正文

分立對(duì)稱(chēng)性P,T和C

曙光集(十年增訂版) 作者:楊振寧 著


分立對(duì)稱(chēng)性PTC

原文“The Discrete Symmetries P,T and C”,載于Journal de Physique,Colloque C 8,Supplement au No.12,December 1982。中譯文載《楊振寧談科學(xué)發(fā)展》,八方文化企業(yè)公司,1992年。譯者:張美曼。本書(shū)編者做了一些修改。

一、宇稱(chēng)P的概念

1924年奧托·拉波蒂(Otto Laporte)[1]在分析鐵元素的光譜結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)了兩類(lèi)項(xiàng),他分別稱(chēng)它們?yōu)椤皫岔?xiàng)”和“不帶撇項(xiàng)”。躍遷總是從帶撇項(xiàng)到不帶撇項(xiàng)或者反過(guò)來(lái),從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)躍遷在帶撇項(xiàng)之間,或者不帶撇項(xiàng)之間發(fā)生。后來(lái)發(fā)現(xiàn),這個(gè)選擇規(guī)則也適用于其他元素的原子譜,并給這個(gè)規(guī)則起名為“拉波蒂規(guī)則”或“拉波蒂-拉賽爾”規(guī)則(Laporte-Russell)。在量子力學(xué)發(fā)展起來(lái)之后,這個(gè)選擇規(guī)則被解釋為與下面的變換下的不變性有關(guān)[2]

這個(gè)變換被稱(chēng)為鏡像,韋耳(Weyl)選用符號(hào)i表示這個(gè)變換。韋耳給這個(gè)算符的本征值起名為“符號(hào)差”(signature)。1931年,在維格納(Wigner)[3]的書(shū)中此本征值被稱(chēng)為“鏡像特征標(biāo)”?!坝罘Q(chēng)”這個(gè)名詞是何時(shí)開(kāi)始被采用的,我了解得不確切。在1935年,康登(Condon)和肖特勒(Shortley)[4]用了“宇稱(chēng)算符”這個(gè)詞。

在30年代,宇稱(chēng)對(duì)稱(chēng)很快地成為原子物理、分子物理和原子核物理語(yǔ)言的一部分。能級(jí)安排、選擇和強(qiáng)度規(guī)則及角分布都明顯地或隱含地用設(shè)想的宇稱(chēng)守恒的概念進(jìn)行了討論。當(dāng)基本粒子物理開(kāi)始發(fā)展時(shí),宇稱(chēng)守恒很自然地轉(zhuǎn)入到新的領(lǐng)域中。

在進(jìn)入宇稱(chēng)不守恒的課題之前,回憶一下過(guò)去是很有趣的。今天,群論在物理學(xué)中的廣泛應(yīng)用被認(rèn)為是理所當(dāng)然的事,然而在20年代晚期,韋耳和維格納將群論引入物理中卻一點(diǎn)也不受歡迎。在維格納的書(shū)的1953年英文版前言中,他寫(xiě)道[3]

當(dāng)最初的德文版于1931年發(fā)表時(shí),物理學(xué)家很不情愿接受群論的論證和群論的觀點(diǎn)。使作者感到愉快的是以后這種反感實(shí)際上消失了。事實(shí)上,年輕一代并不理解這種反感的原因和基礎(chǔ)。在老一代人中,可能是范勞埃(M.van Laue)首先確認(rèn)了群論的意義。他認(rèn)為群論是在處理量子力學(xué)問(wèn)題中得到最初認(rèn)識(shí)的自然工具。范勞埃對(duì)出版者和作者的鼓勵(lì)對(duì)這本書(shū)得以問(wèn)世做出了貢獻(xiàn)。我喜歡回憶他的問(wèn)題,在這卷書(shū)中對(duì)他的問(wèn)題導(dǎo)出的結(jié)果,我認(rèn)為是最重要的。我的回答是這樣,拉波蒂的規(guī)則(宇稱(chēng)的概念)和矢量相加模型的量子理論,我認(rèn)為是最有意義的。自那時(shí)以來(lái),我終于同意了他的回答,確認(rèn)幾乎所有的譜學(xué)中的規(guī)律都從問(wèn)題的對(duì)稱(chēng)性得出,這是最出色的結(jié)果。

