一项物理学理论的50年传承——《华尔街日报》

插图：托马斯·瓦伦塔诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克探索宇宙奥秘。阅读往期专栏请点击此处。

本月下旬的4月27日，将是我提交首篇研究论文发表50周年。那封简短的信件是与我在普林斯顿的论文导师戴维·格罗斯共同撰写的。

回首往事，那封信破解了寻找"强力"基础理论的难题——强力与引力、电磁力及弱力共同构成物理学基石。通过夸克和胶子的相互作用，强力支配着核物理，这些隐藏成分构建了质子、中子及其众多亲属粒子。

最初，我们远不能确定信件结论的正确性。当时仅能计算出该理论的少数推论，而这些有限结果与实验数据的对比虽令人鼓舞，却极不精确。三个月后完成的完整论文开篇便声明：“本文提出的理论尚不完善。”

我们大胆宣称：“自然法则似乎唯独青睐这些理论”，但用大量谨慎措辞加以限定：“若全盘接受[斯坦福直线加速器早期实验]结果及量子场论的重整化群方法”。

一个大胆的声明——带着巨大的假设！

研究强相互作用力的资深研究者们对此感到好奇，但大多持怀疑态度。该领域的泰斗之一理查德·费曼希望看到更有力的证据。另一位巨匠默里·盖尔曼则想对这个理论进行微调。但对我来说，关键在于他们竟然对此产生了兴趣。

随后的几个月里，我们和其他理论物理学家找到了计算更多现象的方法，实验也取得了进展。最终，更强大的粒子加速器让我们得以观测更高能量、更短距离下的相互作用——这正是理论预测行为更简单的区间。我们终于能对理论预测和实验测量结果进行细致的定量比较。我们的理论——现在被普遍称为量子色动力学（QCD）——能毫发无损地通过检验吗？

从早期直到20世纪90年代的许多年间，大型国际高能物理会议都设有"检验QCD"专题会议。最初当QCD的有效性尚存疑问时，这些会议场场爆满、激动人心。具有讽刺意味却不可避免的是，随着成功接踵而至，理论与实验的对比越来越令人信服和惊叹，这种兴奋感逐渐消退。新闻演变成了历史。这种转变的缩影是：2004年，戴维·格罗斯和我因早期研究（与戴维·波利策共同）获得了诺贝尔奖。

如今，QCD已从大胆猜想经历了戏剧性检验，最终成为常规工具。它已演变为支撑新一代雄心勃勃的猜想的基础学科——这些猜想涉及早期宇宙学、中子星物理和统一场论等领域。

在高能加速器领域，探索的前沿已经转移。曾经被称为"检验量子色动力学"的研究，如今能以更高精度完成。而那些寻求新发现的人们，则将其称为"计算本底"。科技界有句名言：“昨日的轰动发现是今日的校准标准”。在基础研究中，我要补充一句：“也将成为明日的本底数据”。

这种略带感伤的思考恰逢金禧纪念。发现金矿令人兴奋且充满魅力，但黄金的真正价值在于它能被锻造为永不褪色的精美器物。

本文刊载于2023年4月15日印刷版，原标题《一个物理学理论的五十年传承》