规 范 场 理 论 在 中 国
- 为 祝 杨 振 宁 先 生 80 大 寿 而 作

李 华 钟
(中 山 大 学 高 等 学 术 研 究 中 心 及 物 理 系)

杨 振 宁 : " 假 如 今 天 …… 问 我 , 你 觉 得 你 这 一 生 最 重 要 的 贡 献 是 什 么 ? 我 会 说 , 我 一 生 最 重 要 的 贡 献 是 帮 助 改 变 了 中 国 人 自 己 觉 得 不 如 人 的 心 理 作 用 。 "
- 引 自 " 杨 振 宁 文 集 " 扉 页

摘 要 文 章 记 叙 了 20 世 纪 70 年 代 到 80 年 代 初 期 , 规 范 场 理 论 研 究 在 中 国 的 历 史 事 实 及 杨 振 宁 对 中 国 物 理 理 论 研 究 的 影 响 和 贡 献 , 介 绍 了 杨 振 宁 对 中 国 科 学 研 究 、 数 学 的 一 些 论 述 和 从 中 国 规 范 场 理 论 研 究 中 可 吸 取 的 教 训 。

GAUGE FIELD THEORY IN CHINA
- In Honor of the 80th Birthday of Professor C.N. Yang

Li Hua-Zhong
(Advanced Research Center and Department of Physics, Zhongshan Universary, Guangzhou 510275, China)

Abstract   A review is presented of the development of gauge field theory during the 70's and early 80's in China.The great contribution and influence of C.N. Yang are reported.

Keywords   Gauge field, C.N. Yang

  1. 规 范 场 理 论
    现 在 全 世 界 物 理 学 界 都 知 道 , 杨 振 宁 教 授 是 现 代 规 范 场 理 论 - 非 阿 贝 尔 规 范 理 论 的 创 始 人 和 奠 基 者 。 1954 年 杨 振 宁 和 米 尔 斯 (R.L. Mills) 发 表 了 划 时 代 经 典 论 文 : " 同 位 旋 守 恒 和 广 义 的 规 范 不 变 " [1] 、 " 同 位 旋 守 恒 和 同 位 规 范 不 变"[2], 1) 。 但 是 非 阿 贝 尔 规 范 场 的 重 要 性 在 此 后 20 年 里 不 为 人 所 广 泛 地 认 识 。 虽 然 也 有 很 少 数 物 理 学 家 对 此 有 兴 趣 , 有 的 物 理 学 大 师 对 此 抱 存 疑 的 态 度 , 例 如 泡 利 就 是 。 不 过 循 此 开 拓 了 路 向 , 仍 然 有 一 些 拓 荒 者 不 断 前 进 。 这 就 是 1962 年 Glashow 提 出 的 定 域 SU(2) U(1) 规 范 理 论 , 这 个 模 型 提 供 了 弱 点 统 一 理 论 , 纳 入 定 域 非 阿 贝 尔 规 范 场 理 论 的 框 架 。 可 是 这 个 理 论 的 规 范 场 矢 量 介 子 质 量 文 体 未 能 解 决 , 也 是 未 能 重 整 化 的 。 然 后 是 't Hooft 和 Veltman 在 1972 年 的 里 程 碑 性 的 工 作 。 它 们 证 明 有 一 种 非 阿 贝 尔 规 范 场 理 论 可 重 整 化 的 。 即 他 们 证 明 具 有 自 发 破 缺 的 规 范 场 论 是 可 重 整 的 和 么 正 的 。 自 发 破 缺 机 制 有 好 些 人 研 究 过 , 最 著 名 的 成 果 是 P. Higgs 证 明 的 标 量 场 耦 合 到 非 阿 贝 尔 规 范 场 而 使 定 域 规 范 对 称 自 发 破 缺 。 由 于 连 续 对 称 的 自 发 破 缺 伴 随 出 现 Goldstone 粒 子 , 零 质 量 的 规 范 场 量 子 " 吃 " 掉 了 这 种 场 量 子 而 带 有 质 量 。 这 种 机 制 , 现 今 称 为 Higgs 机 制 , 引 入 大 标 量 场 称 为 Higgs 场 , 引 入 这 种 机 制 的 非 阿 贝 尔 规 范 场 在 理 论 上 成 功 地 解 决 了 规 范 场 量 子 的 质 量 问 题 、 重 正 化 问 题 。 重 要 的 一 步 是 1968 年 A. Salam 和 1967 年 S. Weinberg 各 自 引 入 的 弱 作 用 和 电 磁 相 互 作 用 统 一 的 模 型 。 这 一 模 型 建 立 在 非 阿 贝 尔 自 发 破 缺 带 Higgs 机 制 的 规 范 场 理 论 的 基 础 上 。 这 一 理 论 是 物 理 学 基 础 的 重 大 突 破 , 理 论 中 出 现 的 矢 量 介 子 , 就 是 规 范 场 量 子 , 也 是 实 际 上 已 被 观 测 到 重 介 子 (带 电) 。 它 预 言 存 在 的 中 性 流 现 象 于 1974 年 被 证 实 , 而 建 立 在 定 域 非 阿 贝 尔 规 范 理 论 的 弱 电 统 一 相 互 作 用 , 称 为 自 然 界 的 基 础 性 的 规 律 之 一 。 规 范 场 的 研 究 导 致 了 三 个 诺 贝 尔 物 理 学 奖 : S.L. Glashow, A. Salam, S. Weinberg 获 得 1979 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 ; G.'t Hooft, M. Veltman 获 得 1999年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 ; 带 电 和 中 性 重 介 子 (W , Z0) 的 实 验 发 现 使 W.C. Rubbia 和 S. van der Meer 获 得 1984 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 。

