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坂田昌一 1965-05-31 00:00

关于新基本粒子观的对话

第5版()
专栏:

  关于新基本粒子观的对话
  〔日本〕坂田昌一
《红旗》编者按:世界是无限的。世界是充满着矛盾的。万事万物都是对立的统一。没有一个事物不存在矛盾,没有一个事物是不可分的。一分为二,这是个普遍的现象,这就是辩证法。自然界是如此,社会是如此,人类的认识也是如此。否认这一点,就是形而上学。
自然科学的发展不断地证实着这个马克思列宁主义的宇宙观和认识论。
宇宙,从大的方面说,在太阳系外面还有千千万万个太阳,在银河系外面还有千千万万个银河系,它是无穷无尽的。宇宙,从小的方面说,也是无穷无尽的。原子里头分为原子核和电子,它们是对立面的统一。原子核里头又分为质子和中子,它们也是对立面的统一。质子又有和反质子的对立的统一。中子又有和反中子的对立的统一。质子、反质子,中子、反中子,等等,这些基本粒子还是可分的。物质是无限可分的。
人类对自然界的认识同样是无穷无尽的。人类的认识总是要在社会实践中不断有所发展,有所创造。在人们追求物质结构的真理的过程中,每深入一步,都有人中途停顿下来,认为已经达到“物质的始原”,认为这种“物质的始原”再不可分了,再不包含内在的矛盾了,企图完成所谓最终的理论。自然科学的历史无情地嘲弄着这样的形而上学者们,越来越清楚地揭示出自然界固有的辩证法。
本刊这期刊登著名的日本物理学家坂田昌一的《关于新基本粒子观的对话》一文。这篇文章,遵循恩格斯关于分子、原子不过是物质分割的无穷系列中的各个“关节”的观点,遵循列宁的电子也是不可穷尽的观点,根据基本粒子领域的新事实,富有说服力地论证了物质的无限可分性的思想,发挥了自然科学理论的无限发展的思想,尖锐地批判了在这个问题上的形而上学和唯心主义。自然科学家能够自觉地运用辩证唯物主义指导自己的研究工作,并且写出这样好的作品,还是少见的。
毛泽东同志经常告诉我们,要在各项工作中运用唯物辩证法,反对唯心主义和形而上学。我国的自然科学工作者读一读坂田昌一的这篇文章,对于在科学研究工作中运用唯物辩证法,反对形而上学,会得到有益的启发。从事其他工作的同志,读一读这样的文章,对于唯物辩证法的学习,也会有好处的。
因为这篇文章涉及许多专门知识,本刊同时发表一篇注释,供读者参考。
不要象人们直到今天为止所做的那样,把宇宙缩小到认识的范围以内,而必须把认识加以延伸和扩展,以接受符合于本来面目的宇宙的映象。
——弗兰西斯·培根
一、基本粒子并不是物质的始原
1.引论
甲:在战后,许多新的基本粒子(注七)*一个接一个地被发现了,关于这些粒子的知识也迅速地增加起来;现在可以认为,以这些知识为基础,总算有可能对基本粒子的本质作出更进一步的了解了。今天想谈谈我最近的想法。
乙:在这以前,请先告诉我,“基本粒子”这个名称是从什么时候,在什么意义上被采用的。
甲:一九三二年发现了中子,弄清了原子核是由质子和中子构成的。基本粒子这个名称的出现正是在这个时候,它是构成原子的三要素——电子、质子和中子——全部出现之后,作为它们的通称而出现的。
乙:基本粒子这个名称是在物质的始原的意义上被采用的吗?
甲:是这样。但是因为光子也在一开始就加入了基本粒子一伙了,所以关于物质这个名称就需要在稍稍广泛的意义上来理解。
乙:现在把基本粒子看成物质的始原的观点还是正确的吗?