在寫(xiě)下這段話后的二十多年里,越來(lái)越大的李群找到了它們進(jìn)入物理學(xué)文獻(xiàn)的路。人們可能會(huì)擔(dān)心,是否這個(gè)好且重要的發(fā)展被濫用了。

現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)?0年代。在對(duì)τ粒子衰變的研究中,達(dá)立茲(Dalitz)引入著名的達(dá)立茲圖[5]對(duì)τ粒子可能的自旋-宇稱(chēng)進(jìn)行了分析。這是一個(gè)特別有用的方法。在1955年1月,他得到了一個(gè)結(jié)論[6],即“如果τ介子的自旋小于5,它就不能衰變到兩個(gè)π介子”。換句話,τθ粒子的自旋-宇稱(chēng)安排很像是不相同的。但是這個(gè)結(jié)論必須與有關(guān)τθ粒子質(zhì)量與壽命的實(shí)驗(yàn)相對(duì)照。那時(shí)的氣氛可以從1956年我在西雅圖舉行的理論物理國(guó)際會(huì)議上作的題為《關(guān)于新粒子的現(xiàn)有的知識(shí)》的報(bào)告中的一段看出[7]

……一般認(rèn)為τθ不是同一粒子。

然而,不能輕率地下結(jié)論。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)上這些K介子仿佛有相同質(zhì)量和相同的壽命。它們的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)已精確到2~10個(gè)電子質(zhì)量,或百分之幾,它們的壽命精確到20%。可是由于這兩種粒子有不同的自旋和宇稱(chēng)值,它們又都與核子和π介子有強(qiáng)相互作用,因而不能期待它們有相同的質(zhì)量和壽命。這迫使人們認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題繼續(xù)存在,即上述的τθ不是相同粒子的推論是否是結(jié)論性的。我可以插上這樣一段話,此推論一定曾被當(dāng)作結(jié)論(事實(shí)上它比物理學(xué)中許多其他的推論的基礎(chǔ)要好得多),假如沒(méi)有質(zhì)量與壽命相同的異狀。

請(qǐng)注意這里(1956)所用的詞“異狀”。它顯示當(dāng)時(shí)普遍的感受;質(zhì)量與壽命不應(yīng)該相同

從1956年初開(kāi)始,這個(gè)進(jìn)退兩難的推論被明確地稱(chēng)為θ-τ之謎。在這一年的4月里,在羅徹斯特會(huì)議上,按大會(huì)的約請(qǐng),我做了一個(gè)新粒子的報(bào)告,在報(bào)告中我花費(fèi)了一半以上的時(shí)間去討論這個(gè)謎[8],在這個(gè)會(huì)議結(jié)束時(shí),奧本海默說(shuō):“τ介子有內(nèi)部的或外來(lái)的復(fù)雜性,兩者都不會(huì)是簡(jiǎn)單的?!?/p>

這個(gè)謎被后來(lái)發(fā)現(xiàn)的宇稱(chēng)不守恒解決了。為什么這不是一個(gè)顯然的直接的解答?我想有三條理由:

1.一般自然地認(rèn)為幾何對(duì)稱(chēng)性是絕對(duì)的。在原子、分子和核物理中,空間-時(shí)間對(duì)稱(chēng)性的精確性?xún)H進(jìn)一步加強(qiáng)了這個(gè)先驗(yàn)的信念。

2.在核物理和原子物理中,宇稱(chēng)選擇規(guī)則都十分成功。借助于宇稱(chēng)選擇規(guī)律,成百個(gè)實(shí)驗(yàn)成功地分析了核能級(jí),核反應(yīng)和β衰變的鑒別。面對(duì)過(guò)去這些廣泛的經(jīng)驗(yàn),很難接受宇稱(chēng)破壞的思想。