    非 阿 贝 尔 规 范 理 论 的 另 一 方 向 就 是 在 物 理 学 中 引 进 了 一 族 全 新 的 数 学 和 物 理 的 结 合 , 杨 振 宁 1974 年 另 一 篇 经 典 型 论 文 : " 规 范 场 的 积 分 形 式 " [3] , 1975 年 和 吴 大 峻 合 作 的 一 篇 论 文 : " 不 可 积 相 位 因 子 的 概 念 和 规 范 场 的 整 体 性 表 述 " [4] , 是 这 一 方 向 的 开 拓 性 的 结 合 。 物 理 学 历 史 上 每 个 历 史 时 期 发 现 的 自 然 界 基 础 性 的 物 理 规 律 , 总 有 相 伴 的 相 应 的 数 学 结 构 。 例 如 , 牛 顿 力 学 和 常 微 分 方 程 , 电 磁 场 理 论 、 热 理 论 和 偏 微 分 方 程 , 相 对 论 和 微 分 几 何 黎 曼 几 何 …… 。 非 阿 贝 尔 定 域 规 范 场 理 论 则 是 开 拓 了 物 理 学 和 纤 维 丛 数 学 的 结 合 , 把 规 范 场 理 论 置 于 严 格 的 数 学 基 础 上 。 规 范 场 理 论 是 数 学 的 纤 维 丛 理 论 的 物 理 学 中 的 体 现 , 由 此 物 理 学 紧 密 地 与 拓 扑 学 结 合 。 就 物 理 学 本 身 的 基 础 而 言 , 对 物 理 学 系 统 的 微 分 描 述 之 外 , 还 需 要 整 体 的 描 述 。 整 体 的 描 述 最 简 单 的 系 统 就 是 磁 单 极 。 这 个 物 理 基 础 理 论 问 题 , 自 1931 年 P.A.M. Dirac 提 出 开 始 , 1959 年 D.Bohm.Y. Aharonov 预 言 的 效 应 , 时 一 个 里 程 碑 , 是 主 导 物 理 理 论 近 十 年 之 久 的 超 弦 理 论 的 先 导 , 是 物 理 学 整 体 性 研 究 的 先 导 。 1984 年 , M.V. Berry 预 言 , 在 通 常 量 子 力 学 系 统 上 出 现 量 子 几 何 相 位 , 这 又 是 沿 着 上 述 物 理 描 述 的 一 个 重 要 里 程 碑 , 纤 维 丛 就 是 物 理 整 体 描 述 的 数 学 工 具 , 物 理 的 整 体 描 述 是 最 近 20 年 物 理 基 础 理 论 研 究 的 重 要 方 向 。

    我 们 重 温 这 段 历 史 , 自 然 深 刻 体 会 到 规 范 场 理 论 的 重 要 意 义 和 杨 振 宁 的 伟 大 贡 献 。 可 以 说 , 牛 顿 的 经 典 力 学 规 律 , 爱 因 斯 坦 的 相 对 论 , 麦 克 斯 韦 的 电 磁 理 论 , 普 朗 克 、 玻 尔 、 海 森 伯 、 薛 定 谔 、 狄 拉 克 等 建 造 的 量 子 论 和 量 子 力 学 , 奠 定 了 物 理 世 界 的 基 本 规 律 , 规 范 场 理 论 同 它 们 一 样 式 物 理 世 界 的 基 本 规 律 。 现 在 已 知 弱 作 用 电 磁 作 用 统 一 于 规 范 理 论 框 架 , 强 相 互 作 用 也 液 晶 可 望 纳 入 这 一 框 架 , 重 力 互 作 用 也 极 为 可 能 纳 入 这 一 框 架 。 如 果 规 范 场 理 论 果 真 把 现 在 所 知 自 然 界 四 种 基 本 互 作 用 都 纳 入 这 一 个 框 架 之 内 , 那 么 大 至 宇 宙 小 至 微 观 基 本 粒 子 的 万 象 皆 源 于 规 范 理 论 规 律 。