甲:在我看来,把基本粒子看成物质的始原的观点从一开始就是不正确的。的确,在一九三二年,人们曾经把基本粒子看成物质的最基本的构成要素,而且就是在今天也还不能把基本粒子分裂成更为根本的东西。但是根据这一点就认为基本粒子是物质的始原则是不对的。把只在实验技术的某一发展阶段上所允许的观点不加批判地固定化,就是形而上学的独断论,是和科学不能相容的观点。
乙:这样说,基本粒子这个名称是用得不恰当的啊。
甲:也有一种意见,认为名称不过是一种符号,怎样选取都可以。但名以表实,如果采用了不适当的名称,往往连本质也逐渐被误解了。实际上,基本粒子是物质的始原的观点,现在已经不知不觉地潜入了物理学家的头脑,看来在妨碍着科学的进步。
乙:关于原子,也有同样的经过吧。
甲:古希腊哲学家所导入的“原子”这个概念,具有物质的可分性的极限的意思。在近代科学中所发现的原子,起初也是和它的名称相符合的,但是到了十九世纪末期它已失去了作为“原子”的本来性质。当时多数的物理学家都为他们所创造的关于原子的假想和从大革命家——镭(注九)的出现开始的新的经验事实的矛盾而伤脑筋,于是引起了彭加勒在他的《科学的价值》一书中所说的物理学危机。
*本文中的(注一)、(注二)……,同《〈关于新基本粒子观的对话〉注释》一文中的条目(一)、(二)……是对应的。例如,这里用(注七)标明的术语,其解释见注释中的条目(七)。
2.电子也是不可穷尽的
乙:为了正确地规定原子和基本粒子的概念,采用什么样的说法才好呢?
甲:关于这个问题,没有比恩格斯在他的《自然辩证法》一书中所说的话再恰当的了。其中有一节写道:“新原子论与所有以往的原子论不同之点,就在于它(撇开蠢才不说)不是主张物质只是不连续的,而是主张属于各个不同梯级的各个不连续的部分(以太原子、化学原子、物体、天体)是决定着一般物质的各种不同质的存在形式的关节点”。(恩格斯:《自然辩证法》,人民出版社一九六○年版,第二四八页。译文是根据德文本校订过的——译者。)
回顾一下本世纪以来的原子物理学的蓬勃发展的经过,就可以清楚地看到,原子决不是物质的可分性的极限,而是构成自然的不同质的无限阶层的一个。我想,基本粒子虽然现在看来好象是物质的始原,但还是以把它看成物质的阶层为对。
乙:《自然辩证法》一书不是恩格斯在原子的不可分性被实验推翻之前写的吗?
甲:早在一八六七年,恩格斯在他给马克思的信里就曾写道:从前虽然把原子解释为可分的极限,但是现在,它只表示在分割时产生质的差异的环节。(参见《马克思恩格斯书信选集》,人民出版社一九六二年版,第一九九至二○○页。)在这以后很久才发现了电子和放射性元素,而当时的自然科学家们对于恩格斯的原子观是一无所知的。他们深信原子是名副其实的物质可分性的极限,因此,在新的事实被发现时就惊慌失措了。他们对自己的原子观的陈旧化搁置不问,而怀疑原子的存在,陷入除了经验事实什么也不相信的实证主义。但以后的原子物理学,却不能不跨过认为原子是物质的可分性的极限的保守主义和怀疑原子的实际存在的实证主义,一直朝着揭发原子深处的内部结构的方向发展下去。
乙:难道当时就没有人采取唯物辩证法的原子观来展望将来吗?
甲:很遗憾,在物理学家里是没有的。值得注意的是,列宁曾经在《唯物主义和经验批判主义》一书中深刻地分析了物理学的危机,说出了“电子也是不可穷尽的”这句名言。
3.基本粒子不是点
甲:现在还有许多物理学家把基本粒子看成似乎是物质的始原,它的另一个原因在于用来解释基本粒子的产生、湮灭、散射和衰变等现象(注八)的理论形式是以点模型(注五)为基础的量子场论(注四)。本来只有在以较大的时空领域为研究对象以至于可以忽略基本粒子的内部结构时,才可以把基本粒子看作数学的点(注五)。但是以点模型为基础的理论形式一旦能够用严密的数学形式加以发展而且获得某些成功时,往往就忘记了当初所采取的近似的意义,而被一种错觉所蒙蔽,好象所研究的对象本身就是数学的点。这样一来,由于看作是数学的点,研究对象就成了没有内部结构的始原要素,于是不能不引导到所有的基本粒子都属于同一阶层而且是物质的始原的观点。
乙:对于我们这样的外行人来说,很难相信基本粒子是数学的点。
甲:叫嚷“国王没有穿衣服”的孩子们是对的。被称为场论的正统派(注五)的人们或多或少都陷入了类似毕达哥拉斯学派那样的数学的神秘主义。因为他们被数学公式万能的幻想所束缚,并不觉得把基本粒子看作点而用相对应的定域场(注五)来描述它是不自然的。让国王不穿衣服在街上行走而人们能坦然处之,是由于哥本哈根之雾(注三)太浓厚了。
乙:这是说量子论(注二)的哥本哈根解释(注三)使实体论的意识极其淡薄了。
甲:当根据并协原理(注三)而放弃经典模型(注一)时,却把洗澡水和小孩一同泼掉了。结果形成这样一种气氛:把基本粒子看作有内部结构的东西似乎就是罪过。
乙:但是点模型不是由于关联着发散的困难(注六)而早
就被怀疑了吗?