3.宇稱(chēng)僅在弱作用中不守恒的思想還沒(méi)有誕生。在1956年4月下旬和5月上旬,李政道和我研究θ-τ之謎。我們特別注意在實(shí)驗(yàn)

中“二面角”的定義。在羅徹斯特會(huì)議上舒特(R.P.Shutt)、斯坦伯格(J.Steinberger)和瓦爾克(W.D.Walker)的小組報(bào)告了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。有一天,李和我突然想到也許宇稱(chēng)僅僅在弱作用中不守恒。這會(huì)在反應(yīng)(2)中產(chǎn)生上下不對(duì)稱(chēng)。這個(gè)想法使我們緊張地工作了幾周,特別是對(duì)β衰變的研究。我們?cè)?月向《物理評(píng)論》提交了一篇題為《宇稱(chēng)在弱作用中守恒嗎?》的文章,發(fā)表于10月[9],[10]。但發(fā)表時(shí)文章的題目改為:《在弱作用中的宇稱(chēng)守恒問(wèn)題》,因?yàn)榫庉嬕?guī)定,文章的標(biāo)題不能含有問(wèn)號(hào)。

我們建議了幾種檢驗(yàn)方法,去發(fā)現(xiàn)在弱作用中宇稱(chēng)是否守恒。有兩組人于1956年開(kāi)始做我們所建議的那些實(shí)驗(yàn),其中一組是哥倫比亞的吳健雄和標(biāo)準(zhǔn)局的安布勒(E.Ambler)、海沃德(R.W.Hayward)、霍普斯(D.D.Hoppes)及赫德遜(R.P.Hudson)。另一組是芝加哥的泰勒格第(V.L.Telegdi)和費(fèi)雷德曼(J.I.Friedman)。在1957年1月初哥倫比亞-標(biāo)準(zhǔn)局的實(shí)驗(yàn)證明在β衰變中確實(shí)存在宇稱(chēng)不守恒時(shí),戈文(R.L.Garwin)、萊德曼(L.M.Lederman)和韋恩瑞其(M.Weinrich)突擊于48小時(shí)內(nèi)完成了另一個(gè)宇稱(chēng)不守恒的實(shí)驗(yàn)。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果使所有的物理學(xué)家相信宇稱(chēng)在弱作用中不守恒[11]。

二、時(shí)間反演T的概念

在經(jīng)典物理學(xué)中,時(shí)間反演不變性是一個(gè)早在19世紀(jì)就已經(jīng)研究過(guò)的課題。對(duì)這個(gè)不變性的現(xiàn)代理解是從克拉默(Kramers)的定理[12]開(kāi)始的。這個(gè)定理說(shuō),在任何一個(gè)電場(chǎng)中,對(duì)奇數(shù)個(gè)電子來(lái)說(shuō),能量本征態(tài)至少是雙簡(jiǎn)并的。為證明這個(gè)定理,克拉默用了一個(gè)對(duì)電子系統(tǒng)的波函數(shù)進(jìn)行復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算的算子。兩年之后,維格納[13]證明,在量子力學(xué)中這是一個(gè)正確的時(shí)間反演算子。

維格納的時(shí)間反演算子沒(méi)有立刻被物理學(xué)家們賞識(shí)[14]。甚至直到1941年,當(dāng)泡利寫(xiě)他那篇場(chǎng)論的總結(jié)文章[15]時(shí),也沒(méi)有提到這個(gè)算子。泡利好像喜歡另一個(gè)不包括復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算的算子(那是不正確的)。確實(shí),復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算使得時(shí)間反演算子很難理解,并且應(yīng)用時(shí)也很困難。因此整個(gè)30年代和40年代,只有幾篇文章討論這一課題。