    现 代 规 范 场 理 论 在 20 世 纪 50 年 代 诞 生 , 经 历 了 20 年 浮 沉 , 也 有 冷 漠 和 疑 惑 的 批 评 者 。 然 而 沿 不 同 方 向 探 索 者 , 竟 然 会 合 于 成 功 的 规 范 场 框 架 , 产 生 了 和 实 验 密 切 结 合 的 弱 电 统 一 理 论 , 漫 长 的 道 路 上 有 几 代 物 理 学 家 的 共 同 努 力 。 这 对 于 一 些 急 功 近 利 的 功 利 主 义 者 们 也 许 也 是 很 好 的 一 课 。 非 阿 贝 尔 规 范 场 理 论 在 物 理 上 的 重 要 意 义 不 亚 于 任 何 一 项 诺 贝 尔 奖 的 物 理 研 究 。 甚 至 超 过 许 多 获 奖 的 研 究 。 单 它 迄 今 未 被 授 予 诺 贝 尔 奖 , 这 自 然 有 许 多 因 素 。 但 是 至 少 说 明 一 点 , 能 获 诺 贝 尔 奖 的 固 然 是 一 流 研 究 工 作 , 但 未 获 诺 贝 尔 奖 的 就 未 必 不 是 一 流 工 作 , 甚 至 可 以 是 超 一 流 的 工 作 , 历 史 上 已 有 好 几 个 应 得 而 未 得 诺 贝 尔 物 理 奖 的 例 子 。 获 奖 与 否 并 不 是 评 价 历 史 的 贡 献 最 根 本 的 准 则 。 中 国 学 者 本 来 世 崇 尚 埋 头 苦 干 , 努 力 耕 耘 , 为 下 一 代 创 造 更 好 的 条 件 。 在 现 在 却 常 耽 于 豪 言 壮 语 和 为 " 自 我 价 值 " 所 陶 醉 , 规 范 场 的 历 史 也 可 为 殷 鉴 。

  2. 规 范 场 理 论 在 中 国
    1971 年 杨 振 宁 在 离 开 中 国 大 陆 近 三 十 年 后 , 首 次 访 问 中 国 。 1972 年 又 到 北 京 访 问 。 他 带 来 了 规 范 场 理 论 研 究 的 最 新 消 息 , 更 带 来 了 使 国 内 基 础 科 学 研 究 复 苏 的 春 风 。 1972 年 7 月 周 恩 来 总 理 邀 请 杨 振 宁 出 席 在 人 民 大 会 堂 的 一 个 宴 会 。 杨 振 宁 向 周 总 理 建 议 要 定 制 一 项 使 基 础 科 学 研 究 能 受 到 日 益 重 视 的 政 策 。 杨 振 宁 认 为 : 当 时 中 国 基 础 研 究 受 到 严 重 破 坏 , 这 项 政 策 是 急 不 容 缓 的 。 其 后 , 也 就 是 在 1972 年 7 月 周 总 理 指 示 周 培 源 (当 时 北 京 大 学 副 校 长) 去 探 求 如 何 实 施 执 行 这 样 的 政 策 , 这 就 是 当 时 在 知 识 界 科 研 人 员 中 广 为 流 传 的 周 总 理 对 周 培 源 的 谈 话 。 这 使 得 理 论 物 理 工 作 者 深 受 鼓 舞 。 在 杨 振 宁 带 来 的 规 范 场 研 究 信 息 影 响 下 , 北 京 、 广 州 、 上 海 、 西 安 、 兰 州 各 地 都 有 规 范 场 的 研 究 。 1974 年 在 广 州 中 山 大 学 举 行 拉 京 穗 两 地 粒 子 物 理 研 讨 会 。 北 京 学 者 戴 元 本 、 何 祚 庥 等 来 参 加 讨 论 , 可 是 会 议 当 中 就 传 来 了 北 京 开 展 " 反 右 倾 翻 案 风 " 的 信 息 。 事 实 上 真 正 重 视 基 础 研 究 的 政 策 , 到 1976 年 " 四 人 帮 " 倒 台 后 才 成 为 现 实 。 但 是 在 1972-1976 年 期 间 , 国 内 粒 子 理 论 工 作 者 在 规 范 场 方 面 的 研 究 却 仍 在 各 地 悄 悄 地 进 行 。 在 打 倒 " 四 人 帮 " 后 , 1978 年 在 广 州 召 开 全 国 规 范 场 理 论 研 讨 会 , 也 为 1980 年 在 中 国 召 开 国 际 粒 子 理 论 讨 论 会 作 了 准 备 。

