对“宇称不守恒”的质疑是李政道、杨振宁二位先生的独创吗?

来源: 阿留 2017-03-07 17:41:53 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (10390 bytes)

大家知道,李政道和杨振宁两位物理大师,因为发现弱相互作用中的”宇称不守恒“而荣获诺奖;而后因谁提出了原创思想,而争论了一辈子。对此,李先生说这源自他1956年4月的想法。然而要客观看待历史,就不能只看一个人怎么讲。本文简要介绍一下1956年4月的罗切斯特会议对提出“宇称不守恒”的重要作用,以提供一个更加客观的线索。

关于宇称的历史背景,当时要解决的是Tau-Theta之谜,即Tau和Theta这两种粒子倒底是不是一回事。两种粒子其他性质都相同,唯独表现出不同的宇称。在1956年4月的罗切斯特会议上,这个问题经过认真讨论。2008年《波兰物理学报》以物理史家的第三者视角【1】,对此作了详细的介绍:

Nearly one hundred ninety physicists participated in the Sixth Annual Rochester Conference on April 3th–7th, 1956. One of its main topics was the rapidly growing field of the new elementary particles. The session on“Theoretical Interpretation of New Particles” was chaired by Oppenheimer...The introductory talk was delivered by Yang who gave a summary of experiments and several propositions to explain the tau–theta puzzle.

此次会议,设置了“新粒子的理论解释”这一分会,美国的原子弹之父奥本海默,是这个分会的主席。杨振宁做了引言报告,总结当时关于tao-theta之谜的一些结果。事实上,在此之前李、杨已经发表了两篇文章试图解释这个现象,当然都尚未涉及宇称不守恒。但是在1956年4月初的罗切斯特会议上,通过大家的讨论,碰撞出了质疑”宇称守恒“的火花。比如根据另一位大牛费曼的回忆:

“It was during that discussion that the idea of parity nonconservation was first seriously discussed in large audience. Richard Feynman, who was a participant, gave a lively recollection of the event [2]: “I was sharing a room with a guy named Martin Block, an experimenter. And one evening he said to me, ‘Why are you guys so insistent on this parity rule? Maybe the tau and theta are the same particle. What would be the consequences if the parity rule were wrong?

和费曼同屋的Martin Block,是一位当时尚没有多少名气的实验物理学家,却也提出了对宇称不守恒的质疑。(他后来成为了西北大学物理系主任http://www.aspentimes.com/news/obituaries/founder-of-aspen-winter-physics-conferences-dies/)。费曼的回忆也提到了他代表Block向李政道提问:”如果宇称守恒定则错了,结果会怎样?“对此李政道给了一个很复杂的回答,连费曼都没有听懂。可见当时李此时对这个答案也不确定。

‘So the next day at the meeting . . . I got up and said, ‘I’m asking this question for Martin Block: What would be the consequences if the parity rule was wrong?’Lee, of Lee and Yang, answered something complicated, and as usual I didn‘t understand very well.

At the end of the meeting Block asked me what he said, and I said I did not know, but as far as I could tell, it was still open — there was still a possibility. I didn’t think it was likely, but I thought it was possible . . . ”.

网上还可以查到这次会议最后一天的总结发言【3】:

The last day of the conference was devoted to participants sharing their conclusions on the θ-τ puzzle. Frank Yang gave an introductory review. After several talks had been given, Robert Oppenheimer, the chairman of the session, was ready to close the session when several prominent physicists chose to make statements. Murray Gell Mann (盖尔曼)presented a list of approaches to the problem which he had considered, but without designating his choice. Richard Feynman (费曼)brought up Block's suggestion in the form of the θ and τ mesons being the same particle but with no definite parity. Frank Yang (即杨振宁)told the meeting that he had looked into several aspects of the nonconservation of parity without reaching a conclusion.”

也就是说,质疑宇称守恒,恐怕是这个会议上集体讨论使与会者受到的启发,产生这一想法的人,绝对不止一个。盖尔曼、费曼和杨振宁这几位大牛,以及实验物理学家Martin Block,都考虑到了不守恒的可能性;杨还特别提到他从几个不同角度审视了宇称不守恒,但尚未得出结论。不但如此,李先生还直接从费曼替Block提的问题中获得了启发,"What would be the consequences if the parity rule was wrong?",不可能不引起他更深入的思考。而李先生的回忆,也说宇称不守恒的想法产生于56年4月,印证了他在罗切斯特会议上受到的影响。

综上所述,这一质疑,其实并非李、杨二位的独创,而是在罗切斯特会议上,在大家的讨论中产生和逐步清晰的一条新思路。李先生受到了Block、费曼质疑的启发;尽管杨先生此时已经在往这个方向考虑了,但直到会议开始时,尚未敢豁然提出;大家的热议,才促使他在总结发言时表达了一些看法。我想,这些讨论,应该促进了杨、李进一步往不守恒的方向考虑。

但另一方面,物理学的质疑不能只是一句话,那样的话论点就成了光杆司令。必须有翔实理论和实验分析来支持。能抓住这一想法,在2个月内作出深入研究,并提出具体的实验验证方案,这才是李、杨两位的真正贡献,体现了他们作为物理大师的卓越眼光和能力。

所以从某种意义上说,这二位争论谁第一个提出”不守恒“的想法并无意义,因为他们其实都在这次会议上受到了的启发,也不止一位与会者产生了这样的质疑;关键是谁在论证中做出了决定性的贡献。而这一点,史家恐怕是永远弄不清楚的,因为即使李先生本人也用了”你追我赶“交替领先的描述【4】,在具体论证方面,很难讲谁的贡献更大。其实,这对历史而言也实在并不重要——真理,早已在两人的合作和吴女士的验证中获得了,而吴的实验验证,和他们的理论一样重要。

不但如此,吴女士还为李、杨的这篇论文提供了重要实验参考资料【3】:

The international expert in beta decay at that time was Chien-Shiung Wu and she was at Columbia. T.D. Lee went to see her to see if she knew of any experiment that tested the question of the conservation of parity in weak force interactions. She did not know of any but lent Lee a near-thousand page compilation of the results of experiments entitled Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy.Yang and Lee went through that work over the course of two weeks and concluded that the conservation of parity in weak force interactions had never been tested. They subsequently wrote an article calling for the testing of the conservation of parity in weak force interactions. It was published in Physical Review in 1956.”

