斯頓研究院作報告。楊振寧剛往黑板上寫了幾筆。就聽身后有人大聲的問啊。你這個場的質量究竟是多少？楊振寧回頭一看，我的媽呀，怎么是這位啊。當時就嚇得一身冷汗。發(fā)問的這位胖胖的，看上去生活很不健康的樣子。這人正是號稱上帝之鞭的泡利。泡利在此，神仙和妖怪都怕啊。楊振寧只好硬著頭皮回答，現(xiàn)在還不知道?；剡^身去想繼續(xù)在黑板上寫完。泡利不依不饒啊，還在追問，你這個場的質量到底是多少？楊只好支支吾吾地說事情很復雜，泡利聽后便冒出一句他常用的妙語：“這是個很不充分的借口”。鬧的楊振寧下不了臺，非常尷尬。領導奧本海默也在旁邊坐著呢，這會兒起來打圓場啊。泡利你先別問了。先讓他把東西講一遍吧。泡利這才作罷。其實楊振寧想到的東西，泡利早就想到了。其實1953年泡利也做過類似嘗試最后無果而終，沒有寫出相關的動力學場方程。但是泡利提出的質量問題。才是關鍵。規(guī)范理論中的傳播子都是沒有質量的，否則就不能保持規(guī)范不變。這個規(guī)范不變是規(guī)范場的關鍵。電磁規(guī)范場的作用傳播子是光子，光子沒有質量。但是，強相互作用不同于電磁力，電磁力是遠程力，強弱相互作用都是短程力，短程力的傳播粒子一定有質量，這便是泡利當時所提出的問題。果然是因為這個質量的難題，讓規(guī)范理論默默等待了好多年！最后解決這個問題的人，他的名字大家其實也不陌生。關心科技新聞的想必也很耳熟啊，他叫希格斯。這是后話，按下不表。我們大致是編年史。還沒到希格斯出場的時候。

第二天，楊振寧在自己的信箱里面看到一封信，是泡利寫的。信里面提醒楊振寧，薛定諤的一篇文章你看過沒有？那是一篇有關狄拉克電子在引力場時空中運動的相關討論，不過，直到多年后，楊振寧才明白了其中所述的引力場與楊-米爾斯場在幾何上的深刻聯(lián)系，從而促進他在70年代研究規(guī)范場論與纖維叢理論的對應，將數(shù)學和物理的結合推進到一個新的水平。泡利這個上帝之鞭的名號并非浪得虛名的。

當年的楊-米爾斯理論，雖然沒有真正解決強相互作用的問題，但卻構造了一個非阿貝爾規(guī)范場的模型，為所有已知粒子及其相互作用提供了一個框架，后來的弱電統(tǒng)一、強作用、直到標準模型，都是建立在這個基礎上。所以，可以毫不夸張地說：楊-米爾斯規(guī)范理論，對現(xiàn)代理論物理起了“奠基”的作用。

這是楊振寧第一次和上帝之鞭泡利交手啊。楊振寧鬧的很尷尬。但是楊振寧和泡利的第二次交手，那可是大獲全勝啊。這就是他和李政道合作搞的弱相互作用宇稱不守恒。

這個宇稱不守恒到底是啥意思呢？我們都有左右手啊，左手和右手是互為鏡像的。啥意思呢？就是說，從鏡子里看右手，那就跟左手是一樣的。說白了，就是在一個維度上反了一下。除了這種左右對稱的鏡像以外，還有另一種東西，那就是左旋右旋。我們現(xiàn)在的螺絲釘大多數(shù)是右旋的。順時針是擰緊，逆時針是擰松。這叫“右旋”。一般物理學上表述旋轉的時候，都是稱呼手性的。宇稱就是描述波函數(shù)空間反演變換性質的一個內凜的值。要么是1，要么是-1。如果系統(tǒng)總宇稱在反應過程前后保持不變，則謂宇稱守恒，反之則為宇稱不守恒。在1956年之前，物理學家們都堅定地認為宇稱是守恒的，亦即一切物理過程都應該遵循“宇稱守恒定律”。