    在 上 节 我 们 讲 到 的 规 范 场 理 论 继 续 发 展 的 两 个 方 向 中 , 杨 振 宁 当 时 主 要 在 第 二 个 方 向 , 即 规 范 场 理 论 的 数 学 基 础 和 整 体 表 述 。 磁 单 极 便 是 物 理 整 体 表 述 的 最 简 单 而 又 最 先 显 示 整 体 描 述 必 不 可 少 的 理 论 实 验 室 。 中 国 大 陆 规 范 场 的 研 究 , 就 在 杨 振 宁 的 影 响 和 参 与 下 开 始 发 展 。 规 范 场 的 数 学 基 础 是 古 典 微 分 几 何 和 纤 维 丛 理 论 , 在 美 国 , 杨 振 宁 除 了 请 教 纤 维 丛 理 论 的 创 业 大 师 陈 省 身 之 外 , 还 邀 请 当 时 石 溪 SU-NY纤 维 丛 专 家 Simons 以 午 餐 讨 论 会 形 式 专 门 讲 演 纤 维 丛 理 论 。 在 中 国 大 陆 , 复 旦 大 学 数 学 家 谷 超 豪 继 承 了 苏 步 青 从 事 古 典 微 分 几 何 的 研 究 。 正 是 杨 振 宁 合 适 的 合 作 者 。 杨 振 宁 、 谷 超 豪 、 胡 和 生 等 完 成 一 系 列 规 范 场 数 学 结 构 研 究 [5]。 谷 超 豪 发 展 了 杨 米 尔 斯 场 的 位 相 因 子 方 法 。 研 究 了 闭 环 路 位 相 因 子 的 作 用 [5]。 国 内 关 于 规 范 场 的 数 学 研 究 何 理 论 物 理 研 究 与 国 际 的 研 究 同 时 平 行 地 发 展 。 早 在 杨 振 宁 回 国 报 告 规 范 场 的 积 分 定 义 的 当 年 , 陆 启 铿 就 开 展 了 有 关 纤 维 丛 和 规 范 场 关 系 的 研 究 , 并 写 过 文 章 , 陆 从 何 乐 群 的 角 度 把 规 范 场 的 微 分 定 义 联 系 了 起 来 , 并 且 自 然 得 到 规 范 场 量 与 纤 维 丛 的 几 何 量 之 间 的 对 应 关 系 。 陆 启 铿 还 求 出 了 非 阿 贝 尔 规 范 场 中 磁 单 极 的 严 格 解 。 1972 年 , 陆 启 铿 曾 在 中 国 科 学 院 物 理 研 究 所 和 数 学 研 究 所 内 系 统 地 报 告 过 纤 维 丛 理 论 和 规 范 场 形 式 理 论 的 关 系 , 和 他 的 研 究 成 果 。 1974 年 发 表 了 论 文 " 规 范 场 与 纤 维 丛 上 的 联 系 " [6]。

    以 上 是 规 范 场 的 数 学 方 面 的 研 究 , 这 些 工 作 无 疑 是 在 杨 振 宁 直 接 影 响 下 , 在 国 际 上 独 立 发 展 的 。 在 理 论 物 理 方 面 , 主 要 的 工 作 除 了 北 京 之 外 , 却 是 在 广 州 和 西 安 、 兰 州 开 始 。 在 北 京 , " 四 人 帮 " 为 了 " 彻 底 批 判 资 产 阶 级 学 术 思 想 " , 饬 令 在 中 国 科 学 院 成 立 " 相 对 论 批 判 组 " 。 后 来 成 为 中 国 科 学 院 物 理 研 究 所 的 第 十 三 研 究 室 , 这 个 研 究 组 的 成 员 却 在 实 际 上 悄 悄 进 行 理 论 物 理 的 研 究 。 除 了 陆 启 铿 纤 维 丛 与 规 范 场 的 关 系 外 , 1972 年 杨 振 宁 在 北 京 大 学 报 告 后 , 郭 汉 英 、 吴 咏 时 、 张 元 仲 等 研 究 了 一 种 以 洛 伦 兹 群 为 规 范 群 的 引 力 规 范 理 论 。 这 是 第 一 个 挠 率 场 作 为 动 力 学 场 的 引 力 规 范 理 论 。 戴 元 本 、 吴 咏 时 开 展 了 规 范 场 在 粒 子 理 论 的 应 用 , 计 算 了 高 阶 微 扰 QCD 。 以 上 都 是 当 时 国 际 前 沿 领 先 的 工 作 可 是 到 1974 年 底 , 这 个 研 究 小 组 被 派 驻 研 究 所 的 工 作 组 指 责 说 是 " 裴 多 菲 俱 乐 部 " 、 " 打 着 批 判 相 对 论 的 旗 号 , 行 反 批 判 之 实 " 、 " 在 业 务 上 搞 资 产 阶 级 自 由 化 " 等 等 。 这 个 组 被 迫 " 停 产 整 顿 " 。 这 就 是 当 年 的 理 论 物 理 工 作 者 逆 境 求 存 的 历 史 片 断 。 事 实 上 , 当 时 中 国 科 学 院 物 理 学 研 究 所 的 理 论 研 究 组 后 来 成 为 现 在 的 理 论 物 理 研 究 所 的 第 一 批 成 员 。

    甚 至 , 在 近 十 年 后 , (1983 年) 杨 振 宁 写 道 : " 在 那 些 年 代 , 我 对 于 在 中 国 发 生 的 事 没 有 足 够 的 了 解 , 使 我 能 认 识 到 ' 四 人 帮 ' 会 不 高 兴 我 的 建 议 (指 上 文 中 杨 振 宁 对 周 恩 来 总 理 的 建 议 - - 本 文 作 者 注) 。 我 实 在 不 解 为 什 么 在 1973 年 张 春 桥 (' 四 人 帮 ' 之 一 员) 对 我 表 现 出 的 敌 视 , 他 曾 在 他 的 一 份 文 件 中 明 显 地 批 判 我 , 而 我 到 1977 年 才 知 道 这 事 。 " [7]