所以,如果要我评诺贝尔奖,吴先生应该领40%的奖金,李、杨各30%,似乎更加公平合理吧?

 

【1】Andrzej K. Wróblewski,”THE DOWNFALL OF PARITY — THE REVOLUTION
THAT HAPPENED FIFTY YEARS AGO", ACTA PHYSICA POLONICA B, 39, page 254 (2008)

【2】R.P. Feynman, Surely You’re Joking, Mr. Feynman! The Adventures of a
Curious Character as told to Ralph Leighton, p. 247–248, W.W. Norton &
Company, New York–London 1985.

【3】http://www.sjsu.edu/faculty/watkins/paritynoncon.htm 

【4】https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%8E%E6%94%BF%E9%81%93#cite_note-7 李先生的比喻:“两个孩子十分好奇,他们肩并肩向着光跑去。有的时候一个在前面,有的时候另一个在前面。”

 




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所有跟帖: 

先于李政道,有一个苏联人提出“宇称守恒”的质疑,但他的文章被朗道毙了。 据说朗道对此观点 -ViBravo- 给 ViBravo 发送悄悄话 (688 bytes) () 03/07/2017 postreply 18:08:23

多谢您的信息,很有意思。不知道这部分关于实验的建议是谁提出来的?好像这两位争论的焦点都是在“原创”,而不是“设计实验”。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (337 bytes) () 03/07/2017 postreply 18:32:07

发现DNA双螺旋结构中搞理论的 Crick 一直认为搞实验的 Watson 起的作用比他大,因为分子生物学是 -ViBravo- 给 ViBravo 发送悄悄话 (198 bytes) () 03/07/2017 postreply 19:03:11

生物跟物理不大一样,后者中理论的指导意义高得多,比如狄拉克30年代就预言了反粒子的存在,而生物学至今尚做不到成功的理论预言。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (98 bytes) () 03/07/2017 postreply 19:09:46

上世纪7,80年代曾经一度预言下一个世纪是分子生物学的时代,不少赶时髦的人都争先恐后地往里挤,到了90年代这阵风就过去了。 -匆匆客- 给 匆匆客 发送悄悄话 匆匆客 的博客首页 (0 bytes) () 03/07/2017 postreply 19:15:18

确实是过剩了,看看现在搞生物的博士后,这个领域的科研方式简直是在畸形发展。一个大老板带7、80个博士后, -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (207 bytes) () 03/07/2017 postreply 19:17:45

BTW, 这里面也是欠了一位著名女性的,可惜她英年早逝。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/07/2017 postreply 19:15:39

吳健雄應該共同得獎。這個實驗結果對於改變多數人的想法起了決定性作用。 -歡顏展卷林中坐- 给 歡顏展卷林中坐 发送悄悄话 歡顏展卷林中坐 的博客首页 (0 bytes) () 03/07/2017 postreply 20:47:46

绝对赞同。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 05:57:34

李杨得奖不是因为质疑,是因为证明 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (0 bytes) () 03/07/2017 postreply 20:52:48

不对,您没读过那篇论文。这个没法“证明”。那篇论文在推演如果不守恒,会产生什么其他后果,会不会和已有的结果冲突。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (119 bytes) () 03/08/2017 postreply 05:57:10

proof 翻成中文是证明吧 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (1615 bytes) () 03/08/2017 postreply 07:26:19

您不读李、杨的原文,却来引用一个“citation needed"的statement,这很不严谨。建议您去读这二位的原文再来讨 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (1435 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:00:20

全文出现10次"if parity...“,然后如何如何。这不是证明,而是假设成立的前提下,会发生什么事情。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:07:50

OK 诺贝尔奖的理由是正道 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (579 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:09:08

注意“penetrating investigation ”,并不是理论证明。他们发现了没有任何实验证据表明弱相互作用宇称守恒, -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (77 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:11:55

这就是为什么李、杨二位的这个发现不能叫做“定理”,因为它不是从理论来证明的。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:17:21

我说证明不符合物理的精神,物理定律是不能用数学证明的 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 17:49:50

我上面引述的大标题中,推广到介子和整个弱相互作用是杨振宁的建议,这点是李的回忆录也承认的。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:13:13

OK杨在论文的回忆录说是“提出”beta decay 宇稱不守恒 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (517 bytes) () 03/08/2017 postreply 12:29:48

更正确说李杨“预测”beta decay 宇稱不守恒,吴用实验证实 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 20:22:58

而这个“证明”,是吴健雄的实验做出的,不是李和杨。他们指出了如果不守恒,会发生什么事情,以及可能的实验验证方案。 -阿留- 给 阿留 发送悄悄话 阿留 的博客首页 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 09:09:12

不,他们提出了在弱交互作用宇稱可能不守恒 -fourwaves- 给 fourwaves 发送悄悄话 (0 bytes) () 03/08/2017 postreply 12:40:51

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