甲:的确被怀疑过。但那是从数学方面或者说是从逻辑方
面怀疑的,而决不是从物理方面亦即不是从对象方面怀疑的。例如,虽然有象海森堡(注三)那样的人,他设想,如果能正确地考虑长度的最小单位即普遍长度(注六)的存在,量子场论就能成为没有发散的最终的形式;但是还没有过怀疑基本粒子是物质的始原的人。
4.场论不是最终的理论
乙:把基本粒子看成物质的始原的人们,同时也把场论看成最终的理论吧。
甲:是的。他们采取了这样一种新的机械论的自然观:认为自然界归根到底是由基本粒子构成的,自然界的一切运动最终都以支配基本粒子运动的场论为基础。正统派的人们有这样一种共同的信念:固然,现在的场论还没有达到完备的地步,因此不能说它是最终的理论;但如果在不久的将来克服了发散的困难,场论就能成为最终的理论了。
乙:发散的困难不是已经用重正化(注六)的方法解决了吗?
甲:不,还没解决。只是在量子电动力学(注二)等方面偶然找到了巧妙地避开发散困难的出路罢了。
乙:由于重正化的方法在量子电动力学中获得显著的成功,不是更加强了以点模型为基础的场论是最终的理论的信念吗?
甲:可能是这样。但是再稍加深入思索,就会立即懂得不能那样说。为了成功地利用重正化的方法,首先,要以假定发散的困难已经用某种形式解决了,而重正化的量又必须是有限的作为先决条件;其次,还要把相互作用形式以某种理由限定于所谓第一种相互作用(注六)的特殊类型之内作为必要条件。可以预料在场论里恐怕找不到满足这些条件的保证吧。
最近,日本的一些研究核子力(注八)的物理学家主张,如果能够弄清楚,在介子理论里有不能重正化的相互作用存在,那么场论就能更早地暴露出它的破绽,这样就不能再说它是最终的理论了。
乙:关于场论的应用范围,已经有过种种的议论了。
甲:方才提到的海森堡的关于普遍长度的议论是最有名的。但是,我认为更重要的议论还是在一九三○年发表的玻尔(注三)的见解。当时还没有发现中子,只知道电子和质子是构成物质的要素,而且这时所说的量子场论,也只有研究这些粒子和电磁场的相互作用的量子电动力学。玻尔在一次法拉第纪念讲演会上,一方面称赞量子论的成功,另一方面又指出它的困难和局限性。他举出的用当时的理论不能解决的问题,是两个无量纲的量,即质子质量与电子质量的比M/m及精细结构常数e2/?c(注八)的值的问题。用现代科学的语言来说,就是如何推导出基本粒子的质量谱和相互作用的构造的问题。在现在的场论中,这两个要素完全是偶然地导入的,给出这些关系式的原理,无论如何也必须在场论的范围以外去寻找。这一点具有极重大的意义,它说明了即使场论已经有了完备的形式,也决不能说它是最终的理论。
乙:如果认为基本粒子是物质的阶层,那么就应该说没有所谓最终的理论了。
甲:完全正确。一般地说,在任何理论中都必然包含有偶然的因素,要想把偶然性提高到必然性,就要探究比这个理论的研究对象所处的阶层更为深入的阶层。而且如果考虑到支配各个阶层的法则有本质上的差异,那么就应该认为不可能有所谓最终的理论。假如硬要把某种理论看作最终的理论,其中出现的一切偶然因素就都只好认为是按照上帝的意旨安排的,结果只好放弃科学的研究了。
5.海森堡的基本粒子观
乙:我记得好象是前年(一九五九年)的事情。在报纸上有消息说,海森堡曾经说过:“在我的理论完成之后,物理学将不再向深度的方向发展,而只向广度的方向发展”。他相信能建立最终的理论吗?