今天,我們知道時(shí)間反演不變性的一個(gè)重要應(yīng)用就是確定躍遷矩陣的元素之間的相對(duì)相位。首先使用這一想法的是勞依德(S.Lloyd),他討論了電2L極和磁2L-1極輻射的矩陣元素之間的相對(duì)相位[16]。

施溫格(Schwinger)[17]引入了時(shí)間反演不變的另一種形式,但他的公式在實(shí)質(zhì)上與維格納的公式等價(jià)。

三、電荷共軛C的概念

電荷共軛概念的起因與宇稱(chēng)和時(shí)間反演完全不同。事實(shí)上它在經(jīng)典力學(xué)中沒(méi)有對(duì)應(yīng)物。

當(dāng)?shù)依?sup>[18]寫(xiě)下他的關(guān)于狄拉克方程的文章時(shí),在引言中他提到負(fù)能態(tài)是成問(wèn)題的:“因此所得到的理論僅僅是一個(gè)近似……”兩年之后,他在題為《電子和質(zhì)子的理論》的文章中又回到這個(gè)問(wèn)題上[19]。在這篇文章中他提出“所有的負(fù)能量態(tài)都被占據(jù)了,也許有少數(shù)的幾個(gè)空著……”他稱(chēng)這些未被占據(jù)的負(fù)能量態(tài)為“空穴”,他假定“這些空穴是質(zhì)子”。他又提出兩個(gè)問(wèn)題:“這個(gè)理論能說(shuō)明電子和質(zhì)子之間巨大的不對(duì)稱(chēng)嗎?它們不對(duì)稱(chēng)因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量是不同的,而且質(zhì)子能組合成重的原子核。”這篇文章發(fā)表之后不久,塔姆(Tamm)、狄拉克、奧本海默和韋耳得出結(jié)論[20],期待的不對(duì)稱(chēng)并不存在。而且,如果空穴是質(zhì)子,那么氫原子的壽命將是10-10秒。這顯然是錯(cuò)誤的。因此,奧本海默[21]提出質(zhì)子和電子應(yīng)分開(kāi)處理。結(jié)果是下面的看法:

在這個(gè)世界上,正如我們所知道的,不只是幾乎所有的,而是所有的負(fù)能量電子態(tài)都被占據(jù)了。一個(gè)空穴,如果存在,將是一類(lèi)新粒子,它是實(shí)驗(yàn)物理還不知道的,它與電子有相同的質(zhì)量、符號(hào)相反的電荷。我們可以稱(chēng)那樣的粒子為反電子。[22]

這就是電荷共軛粒子概念的誕生經(jīng)過(guò)。我曾將狄拉克為創(chuàng)造“空穴”這個(gè)思想所采取的步驟比作為“負(fù)數(shù)的第一次引入”[23]。這導(dǎo)致了今天對(duì)“真空”本質(zhì)的深?yuàn)W微妙的理解,這是人類(lèi)的空間-時(shí)間概念的一場(chǎng)革命。我一直很欣賞狄拉克提出負(fù)能量粒子海那樣瘋狂思想的勇氣,關(guān)于這個(gè)問(wèn)題有一天我曾問(wèn)過(guò)狄拉克。他說(shuō),在那個(gè)時(shí)候這個(gè)思想并不那么瘋狂(按照他的意見(jiàn)),因?yàn)槿藗冊(cè)谠託そY(jié)構(gòu)中已經(jīng)對(duì)空穴很熟悉了。我想,對(duì)他來(lái)說(shuō)也可能并不那么瘋狂,因?yàn)樗嘈?sup>[22]:

現(xiàn)在能夠建議的最有效的方法是,采用純數(shù)學(xué)的所有手段使現(xiàn)存的理論物理基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)公式完美化并得以推廣,而且每一次在這個(gè)方向上取得成功之,都要借助于物理去解釋新的數(shù)學(xué)?!?/p>

但那時(shí)與他同輩的物理學(xué)家們卻非常不歡迎他的思想。[見(jiàn)Moyer,D.F.,Am.J.Phys.49,1055(1981)]