    在 广 州 中 山 大 学 李 华 钟 、 郭 硕 鸿 和 北 京 中 国 科 学 院 高 能 物 理 研 究 所 冼 鼎 昌 参 与 下 , 开 展 了 规 范 场 整 体 表 述 (global formulation) 的 研 究 。 这 是 在 杨 振 宁 1974 年 的 论 文 启 发 下 , 结 合 到 当 时 't Hooft 关 于 非 阿 贝 尔 磁 单 极 的 研 究 而 开 展 的 研 究 工 作 。 他 们 发 展 了 没 有 纤 维 丛 语 言 的 实 质 上 的 纤 维 丛 的 一 个 物 理 模 型 的 磁 单 极 理 论 。 在 一 系 列 论 文 中 系 统 研 究 了 规 范 场 真 空 的 整 体 (拓 扑) 性 质 。 在 这 些 研 究 过 程 中 , 北 京 中 国 科 学 院 理 论 研 究 所 吴 咏 时 也 参 加 了 合 作 。 这 些 工 作 都 独 立 于 国 际 , 有 一 些 成 果 与 国 外 并 行 发 表 , 有 些 比 国 外 早 几 年 。 与 此 同 时 , 兰 州 大 学 段 一 士 、 葛 墨 林 合 西 安 西 北 大 学 侯 伯 宇 合 作 完 成 了 Higgs 场 的 拓 扑 性 质 和 规 范 场 的 拓 扑 学 微 分 几 何 的 分 析 。 这 些 工 作 也 是 独 立 于 国 外 , 近 乎 同 时 发 表 , 在 国 际 上 的 前 沿 领 先 的 研 究 。 其 后 四 川 大 学 王 佩 和 内 蒙 古 大 学 侯 伯 元 也 参 加 了 西 北 大 学 的 研 究 工 作 。 北 京 中 国 科 学 院 高 能 物 理 研 究 所 杜 东 生 参 与 了 杨 振 宁 、 吴 大 峻 的 磁 单 极 研 究 。 上 述 工 作 都 是 从 1973 年 开 始 的 。 1978年 , 在 广 州 开 了 全 国 第 一 次 规 范 场 理 论 研 讨 会 。 1980 年 到 了 一 个 新 阶 段 , 经 国 务 院 批 准 , 中 国 科 学 院 和 教 育 部 1980 年 1月 在 广 州 市 郊 从 化 县 举 办 了 国 际 华 人 粒 子 理 论 物 理 研 讨 会 。 钱 三 强 、 周 培 源 和 朱 洪 元 是 这 次 会 议 的 领 导 者 。 这 次 会 议 是 文 化 大 革 命 后 第 一 次 大 规 模 的 物 理 学 科 国 际 会 议 。 为 筹 备 这 次 学 术 讨 论 会 , 1979 年 在 安 徽 合 肥 召 开 了 预 备 会 议 , 中 国 科 学 院 合 全 国 高 等 学 校 从 事 这 方 面 工 作 的 研 究 者 , 提 交 会 议 的 论 文 , 都 在 这 次 会 上 报 告 , 进 行 评 审 筛 选 。 会 商 决 定 由 朱 洪 元 和 李 华 钟 代 表 中 国 大 陆 学 者 在 全 体 会 商 分 别 作 题 为 " 关 于 层 子 模 型 的 回 顾 " 和 " 近 年 来 中 国 关 于 经 典 规 范 场 理 论 的 研 究 " 的 报 告 。 李 华 钟 为 做 好 报 告 , 组 了 拉 一 个 集 团 提 供 资 料 , 成 员 有 吴 咏 时 、 冼 鼎 昌 、 侯 伯 宇 、 段 一 士 、 郭 汉 英 等 。 这 是 在 大 会 商 备 受 海 外 华 人 学 者 注 意 的 工 作 , 因 为 它 是 " 文 化 大 革 命 " 后 到 1980 年 以 前 中 国 大 陆 的 基 础 物 理 理 论 研 究 的 一 个 重 要 方 面 的 总 结 [8]。 它 总 结 了 19751979 年 在 国 内 期 刊 上 发 表 的 60 余 篇 论 文 , 并 与 国 外 平 行 的 研 究 作 了 比 较 。 李 政 道 在 大 会 讲 话 时 说 , 这 个 "报 告 水 平 很 高 " 。 在 这 次 研 讨 会 上 , 有 关 规 范 场 理 论 的 报 告 还 有 刚 从 其 他 领 域 回 到 理 论 物 理 研 究 的 周 光 召 和 中 国 科 学 技 术 大 学 阮 图 南 关 于 陪 集 (coset) 规 范 场 的 研 究 ; 中 国 科 学 技 术 大 学 赵 保 恒 和 阎 沐 霖 关 于 非 阿 贝 尔 规 范 场 正 则 量 子 化 的 研 究 ; 谷 超 蚵 、 胡 和 生 关 于 球 对 称 规 范 场 的 研 究 , 李 华 钟 、 郭 硕 鸿 关 于 瞬 子 集 团 的 研 究 … … 10 多 篇 论 文 。 可 见 , 规 范 场 理 论 的 研 究 在 国 内 当 时 是 相 当 普 遍 的 (当 然 这 个 会 议 中 , 国 内 作 者 还 有 许 多 的 论 文 是 粒 子 物 理 的 理 论 工 作 。 因 为 它 们 不 属 于 本 文 的 题 目 范 围 之 内 , 不 能 论 述 了) 。 参 加 广 州 会 议 的 海 外 学 者 50 余 人 , 遍 布 世 界 几 大 洲 , 以 后 20 世 纪 80 年 代 中 国 留 学 生 出 国 留 学 和 理 论 物 理 访 问 学 者 在 美 国 访 问 都 受 海 外 学 者 欢 迎 。 可 以 硕 在 广 州 会 议 上 显 示 的 中 国 大 陆 学 者 的 水 平 给 他 们 深 刻 的 印 象 不 无 重 要 影 响 。