甲:海森堡的观点和把基本粒子看成物质的始原的正统派的观点稍有不同,他把所有的基本粒子都看成是同一的始原物质的不同形象。他所说的始原物质可以用旋量场(注七)来表示,并且假定它满足一个被称为宇宙方程式的非线性方程式。他认为宇宙方程式能给出由始原物质形成基本粒子的原理,因此解宇宙方程式就可以推导出各种基本粒子的存在和性质,也就是说,能够建立可能统一地描述基本粒子的最终理论。如能从这个理论推导出基本粒子的质量谱和相互作用的构造,那就比普通的场论前进了一步;他考虑到在基本粒子的背后有更深的阶层存在,这一点和在下一节里所说的我们的理论有很相象的地方。但他相信物质有始原,并且可以建立最终的理论,这一点和我们的观点是根本不同的。他的观点跟古代希腊的毕达哥拉斯派和亚里斯多德的思想有深刻的关联。他认为由于宇宙方程式的发现,就求得了万物的最终的形式因。总之,对海森堡来说,物理学将以“太初就有了宇宙方程式”一语而告终,并且要让位给神学。
二、新基本粒子观
1.引论
乙:那么就请谈一谈你的新基本粒子观吧。
甲:从前面的谈话里可以知道,我的基本粒子观就是把基本粒子看作构成自然界的有质的差异的无限个阶层之一的观点,也就是说,是从唯物辩证法出发的。如果采取了这种观点,成问题的首先就是现在被称为基本粒子的三十几种粒子(注七)是否都属于同一个阶层。
乙:通常把基本粒子分为重子族(p,n,Λ,∑,?)、介子族(π,K)、轻子族(ν,e,μ)和光子(γ)四类。
甲:基本粒子的相互作用有(i)强相互作用,(ii)弱相互作用,(iii)电磁相互作用三种(注八),你方才所说的基本粒子分类,是根据这些相互作用方式的不同来分的。属于重子族和介子族的粒子都兼有强相互作用和弱相互作用;轻子族的特点是没有强相互作用;而光子只是带电粒子间的电磁相互作用的媒介,完全没有其他任何相互作用。重子族和介子族的区别在于,前者是费米子,后者是玻色子(注七),但是因为它们都具有强相互作用,有时一并称为重子—介子族。
乙:关于强相互作用,听说发现了有名的中野—西岛—盖尔曼法则(注十四)。
甲:这项法则反映了重子—介子族的最有特色的性质。
2.重子—介子族的复合模型
乙:你对于重子—介子族提出了复合模型(注十五),是不是为了要说明中野—西岛—盖尔曼的法则呢?
甲:是的。如果采取认为一切基本粒子都是物质的始原的正统派的观点,就只能把中野—西岛—盖尔曼法则解释为上帝的意旨。然而如果采取认为某一个粒子是其他粒子的复合系的阶层观点,就可能合理地解释这项法则。中野—西岛—盖尔曼法则是规定强相互作用的形式的,可以说它是形的逻辑。我的意图是要把形的逻辑深化为物的逻辑。
乙:在你的复合模型中,认为重子—介子族的粒子是以P、n、Λ和它们的反粒子为基础粒子而构成的吧(参照表Ⅰ)。
表Ⅰ.重子—介子族的复合模型
  粒子  符号  复合状态(有“-”号的是反粒子)
  质子 p
  中子 n
  Λ粒子
  Λ基础粒子
  ∑粒子
  ∑(P-n Λ),(n-n Λ),(n-p Λ)。
  ?粒子?