在這個(gè)發(fā)展中,法雷(Furry)[24]邁了下一步,他證明了一個(gè)后來(lái)稱(chēng)為法雷定理的定理。用費(fèi)曼圖語(yǔ)言來(lái)表達(dá),則這個(gè)定理是說(shuō),量子力學(xué)中奇數(shù)級(jí)的電子-正電子圈圖中,方向(方向定義從電子到正電子)相反的兩個(gè)圖彼此相互抵消。法雷在文章的摘要中強(qiáng)調(diào),抵消是“電子和正電子之分布的對(duì)稱(chēng)性帶來(lái)的”。

在大約相同的時(shí)間,麥杰拉納(Majorana)[25]和稍后的克拉默[26]開(kāi)始著手于共軛對(duì)稱(chēng)的正規(guī)處理。

在1937年發(fā)表的這三篇文章是很有趣的,除討論電荷共軛外,他們接觸了各種各樣附加的概念,這些概念后來(lái)變得有趣和重要:麥杰拉納的文章引入了中微子的麥杰拉納理論;克拉默用下面一段話結(jié)束他的文章:

因此一個(gè)修正必須加到1928年狄拉克理論給出的氫原子靜態(tài)能級(jí)上。

在以后的文章中我們將比較詳細(xì)地討論實(shí)際計(jì)算這一修正的可能性。

所以克拉默早在1937年就開(kāi)始考慮重整化的思想,但似乎沒(méi)有獲得成功的結(jié)果。

在第二次世界大戰(zhàn)期間,法雷定理被推廣到各種類(lèi)型的介子-核子耦合[27],派斯(Pais)和喬斯特[28](Jost)證明,這些都與電荷共軛不變性和電荷對(duì)稱(chēng)有關(guān)。電荷共軛不變性的進(jìn)一步應(yīng)用是米協(xié)爾(Michel)[29]及李、楊做的[30]。

1956—1957年的實(shí)驗(yàn)證明了弱作用不遵守宇稱(chēng)守恒,并證明了弱作用不遵守電荷共軛不變性[11][31]。

四、CPT定理

在施溫格關(guān)于場(chǎng)論的文章中[32],隱含有對(duì)后來(lái)稱(chēng)為CPT定理的認(rèn)識(shí),這個(gè)定理表示,在任一洛倫茲不變的定域場(chǎng)論中,算子CPT使理論保持不變,即使C、PT個(gè)別地不能保持理論不變。呂德斯(Lüders)[33]部分地證明了這個(gè)定理,而泡利[34]給出比較完全的證明。這個(gè)定理在50年代中期有很大的重要性。

喬斯特于1957年指出了CPT定理與微觀因果性之間的關(guān)系[35]。

從概念的觀點(diǎn)來(lái)看,下面的事實(shí)是有趣的。在量子力學(xué)中,復(fù)數(shù)在描寫(xiě)物理宇宙中起著實(shí)質(zhì)性的作用,而量子場(chǎng)論則必須使用解析函數(shù),從這些發(fā)展中得出了CPT定理[36]。此刻我們當(dāng)然不知道,對(duì)CPT定理的理解,以后是否還有什么更奧妙的發(fā)展。

五、CP不變性的破壞

CP不守恒發(fā)現(xiàn)以后,為了盡可能挽救盡可能多的對(duì)稱(chēng)性,CP嚴(yán)格守恒的提議出現(xiàn)了。在一些年里,這個(gè)提議與所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。但在1964年,克里斯坦桑(Christenson)、克勞寧(Cronin)、費(fèi)奇(Fitch)和特雷(Turlay)[37]發(fā)現(xiàn)CP守恒也不是嚴(yán)格有效的。由于CPT定理,于是相信時(shí)間反演不變性也不是嚴(yán)格有效的。