最開始讓人懷疑到宇稱守恒的是所謂“θ-τ之謎”。物理學家們發(fā)現(xiàn)，當高能質子和原子核碰撞時產生的K介子有兩種完全不同的衰變方式：有時衰變成兩個ρ介子，有時衰變成三個ρ介子。因為ρ介子的內稟宇稱值為-1，所以，在衰變成兩個ρ介子的情況，總宇稱是(-1)²=+1，而衰變成三個ρ介子的情況，總宇稱是(-1)³=-1。物理學家們分析，如果宇稱是守恒的，那么衰變之前的K介子應該是兩種宇稱相反的粒子：偶宇稱的被稱為θ，奇宇稱的被稱為τ。這兩種粒子的其它性質，包括自旋、質量、電荷等等，幾乎完全一樣，因此，人們總懷疑它們就是一種粒子。K介子的衰變屬于弱相互作用，如果把它們（θ和τ）當成是同一種粒子，就必然要否定宇稱守恒，起碼要弱相互作用中的宇稱不是守恒的。

李政道和楊振寧首先深入研究了這個問題，他們查閱了很多有關文獻及實驗資料，發(fā)現(xiàn)在強相互作用及電磁作用中，許多實驗結果以很高的精度證明宇稱守恒，但對弱相互作用卻缺乏強勁的實驗證據(jù)。好像誰也沒說過宇稱是守恒的，大家想當然的以為弱相互作用下的宇稱一定守恒。

1956年6月，李政道與楊振寧在美國《物理評論》上共同發(fā)表《弱相互作用中的宇稱守恒質疑》的論文。認為基本粒子弱相互作用內存在“不守恒”，宣稱θ和τ是兩種完全相同的粒子。

吳健雄和泡利

李政道和楊振寧認識到，要大家承認弱作用的宇稱不守恒，關鍵問題是實驗。他們設計了幾種相關的實驗方法，并且自然地想到了他們的華人同胞，實驗女王吳健雄。吳健雄與李政道同是哥倫比亞大學物理系的教授，是作beta衰變實驗的專家。她非常感興趣做這個關鍵性的實驗，那時正值1956年圣誕假日的前夕，吳健雄本來要和夫婿袁家騮一起去日內瓦參加一個學術會議，再去遠東演講旅行，并回中國家鄉(xiāng)探親。但她實在不愿放棄這個驗證如此重要物理定律的機會，最后決定讓丈夫單獨去旅行，自己留下進行實驗。

1957年1月15日，《物理評論》雜志收到了吳健雄等人實驗證明宇稱不守恒的論文。實驗需要在極低溫(0.01K)的條件下進行。最后的實驗結果顯示明顯不對稱，因而證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。

泡利對宇稱守恒深信不疑，他在 1957 年 1 月 17 給奧地利裔美國物理學家韋斯科夫的信中表示 (著重是原信就有的)： “我不相信上帝是一個弱左撇子， 我準備押很高的賭注……”。泡利說要押很高的賭注。但是他從頭到尾也沒說到底賭多少錢。費曼也堅信宇稱守恒而與人打賭，他倒是真的押了50美金。另外一位著名的物理學家話就說大了，研究晶體的布洛赫曾經(jīng)說，如果宇稱不守恒，他就把自己的帽子吃掉！

泡利最后也沒掏錢，因為沒人跟他打賭。費曼顯然是輸了50美元，也不是啥大錢。布洛赫干脆說自己沒帽子，應給賴賬賴掉了。不過這個消息還是石破天驚，因為過去大家都沒想到這事兒是真的。大家還都在調侃這事兒呢。炸藥獎委員會這回倒是嗅覺靈敏，立馬把1957年的諾貝爾獎頒發(fā)給了李政道和楊振寧?？上?，從此之后兩人交惡斷了往來。這也是一大憾事。正應了那句話，有人的地方就有江湖?？茖W家也是人。誰都經(jīng)不起拿放大鏡去觀察。

1958年，泡利病倒了。確診是極為兇險的胰腺癌。他進入蘇黎世的紅十字會醫(yī)院后有一次他的助手去看望他，他就問他的助手：“你看到這間房的號碼了嗎？”他的病房的號碼是137。恰好精細結構常數(shù)就是1/137。泡利還在念念不忘物理學。1958年12月15日泡利在這間病房中逝世，終年58歲。誰也沒想到，繼費米和愛因斯坦之后去世的重量級物理學家，竟會是泡利。上帝收回了他的鞭子。這個世界上少了一個罕見的天才。

在歐洲的東邊，蘇聯(lián)科學界也正為一件事兒窩火呢。這是怎么回事呢？

下回再說……