  (-p Λ Λ),(-n Λ Λ)。
  π介子π
  (P-n),(n-n),(n-p)。
  Κ介子Κ(P-Λ),(n-Λ)。
甲:是的。因此,例如,单就π介子来说,我的模型与费米、杨振宁早先提出的模型(注十五)完全相同。然而两方面的动机则有本质上的不同,费米、杨振宁的意图是单纯为了减少基本粒子的个数,也可以说是“思维经济”吧,而我的模型是以中野—西岛—盖尔曼法则,即经验的事实作为依据,并且以明确的方法论,即把形的逻辑发展为物的逻辑作为指导原则而提出的。
乙:趁这个机会,请你把提出复合模型的经过再稍微详细地谈谈,好吗?
甲:在发现中野—西岛—盖尔曼法则的当时,我感觉到重子—介子族理论的状况和一九三○年前后的原子核理论很相似。一九三○年,人们在研究原子核理论时发现了一项简单的规律:即质量数(注九)为偶数时,原子核的自旋是整数,质量数为奇数时原子核的自旋为半整数;至于这项规律有什么意义,则完全不能理解。但是在一九三二年发现了中子,于是伊凡宁柯、海森堡就主张原子核是质子和中子构成的复合系。从这个模型提出之后,原子核的偶奇规律(注九)以及其他的难于理解的性质都还原为简单的物的逻辑了。我想起了这一段历史,类比着原子核理论而达到了复合模型的观点。我是这样着想的,把中子在原子核理论中所扮演的历史角色,现在让Λ粒子来担当。当看到采取了复合模型的观点,神秘的形的逻辑立刻转变为明确的物的逻辑的时候,我心中充满了无限的喜悦。把“奇异数”(注十四)这样希奇的概念用Λ粒子的个数这个简明的概念来代替,大概就是一个最显著的例子吧。
乙:的确是这样。
甲:按照我的模型,复合粒子π,Κ,∑,?与原子核属于同一阶层。用图来表示,就成为下面的形式:—分子—原子—原 子 核超碎片(注九)复 合 粒 子——基础粒子——因此,我们的复合模型理论以后还是以原子核理论为样本,并且在和它平行的道路上来发展。
首先,对应着原子核的威札克质量公式(注九)提出了松本的质量公式。这个公式虽然是在简单而且大胆的假定之下提出的,但是,它不仅能够很好地计算出已知复合粒子的质量的数值,而且还具有预言未知粒子的能力。
其次,还可以举出牧的理论。他站在场论的立场,考虑着它的适用范围,对应着氘核(注九)的理论研究了π介子的问题。
乙:和原子核理论来类比有时有效,但是有时也完全不起作用吧。
甲:正象你所说的。对原子核来说,通常的量子力学(注二)法则确实可以适用于质子、中子在核内的运动。但对于复合粒子来说,不但场论能否适用于它的内部领域完全没有保证,而且很可能存在着完全不同的法则。我想,一方面充分地弄清楚这种情况,一方面作对应论的或大胆的尝试,这都是很有意义的。
乙:在内部法则还没有发现的现阶段,就用研究原子核时所采用的群论方法(注十三)来进行考察,不是很有用吗?
甲:是的。对于复合模型,从小川和克来因导入完全对称性的概念(注十五)之后,群论的考察也发展起来了。
3.完全对称性
乙:什么是完全对称性呢?
甲:如果忽略了构成复合粒子的基础粒子P、n、Λ的质量差和电荷的有无,它们就完全一样了,这就是完全对称性。象你所熟悉的,关于P和n的系统,电荷的独立性(注十二)是成立的。所谓完全对称性,是把这种概念推广了,连Λ也包括在内了。也就是说,在电荷的独立性以外,还有这样的要求:对于P和Λ的置换以及n和Λ的置换,并不引起理论内容的改变。
乙:这是新的假定吗?
甲:是的。至于它是否正确,要根据由它导出的结果才能加以判断。
不管怎样,假定了完全对称性,对于复合粒子就可以进行群论的考察了,因此复合模型的理论也有了新的发展。
乙:对应于完全对称性的群是哪种群呢?
甲:是三维么正群(注十三)。池田、小川、大贯曾经对这种群的结构作了详细的考察。
乙:由群论的考察所获得的主要成果是什么呢?