六、評(píng)論

直到今天,對(duì)分立對(duì)稱(chēng)破壞的研究還在許多方向上繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)P、CCP不守恒現(xiàn)象已經(jīng)知道得很多了。從理論上看,這些研究造成了兩個(gè)最重要的概念上的發(fā)展,第一個(gè)發(fā)展是對(duì)早有的中微子二分量理論[38]的再次肯定[39]。第二個(gè)發(fā)展是小林(Kobayashi)和益川(Maskawa)[40]在1973年所做的令人十分驚奇的分析,即為了容納CP不守恒,僅有4個(gè)夸克是不夠的。從技術(shù)上看,P守恒的破壞使得產(chǎn)生極化粒子束成為可能,這種束促成了許多實(shí)驗(yàn)研究。

但是造成分立對(duì)稱(chēng)破壞的基本原因今天仍然不知道,事實(shí)上,對(duì)這些破壞連一個(gè)可能的基本理論上的建議都沒(méi)有。我相信那樣一個(gè)基本理論必須存在,因?yàn)槲覀冎?,物理世界所取的理論結(jié)構(gòu)絕不是沒(méi)有原因的。

注釋?zhuān)?/h4>

[1]Laporte,O.,Zeit.f.Phys.23,135(1924).

[2]Wigner,E.P.,Zeit.f.Phys.43,624(1928);Neumann,J.V.und Wigner,E.P.,Zeit f.Phys.49,73(1928);Weyl,H.,Cruppen Theorie and Quantenmechanik(Leipzig,1928).

[3]Wigner,E.P.,Gruppen Theorie und Ihre Anwendung auf die Quantenmechanik der Atomspektren(Friedr.Vieweg,1931);English translation(Academic Press,1959).

[4]Condon,E.U.a(chǎn)nd Shortley,G.H.,The Theory of Atomic Speectra(Cambridge University Press,1935).

[5]Dalitz,R.H.,Phil.Mag.44,1068(1953);Phys.Rev.94,1046(1954);Fabri,E.,Nuovo Cimento 11,479(1954).

[6]Dalitz,R.H.,in Proceedings of the 1955 Rochester Conference.

[7]Yang,C.N.,Rev.Mod.Phys.29,231(1957).

[8]Yang,C.N.,in Proceedings of the 1956 Rochester Conference.

[9]Lee,T.D.a(chǎn)nd Yang,C.N.,Phys.Rev.104,254(1956).

[10]See Yang,Chen Ning,Selected Papers 1945-1980 with Commentary(Freeman,1985).

[11]Wu,C.S.,Ambler,E.,Hayward,R.W.,Hoppes,D.D.a(chǎn)nd Hudson,R.P.,Phys.Rev.105,1413(1957);Garwin,R.L.,Lederman,L.M.a(chǎn)nd Weinrich,M.,Phys.Rev.105,1415(1957);Friedman,J.I.a(chǎn)nd Telegdi,V.L.,Phys.Rev.105,1681(1957).See Adventures in Experimental Physics,Gamma volume,ed.B.Maglich(World Science Education,1973).

[12] Kramers,H.A.,Proc.Acad.Amsterdam 33,959(1930).Reprinted in H.A.Kramers Collected Scientific Papers(North-Holland,1956).

[13]Wigner,E.P.,Nachrichtung Akad.Wiss.Gottingen,Math Physik,546(1932).

[14]閱將由Springer-Verlag出版的M.Dresden寫(xiě)的H.A.Kramers的傳記。

[15]Pauli,W.,Rev.Mod.Phys.13,203(1941).

[16]Lloyd,S.,Phys.Rev.81,161(1951).

[17]Schwinger,J.,Phys.Rev.82,914(1951).

[18]Dirac,P.A.M.,Proc.Roy.Soc.A117,610(1928).

[19]Dirac,P.A.M.,Proc.Roy.Soc.A126,360(1930).

[20]Tamm,I.,Z.Physik 62,545(1930);Dirac,P.A.M.,Proc.Camb.Philos.Soc.26,361(1930);Oppenheimer,J.R.,Phys.Rev.35,939(1930);Weyl,H.,Gruppen Theorie und Quantenmechanik,2nd edition,234(1931).