    经 过 了 20 多 年 , 这 段 历 史 事 实 已 不 被 现 时 的 研 究 后 继 者 所 知 , 即 使 在 老 一 辈 儿 中 亦 已 淡 忘 。 在 中 华 人 民 共 和 国 成 立 50 周 年 之 际 , 物 理 各 界 专 业 人 士 纷 纷 在 《 物 理 》 杂 志 上 发 表 50 年 的 总 结 和 回 顾 文 章 。 可 是 这 段 重 要 的 历 史 却 未 有 记 载 。 我 们 回 顾 规 范 场 在 中 国 的 发 展 , 显 示 了 在 杨 振 宁 的 学 术 影 响 下 , 曾 经 被 " 文 化 大 革 命 " 摧 残 了 的 基 础 理 论 研 究 的 复 苏 。 我 曾 撰 写 过 一 篇 文 章 , 在 引 言 中 说 及 " 文 化 大 革 命 " 后 , 国 内 物 理 基 础 理 论 研 究 的 " 文 艺 复 兴 " [9]。 那 篇 文 章 的 一 小 段 中 只 限 于 讲 到 当 时 国 内 的 一 部 分 因 素 , 现 在 把 杨 振 宁 的 影 响 和 当 时 国 际 的 因 素 补 充 , 总 算 比 较 完 整 记 叙 了 一 个 时 期 中 国 物 理 学 的 一 段 历 史 事 实 。

  3. 子 曰 : 温 故 而 知 新
    物 理 基 础 研 究 的 重 大 发 现 , 往 往 出 人 意 料 , 不 是 在 热 门 话 题 中 , 不 在 人 们 预 期 之 中 , 历 史 上 不 少 事 例 , 规 范 场 理 论 也 是 在 一 个 完 全 部 被 当 时 同 时 代 研 究 者 注 意 的 地 方 开 始 , 经 过 20 年 才 为 人 们 所 认 识 , 国 内 近 数 十 年 来 在 基 础 研 究 也 仿 效 其 他 行 业 喜 欢 搞 大 团 队 " 攻 关 " , 喜 欢 讲 " 预 期 结 果 和 价 值 " 喜 欢 搞 " 国 家 队 " , 等 等 。 事 实 上 , 物 理 学 历 史 上 , 许 多 极 为 重 要 的 研 究 却 完 全 是 一 两 个 人 的 活 动 , 规 范 场 就 完 全 是 一 个 人 开 始 , 坚 持 了 几 年 , 偶 然 机 会 与 米 尔 斯 合 作 获 得 启 发 , 在 规 范 变 换 式 引 入 非 线 性 项 。 解 决 了 最 后 的 障 碍 。 最 后 的 结 果 完 全 不 是 事 先 能 " 预 期 " 想 像 到 的 。 杨 振 宁 曾 说 过 : " 攻 关" , " 大 协 作 " 之 类 , 不 是 基 础 理 论 科 学 研 究 惟 一 方 式 , 也 不 可 以 视 为 主 要 的 方 式 , 因 为 基 础 理 论 研 究 中 , " 散 兵 群 " 往 往 起 决 定 作 用 , 取 得 最 重 要 得 结 果 , 只 注 意 " 攻 并 " , 忽 视 " 散 兵 " 不 是 可 取 得 策 略 。 我 们 讲 规 范 场 的 历 史 , 也 许 可 以 有 点 启 发 。

    当 然 , 我 们 并 不 反 对 " 国 家 队 " , 对 一 些 竞 赛 性 的 行 业 , 如 体 育 运 动 , 国 家 队 决 不 可 少 。 对 一 些 " 大 科 学 " , 或 系 统 工 程 , 国 家 队 必 不 可 无 。 但 是 对 自 然 科 学 基 础 理 论 性 研 究 , 可 以 有 " 国 家 队 " , 但 是 不 可 以 单 一 依 靠 " 国 家 队 " 。 在 许 多 国 家 , 不 存 在 理 论 科 学 研 究 的 " 国 家 队 " 。 与 此 相 关 , 20 世 纪 70 和 80 年 代 规 范 场 研 究 在 中 国 也 是 一 些 " 散 兵 " 自 发 的 成 绩 。 同 时 , 也 是 当 时 广 州 粒 子 理 论 讨 论 会 商 事 实 上 的 " 国 家 队 " 。 60 年 代 , 70 年 代 钱 三 强 、 周 培 源 等 老 一 辈 的 科 学 家 十 分 关 心 " 京 外 " 的 物 理 , 他 们 很 用 心 发 现 和 支 持 " 京 外 " 各 地 的 理 论 物 理 研 究 者 , 他 们 把 散 于 全 国 各 地 的 粒 子 理 论 研 究 者 , 视 作 与 " 翰 林 院 " 的 京 城 学 者 同 等 重 要 的 力 量 。 1980 广 州 粒 子 理 论 讨 论 会 就 是 一 个 历 史 的 见 证 。