甲:泽田和米泽把松本的质量公式和群论的考察结合起来,求出了在散射现象中出现的共振能级(注八)的位置,发现其结果和π或Κ被核子散射的实验结果惊人地一致。我觉得,使计算值和实验事实相对应的方法也许有问题;但是在很广的范围内都和实验一致,这一点确实是值得注意的。
乙:的确是惊人的一致啊!
甲:除了共振能级之外还预言了几种新粒子的存在。例如,看来可能存在同位旋(注十二)为零的中性π介子πo′以及和∑粒子类似的∑*粒子(注十四)等等。可能存在πo′的意见,是以前为了说明在Ke3衰变(注八)时产生的阳电子的能量分布的必要而提出的。关于∑*的存在,最近听说已经找到了似乎能够证明它的证据了。
乙:这是了不起的成果啊。
4.弱相互作用与复合模型
乙:站在复合模型的立场,关于弱相互作用也能打开什么新的眼界吗?
甲:出现了几种新的观点,首先可以举出的,要算是粒子自身的变化作为弱相互作用的特征而明显地表现出来这个观点吧。这是因为从复合模型的观点来看,基础粒子绝不会因强相互作用而变化的缘故。
乙:关于弱相互作用的特征,我们常听说的是宇称不守恒
(注十),能把这件事实和你方才说的粒子自身必定发生变化的事实联系起来加以说明吗?
甲:希望能这样,但是到现在为止还不知道它们之间的关系。
乙:关于弱相互作用没有出现更积极的成果吗?
甲:现在来谈谈这个问题。费曼和盖尔曼分析了弱相互作用,而且相当清楚地揭露了它的本质。按照他们的见解,弱相互作用是由重子和重子组成或轻子和轻子组成的电荷交换流Jμ(我们称它为费曼—盖尔曼流)(注十一)引起的,可以设想相互作用能量具有J+μ·Jμ的形式。如果采取复合模型的观点,由于重子族的基础粒子只有p、n、Λ三种,因此费曼—盖尔曼流只有p、n组成的流和p、Λ组成的流两种。于是得出了这样一条法则:在弱相互作用中Λ粒子的个数(从而,奇异数)的改变最多不能超过一个(即ΔS=0,±1)。在实验方面也没发现打破这一法则的事实。最近又发现了一件极为重要的事实,即Ko1和Ko2的质量差的数量级仅仅是10-5电子伏。如果有满足ΔS=±2的弱相互作用存在,上述的质量差就应当是10电子伏左右,因此,这个事实也可以说是有力地支持了上述的法则。
乙:关于复合模型的弱相互作用还有很多值得谈谈的东西吧。
甲:由复合模型导出的法则,除了上述法则之外,还有这样一条法则:即不存在满足(ΔS/ΔQ)=-1的关系的流(ΔQ表示电荷的变化)。这条法则也得到了实验的支持,就是在实验方面还没有观察到∑+→n+e++ν的现象(注十一)。
乙:的确是这样。
甲:另外还有一项必须举出的重要成果,就是自动地导出了矢量流守恒(注十一)。费曼—盖尔曼流是由矢量部分和轴矢量部分构成的,而在原子核β衰变中的矢量流强度和u衰变中的矢量流强度几乎是完全一致的。费曼和盖尔曼为了说明这件值得注意的事实,导入了矢量流守恒的假定。但是,如果采取复合模型的立场,这项假定就成为不言而喻的事情了。
乙:那很有意思啊!
甲:还有,关于轴矢量流,最近大贯又得到了一个极其值得注意的结果。以前盖尔曼和列维为了给哥尔德伯格和特赖曼的关于π衰变的计算找出根据,曾经假定轴矢量流(注十一)的散度和π介子的场强成正比,大贯指出,从复合模型的观点出发,盖尔曼和列维的意图可以分毫不爽地实现。
5.基辅对称性和名古屋模型
乙:复合模型出现之后,基本粒子的个数相当地减少了,重子族的基础粒子有P、n、Λ,轻子族的有ν、e、μ,再加上光子,总共有7种,对吗?
甲:重子和轻子都各有它们的反粒子,因此,总共有13种。
乙:关于这些粒子之间的关系有什么线索吗?