[21]Oppenheimer,J.R.,Phys.Rev.35,562(1930).

[22]Dirac,P.A.M.,Proc.Roy.Soc.A133,60(1931).

[23]Yang,Chen Ning,Paper【59c】in reference 10 above.

[24]Furry,W.H.,Phys.Rev.51,125(1937).

[25]Majorana,E.,Nuovo Cimento 14,171(1937).

[26]Kramers,H.A.,Proc.Acad.Amsterdam 40,814(1937).

[27]Fukuda,H.a(chǎn)nd Miyamoto,Y.,Progr.Theoretical Phys.4,389(1950);Mishijama,K.,Progr.Theoretical Phys.6,614(1951).

[28]Pais,A.a(chǎn)nd Jost,R.,Phys.Rev.87,871(1952).

[29]Michel,L.,Nuovo Cimento 10,319(1953).

[30]Lee,T.D.a(chǎn)nd Yang,C.N.,Nuovo Cimento 3,749(1956).

[31]Lee,T.D.,Oehme,R.a(chǎn)nd Yang,C.N.,Phys.Rev.106,340(1957).This paper was written as a result of a letter from Oehme dared August 7,1956.See Commentary on【57e】in ref.10.See also Loffe,B.L.,Okun,L.B.,Rudik,A.P.,Jetp.32,396(1957).

[32]Schwinger,J.,Phys.Rev.91,713(1953);94,1362(1954).See especially equations(54) and(209) and discussions of these equations in latter paper.

[33]Lüders,G.,Kgl.Danske Videnskab.Selskab,Mat.Phys.Medd.28,No.5(1954).

[34]Pauli,W.,in Niels Bohr and the Development of Physics(Pergamon,1955).

[35]Jost,R.,Helv.Phys.Acta.30,409(1957).

[36]韋耳1930年11月在他的《群論和量子力學(xué)》一書(shū)的前言中寫(xiě)了一段有趣的話:
  質(zhì)子和電子的基本問(wèn)題已經(jīng)在它與量子定律的對(duì)稱(chēng)性的關(guān)系中討論了,而這些性質(zhì)是與左和右、過(guò)去和將來(lái)以及正電和負(fù)電的交換有關(guān)?,F(xiàn)在似乎還看不到這個(gè)問(wèn)題的解決;我擔(dān)心,懸在這一課題上的烏云會(huì)滾動(dòng)到一處,形成量子物理中的一個(gè)新的危機(jī)。(參見(jiàn)H.P.Robertson的譯文,Dover,1950)
 他是在考慮P,TC,但我不能肯定他指的危機(jī)是什么。

[37]Christenson,J.,Cronin,J.W.,F(xiàn)itch,V.L.a(chǎn)nd Turlay,R.,Phys.Rev.Letters.13,138(1964).

[38]Weyl,H.,Z.Physik 56,330(1929).

[39]Salam,A.,Nuovo Cimento 5,299(1957);Lee,T.D.a(chǎn)nd Yang,C.N.,Phys.Rev.105,1671(1957);Landau,L.,Nuclear Physics.3,127(1957).

[40]Kobayashi,M.a(chǎn)nd Maskawa,T.,Progress Theoret.Physics 49,652(1973).