    还 有 一 点 有 趣 和 值 得 注 意 的 事 实 是 , 当 年 国 内 规 范 场 研 究 者 , 就 它 的 开 拓 者 和 主 力 大 都 不 是 从 国 外 留 学 回 国 的 。 在 当 时 甚 至 是 未 出 过 国 门 的 " 土 包 子 " 。 在 30 年 封 闭 与 国 外 没 有 直 接 交 流 情 况 下 只 有 凭 过 时 的 出 版 刊 物 了 解 国 际 成 就 和 动 向 , 这 一 代 的 物 理 学 者 可 说 完 全 是 " 中 国 制 造 " 。 即 使 在 这 种 环 境 下 成 长 的 一 代 学 者 , 一 旦 与 外 界 接 触 , 却 可 以 说 是 与 国 际 " 顺 利 接 轨 " 。 因 此 今 天 的 青 年 学 者 得 益 于 开 放 , 交 流 信 息 , 出 国 访 问 。 比 之 当 年 有 无 可 比 拟 的 优 越 条 件 , 自 然 会 有 超 过 老 一 辈 人 的 成 绩 。但 是 有 一 种 观 念 认 为 只 有 留 过 洋 的 学 者 才 能 做 出 高 水 平 、 高 质 量 的 工 作 , 规 范 场 在 中 国 的 研 究 的 经 验 , 说 明 凭 完 全 " 中 国 制 造 " 的 学 者 , 可 以 做 出 与 西 方 学 者 平 行 发 展 的 研 究 。我 并 不 主 张 " 闭 关 " 练 功 。 开 放 与 交 流 是 研 究 所 必 需 的 。 20 世 纪 80 年 代 以 后 , 我 们 许 多 同 行 出 国 访 问 , 我 感 受 中 的 一 点 是 " 中 国 制 造 " 的 品 牌 的 货 色 , 并 不 都 是 比 海 外 品 牌 低 劣 。 中 国 学 者 如 果 只 知 道 崇 尚 洋 货 世 界 名 牌 , 恐 怕 就 不 是 一 个 好 现 象 , 规 范 场 理 论 在 中 国 标 志 着 " 文 化 大 革 命 " 后 7080 年 代 基 础 物 理 理 论 研 究 学 者 们 的 自 信 和 努 力 。

    这 里 我 们 引 用 杨 振 宁 德 不 朽 名 言 : " 假 如 今 天 …… 问 我 , 你 觉 得 你 这 一 生 最 重 要 的 贡 献 是 什 么 ? 我 会 说 , 我 一 生 最 重 要 的 贡 献 是 帮 助 改 变 了 中 国 人 自 己 觉 得 不 如 人 的 心 理 作 用 。 " [10]。 我 们 这 篇 文 章 , 就 是 给 这 段 话 作 了 一 个 小 小 的 注 释 。

    当 然 , 中 华 人 民 共 和 国 建 国 以 来 , 中 国 大 陆 的 许 多 巨 大 成 就 , 有 不 少 使 中 国 人 恢 复 自 信 心 的 事 件 , 但 是 杨 振 宁 自 是 有 其 独 特 的 作 用 。 因 为 : 他 个 人 的 成 就 立 足 于 古 今 中 外 的 世 界 科 学 史 。 杨 振 宁 远 在 20 世 纪 50 年 代 初 期 , 在 普 林 斯 顿 高 等 研 究 院 工 作 时 , 就 已 经 在 世 界 物 理 学 界 中 声 名 显 赫 。 有 人 回 忆 , 传 闻 早 在 李 、 杨 获 得 诺 贝 尔 物 理 奖 之 前 几 年 , 奥 本 海 默 (J.R. Oppenheimer) 说 过:50 年 代 物 理 学 是 杨 振 宁 的 天 下 [11]。 杨 振 宁 1945 年 赴 美 国 之 前 , 在 中 国 本 土 受 了 20 多 年 教 育 , 抗 日 战 争 时 期 , 毕 业 于 昆 明 西 南 联 合 大 学 (北 京 大 学 、 清 华 大 学 、 南 开 大 学 联 合 ) , 取 得 硕 士 学 位 。 到 美 国 后 受 教 育 研 究 先 后 十 年 ,取 得 很 高 声 誉 。 杨 振 宁 多 次 讲 过: 他 受 中 国 式 大 学 按 步 就 班 基 础 踏 实 教 育 影 响 甚 深 , 后 来 又 受 美 国 大 学 的 研 究 启 发 的 跳 跃 式 (或 说 渗 透 式 ) 方 法 , 他 自 己 是 东 西 方 优 点 的 结 合 所 致 。 杨 振 宁 从 来 主 张 中 国 传 统 方 式 有 它 的 优 点 。 西 方 学 习 方 式 也 有 它 的 优 点 , 不 可 以 其 一 否 定 其 二 。 他 身 体 力 行 综 其 双 方 所 长 , 并 且 一 再 告 诫 青 年 要 吸 收 东 西 方 的 长 处 。 如 果 仔 细 读 杨 振 宁 的 论 文 , 他 的 科 学 选 题 和 破 解 , 品 味 和 风 格 , 隐 约 闪 现 东 方 式 的 智 慧 。

