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书评:《无限的谜题》

深入阅读《无限的悖论》和《宇宙尽头的粒子》的评论。

作者:Sean Carroll
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我很多写书的朋友一本正经地发誓说,他们从不看自己书的评论。我曾试图理解这些“外星人”的内心世界,但未能成功;就个人而言,尽管我知道这可能会让我痛苦,但我忍不住要去读评论。有时我甚至能学到东西!或者至少能感到欣慰,就像在 NPR 上由 Adam Frank 撰写的这篇关于《宇宙尽头的粒子》的精彩评论一样。或者,另一方面,可能会让我感到惊讶和震惊。到目前为止,最有趣的“评论”来自一位亚马逊的优秀读者,笔名是“Chosenbygrace Notworks”,标题直截了当:“傲慢的无神论者‘科学’”。显然,Chosenbygrace 并没有因为真正读过这本书而受到限制,但他听了我Coast to Coast AM 上的谈话。以下是开头部分:

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Sean Carroll 是一位典型的无神论物理学家,他傲慢地无视创造论者,以至于除非被提醒(就像今晚在 Coast to Coast AM 上发生的那样),他甚至不承认他们的存在。自由派媒体充斥着这种榨取金钱、痴迷金钱的白痴,他们愿意让美国任何一代人都负债累累,沦为奴隶。这已经发生了,而美国人总体上都因为无神论-理论物理学狂热者以及崇拜这类妄想狂白痴的白痴无神论者而成为债务奴隶。

这评论还有很多,但你懂的,大概的意思已经传达了。物理学/无神论的联系当然是经典的,但我不知道我们这些“邪教徒”还对让美国人负债累累负有责任。在 425 人中,有 5 人认为这篇评论有帮助,所以至少有人受到了帮助!(公平地说,Ashutosh Jogalekar 在亚马逊上的评论可能比我见过的任何评论都更好地传达了书中的内容。)其他评论令人费解,我必须特别提一个。在海峡对岸,《泰晤士高等教育》发表了物理学家 Frank Close 的评论,他无疑是一位专家。

他的书《无限的悖论》是对现代量子场论的极其细致和全面的概述,特别关注了该主题的历史,仔细阐明了哪些物理学家在其中做出了哪些见解。他也很喜欢我的书,说它是近期关于希格斯粒子书籍中最好的一本(当然,这个群体很小)。他还指出了一些“摇摆不定”的地方。出于某种原因,我不仅声称 Peter Higgs 是苏格兰人(这是一个所有人都犯的错误,因为他几十年来一直在爱丁堡工作),还声称 Jeffrey Goldstone 是苏格兰人(一个我最初犯的错误,毫无理由地犯了;抱歉,Jeffrey!)。更严重的是,他指责我犯了一些极其严重的史实错误,如果这些错误确实反映了我的书中的内容,那将是令人不安的。我不确定为什么会发生这种情况,但我认为纠正事实记录是值得的。Close 首先说,在我的书中,“Sheldon Lee Glashow 预测 Z 玻色子归功于 Steven Weinberg 和 Abdus Salam。”以下是我实际写的关于 Glashow 的内容:

(第 232-233 页):[Glashow 的]想法似乎能够解释弱相互作用和电磁相互作用的已知特征……但它偏离了已知情况,预测了一个新的规范玻色子:一种中性但有质量的粒子,也就是我们现在所说的 Z。当时没有证据表明存在这样的粒子,所以这个模型并没有引起很多人的关注。

以下是我关于 Weinberg 和 Salam 在 Z 粒子方面的论述:

(第 235 页):Weinberg 将现代粒子物理学研究生都会立即认识到的“电弱”标准模型部分组合在了一起。在他的参考文献中,他引用了 Glashow 的论文,但他仍然不知道 Salam 和 Ward 的论文。利用 Kibble 的想法,他能够直接预测 W 和 Z 玻色子的质量——这是 Glashow、Salam 和 Ward 无法做到的。(第 236-237 页):Glashow、Salam-Ward 和 Weinberg 模型的主要新预测是存在一个重的中性玻色子,即 Z。

我看不出为什么有人会把 Z 玻色子归功于 Weinberg 和 Salam,而不是 Glashow。Close 接着说,“尽管 Glashow 在其他地方被提及,但 J.C. Ward——Salam 与他一起在三年前才重新发现了 Glashow 的想法——却无影无踪。”以下是我书中关于 Ward 的内容,我用引用 Frank Close 的书来使我关于 Ward 的讨论更加生动。