甲:前年(一九五九年)夏天在基辅召开的国际会议上,马尔夏克指出,如果只着眼于弱相互作用,则于重子族和轻子族之间可以发现令人惊异的相似性,而且对于下面的同时置换:存在着很明显的对称性。我们把这种对称性按照发表的地点命名为基辅对称性,或者按照发现者的名字命名为甘巴—大久保—马尔夏克对称性。总之,这个发现给讨论重子族和轻子族之间的关系提供了重要线索。
乙:把形的逻辑发展为物的逻辑的指导原理在这里还可以用吗?
甲:是的。首先把重子族的三个基础粒子和轻子族的三个粒子排成两行:这样一来,基辅对称性就成为上下两行粒子同时置换的关系。再考察横的关系时,可以发现在P、n、Λ之间存在着方才说的完全对称性。把这两种形的逻辑的对称性作为物的逻辑来掌握,这就是我们的名古屋模型(注十五)。
名古屋模型是这样设想的:以三种轻子为基底粒子,带正电的B+物质(注十五)附着在基底粒子上就生成重子—介子族的基础粒子P、n、Λ。这个关系可以用下面的办法来表示:
p=〈B+,ν〉;n=〈B+,e-〉;Λ=〈B+,μ-〉。如果假定弱相互作用的根源是轻子,强相互作用的根源是B物质,则基辅对称性和完全对称性就几乎成为不言而喻的了。
乙:不错。如果采取这种观点,早就没有必要导入象同位旋空间那样的假想空间了。
甲:我们的方法论的特点在于,从物理学中把神秘的障碍物逐次地驱逐出去。在这一点上,可以说我们继承了古希腊的米利都学派的传统,他们为反对把自然作神话解释而进行过斗争。
乙:这样说,是有相似之处。如果把ν、e-、μ-、B+和阿那克西曼德的四元素:空气,水,土,火相对应也许很有趣味吧。
甲:武谷和片山认为μ和e的差别在于起“皱”情况(电荷分布)的不同(圣保罗模型),这种说法和米利都学派的说法也很相象。
乙:阿那克西米尼曾经说过,空气浓缩了就变成水和土,散开了就变成火。
6.B物质的本来面目
乙:可以把B+看作带正电的玻色子吗?
甲:不是那么回事!正是因为我们认为它可能不是这样简单的东西,才特别把它称为B物质。至于B物质的本来面目是什么,如何由ν、e-、μ-和B+构成P、n、Λ,还有待于今后的研究。在现阶段,我想应当象卢瑟福原子模型提出的前夜那样,提出种种的独创的模型来。在我的想象中有这样一种模型:ν、e、μ就好象三种不同的容器,把B物质注入这些容器中就生成p、n、Λ。由于注入B物质就立刻有了活力,这样看来,B物质也许是啤酒一样的东西吧。总之,无论怎样,B物质不会是在量子力学阶层内所能掌握的东西。也许可以说它是属于亚量子力学阶层的物质。
乙:谈的很有趣啊。
7.中微子统一模型
甲:最后我们谈谈武谷的中微子统一模型(注十五),它推广和深化了我们的基本粒子观。方才在他的圣保罗模型中也稍微提到了一点,这个模型的要点是说e和μ都是带上了荷(称之为ε荷)的v,它们的差别只在于带荷的方式不同。中微子统一模型是名古屋模型和圣保罗模型的结合。名古屋模型的基底粒子就是根据圣保罗模型,给中微子带上ε荷而做成的。当时,武谷主张,在查明名古屋模型的B物质的本来面目之前,暂且把B物质当作一种类似荷的东西来看待或许是一种有效的办法。实际上,松本和中川成功地利用这种想法给松本的质量公式找到了根据。
乙:这样说,如果以v为出发点给它加上ε荷或B荷,就能把e-、μ-、p、n、Λ都推导出来了。那么光子又是怎样的呢?
甲:武谷认为光子也可能是由e-和e+复合成的。
乙:研究到中微子统一模型,就觉得我们的物质观快要到终点了。
甲:这种想法是不对的。ε荷、B荷的本来面目还必须在今后作为亚量子力学阶层的物质来研究,而且“中微子也是不可穷尽的”。《日本物理学会志》第16卷,第4号(1961年4月号)
张质贤译,李兆田校
(原载《红旗》一九六五年第六期)


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