    现 在 我 们 正 经 历 一 个 转 变 的 时 代 。 中 国 传 统 的 高 等 教 育 , 物 理 教 学 在 建 国 后 30 年 的 传 统 是 否 要 否 定 , 是 否 要 来 一 个 美 式 改 造 , 仁 者 见 仁。 事 实 上 有 一 种 观 念 认 为 中 国 没 有 什 么 科 学 传 统 、 没 有 什 么 值 得 保 留 和 发 扬 的 东 西 。 以 " 世 界 一 流 大 学 " 为 模 式 的 " 校 长 名 句 " 不 少 。 我 接 触 到 不 少 上 任 的 大 学 校 长 总 要 把 " 某 某 " 国 际 一 流 的 大 学 作 为 他 办 学 模 式 , 作 为 就 职 演 说 的 必 备 豪 语 。 也 有 那 么 一 说 : 中 国 大 陆 真 正 的 科 学 研 究 是 在 20 世 纪 80 年 代 国 外 留 学 回 国 这 些 人 才 开 始 的 。 照 这 么 说 , 80 年 代 以 前 中 国 没 有 科 研 , 更 没 有 传 统 。 在 祝 颂 杨 振 宁 的 成 就 之 时 , 我 不 可 以 忽 略 杨 振 宁 不 只 以 他 的 华 人 血 统 自 豪 , 而 且 他 认 为 他 受 益 于 中 国 传 统 教 育 , 他 总 没 有 忘 记 西 南 联 合 大 学 当 年 极 其 恶 劣 的 生 活 环 境 下 , 教 导 他 的 老 师 吴 大 猷、 王 竹 溪 、 周 培 源 等 中 国 卓 越 学 者 。 20 世 纪 70 年 代 初 他 访 问 中 山 大 学 , 他 向 我 提 出 , 他 要 做 的 一 件 事 是 看 望 当 年 教 过 他 数 学 课 、 已 故 姜 立 夫 教 授 的 夫 人 。 为 此 他 曾 专 门 寄 来 一 封 短 信 。 我 想 这 一 段 的 叙 述 也 是 为 杨 振 宁 的 不 朽 名 言 再 作 一 点 注 释 。

    致 谢   作 者 感 谢 当 年 合 作 同 行 们 的 支 持 , 特 别 是 冼 鼎 昌 教 授 、 郭 汉 英 教 授 、 段 一 士 教 授 、 张 元 仲 教 授 的 宝 贵 意 见 。 感 谢 谷 超 豪 教 授 寄 来 他 的 论 文 抽 印 本 。

注 释
1) 文 献 [1] 是 极 简 短 的 报 导 , 文 献 [2] 是 主 要 的

参 考 文 献

  1. Yang C N, Mills R L. Phys, Rev., 1954, 96: 191
  2. Yang C N, Mills R L. Phys, Rev., 1954, 95: 631
  3. Yang C N。 Phys, Rev., 1975, 33: 445
  4. Tai Tsun Wu, Yang C N. Phys. Rev., 1975, D12: 3845
  5. Gu C H, Physics Report, 1981, 80(4): 253
  6. 陆 启 铿 、 物 理 学 报 , 1974, 23:249[LU Q K. Acta Physics Sinica, 1974, 23: 249(in Chinese)]
  7. Yang C N. Selected Papers 19451980 with Commentary. New York: W.H. Freeman & Co., 1983.78
  8. Li H Z et al. A Review on the research in classical gauge field theory in China during the recent year. In: Hu N, Tzu H Y ed. Proc. 1980 Guangzhou Conference on Theoretical Particle Physics. Beijing: Science Press, 1980, Vol. I: 97
  9. Li H Z. Magnetic Monopole and its physical effects. In: Lin C C, Hu N ed. Some New Trends on Fluid Mechanics ang Theoretical Physics. Beijing: Peking University Press, 1993.524
  10. 杨 振 宁 杨 振 宁 文 集 (传 记 、 演 讲 、 随 笔 ) (上 ) 。上 海 : 华 东 师 范 大 学 出 版 社 , 1997。 扉 页 [Yang C N Collected essays of Chen Ning Yang 棗 Biographies, Public lectures and notes( I ). Shanghai: Huadong Normal University Press, 1997. Title page (in Chinese)]
  11. Hung Cheng (郑 洪) . How to Quantize Yang-Mills Theory. In: Liu C S, Yau S T ed. A Great Physicist of the Twentieth Century. International Press, 1955.49

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