(第 233-234 页):虽然 Glashow 在试图统一电磁学和弱相互作用时所组合的成分可能看起来有点武断,但其中显然有一些合理的方面:在英国的海峡对面,帝国理工学院的 Abdus Salam 和 John Ward 几乎同时提出了完全相同的理论。每位物理学家个人都非常有成就。Ward 出生于英国,但在澳大利亚和美国生活过多年,是量子电动力学的先驱。他在物理学界最出名的可能是量子场论中的“Ward 恒等式”,这些数学关系强制执行局部对称性。Salam 出生于巴基斯坦,当时巴基斯坦仍与印度一起在英国统治下,后来他将积极参与政治,并成为发展中世界科学的倡导者。他们是频繁的合作者,他们一些最有趣的工作是共同完成的,关于统一力的研究。遵循与 Glashow 非常相似的逻辑,Salam 和 Ward 发明了一个具有两种不同对称性的模型,一种破坏了宇称,另一种则没有,并预测了一个无质量的光子和三个有质量的弱规范玻色子。他们的论文发表于 1964 年,显然没有意识到 Glashow 之前的工作。与 Glashow 一样,他们在模型中手工打破了对称性。与 Glashow 不同的是,他们没有任何借口这样做:他们就在 Guralnik、Hagen 和 Kibble 旁边工作,他们全职专注于自发对称破缺。沟通不畅的原因可能部分在于 Ward 天生就沉默寡言。在他的著作《无限的悖论》中,Frank Close 讲述了 Gerald Guralnik 讲的一个耐人寻味的故事:*Guralnik 和 Ward 在当地的一家酒吧一起吃午饭,Guralnik 开始谈论他尚未完成的关于隐藏对称性的工作。“我还没说几句,[Ward] 就打断了我。他接着给我讲了一课,告诉我我不应该随意泄露我的未发表想法,因为它们会被窃取,而且常常在我完成研究之前就被发表了。”由于这次训诫,Guralnik 没有问 Ward 关于他自己和 Salam 正在进行的工作。* 即使采取了如此谨慎的态度来讨论未发表的工作,即使是最不爱说话的物理学家通常也不会不愿意谈论已发表的成果。然而,无论出于何种原因,Salam 和 Ward 过了好几年才注意到 Guralnik、Hagen 和 Kibble 的提议。

当然,还有上面引用的第 235 页的提及,以及我简短地提到电弱统一的诺贝尔奖时:

(第 237 页):1973 年,欧洲核子研究组织 (CERN) 的 Gargamelle 探测器观测到了正是这类事件,为 Glashow、Salam 和 Weinberg 于 1979 年分享诺贝尔奖奠定了基础。(Ward 被排除在外,但一年最多只能有三人分享该奖项。)

不可否认,这并没有构成非常深入的讨论,但请记住,在我 13 章的书里,只有一章是讨论希格斯机制的历史的;那不是我书的重点。我认为上面的内容并没有让 Ward“隐形”。再举一个例子,Close 写道,“只有 Higgs 引起了人们对同名玻色子作用的注意,它的衰变对于通过实验证明该机制至关重要。这一点没有传达出来。”这是我第一次提到这一点:

(第 224 页):在 Higgs 的第二篇论文被拒绝后增加的内容中,有一条评论指出,他的模型不仅使规范玻色子获得了质量,还预测了一个有质量的标量玻色子——也就是我们现在所知的“希格斯玻色子”的第一个明确出现。

这是第二次:

(第 225 页):虽然有人可能争论是 Anderson、Englert & Brout 还是 Higgs 最先提出了使规范玻色子获得质量的希格斯*机制*,但 Higgs 本人认为他第一个提出了我们现在用作证据的粒子——希格斯*玻色子*——这是自然运作的方式。

这是第三次:

(第 238 页):也许最重要的是,“希格斯玻色子”听起来是个不错粒子的名字。是 Higgs 的论文最先引起了人们对玻色子而不是它产生的“机制”的关注,但这还不足以解释命名惯例。

也许重复三四次,这一点就能传达过去,但到了某个点,你就只能相信读者足够仔细地关注了。我承认,我完全不关心谁会赢得诺贝尔奖。我知道其他人觉得这极其重要,所以我在我的十三个章节中专门用了一章来回顾历史。(还有,这是我能比在通俗读物中更详细地讨论自发对称破缺和电弱模型的一个借口。)我热爱实验,热爱理论,但真的不太关心谁获奖。但Nevertheless,准确地记录历史至关重要;那些做出工作的人理应得到这份尊重。所以,如果我确实错误地描述了物理学历史上的任何重要时刻,我很乐意知道,并在未来的印刷版本中进行更正。我只是不认为这些例子符合条件。

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