附:報(bào)告后的討論

米協(xié)爾(Michel):楊教授,謝謝您。

我肯定,楊教授的這個(gè)報(bào)告將在圓桌成員之間和聽(tīng)眾之間引起可喜的討論。我將用我作為主席的特權(quán)向歷史學(xué)家們說(shuō)幾句,有些事情對(duì)我們來(lái)說(shuō)很清楚,當(dāng)然,對(duì)維格納來(lái)說(shuō)對(duì)30年代開(kāi)始的事情也很清楚,但對(duì)物理學(xué)家們可能并不是很清楚的。我可以列出一個(gè)名單,他們違反了宇稱(chēng)守恒但并不知道,如今天上午我們所談?wù)摰奈锢韺W(xué)家中的一些我特別尊敬的人,如托賽克(Tousheck)的雙β衰變的文章。我昨天引用的埃納錯(cuò)(Enatsu)在1950年之前就有了最經(jīng)濟(jì)的矢量介子——中間玻色子。我還可以引用其他幾個(gè)人。我甚至可以引用泡利,他在宇稱(chēng)問(wèn)題上的一些有關(guān)論證是錯(cuò)的,這個(gè)錯(cuò)誤出現(xiàn)在一封信中。他回答我說(shuō):“是的,但是你在電荷共軛上也有錯(cuò)誤?!碑?dāng)然,這是真的。我可以得到原諒的是開(kāi)莫(Kemmer)教授在我之前,在他著名的關(guān)于電荷獨(dú)立(charge independence)的文章中出現(xiàn)同一錯(cuò)誤。我不想談時(shí)間反演,我也應(yīng)當(dāng)譴責(zé)我自己在1951年反對(duì)時(shí)間反演的過(guò)失。你們知道,這是在我到普林斯頓并且認(rèn)識(shí)了維格納之前的事,但是,如果我把那些違反時(shí)間反演的文章羅列出來(lái),可能要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)。我想,我可以問(wèn)維格納一些關(guān)于宇稱(chēng)和時(shí)間反演的問(wèn)題。您懂得時(shí)間反演比任何一位物理學(xué)家都早,您在1932年就寫(xiě)了這方面的文章,例如,我記得1951年的辯論。現(xiàn)在知道PT不變性是自然界中兩個(gè)近似的定律。您是否愿意給我們談?wù)勀幕貞浐驮u(píng)論?

維格納(Wigner):我必須承認(rèn),我確實(shí)被反射對(duì)稱(chēng)性的破壞嚇了一大跳。我對(duì)電荷對(duì)稱(chēng)的破壞從未驚訝過(guò),我知道地球上大多數(shù)電子帶負(fù)電,大多數(shù)質(zhì)子帶正電,但是反射不對(duì)稱(chēng)對(duì)我是一個(gè)震動(dòng)。讓我說(shuō)一件我感到十分困惑的事吧,柯克斯(Cox)博士曾寄給我一篇β衰變的文章,他的文章清楚地表明反射對(duì)稱(chēng)性的欠缺。

米協(xié)爾:那是什么時(shí)候?

維格納:很久以前,1932年或1933年。我給他回信說(shuō),你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果好像與反射對(duì)稱(chēng)矛盾,我會(huì)更仔細(xì)地看一下這篇文章。于是他收回了這篇文章。今天我意識(shí)到這篇文章是正確的以后,我總感到十分窘迫,但是這樣的事發(fā)生了。

楊振寧:我是否可以說(shuō)一點(diǎn)關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的意見(jiàn)?

李·格勞翠斯(Lee Grodzins)的文章對(duì)柯克斯的實(shí)驗(yàn)做了仔細(xì)的分析。這篇文章收在麥格里克(Maglic)編的《實(shí)驗(yàn)物理中的冒險(xiǎn)》一書(shū)中。在這篇文章中,他得到下面的結(jié)論:柯克斯發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)的值(關(guān)于β粒子的渦旋度)大致上是對(duì)的,但是符號(hào)是錯(cuò)的。格勞翠斯加了一段話,他相信實(shí)驗(yàn)是正確的,但在資料分析中柯克斯加了錯(cuò)誤的正負(fù)號(hào)。

阿馬爾第(E.Amaldi):正如楊振寧指出的,在1928年和1930年,有一些實(shí)驗(yàn)提供了電子縱向極化的證據(jù),在近幾年這些文章被廣泛地討論,得到的結(jié)論是,這些結(jié)果與宇稱(chēng)守恒的關(guān)系沒(méi)有被同時(shí)代的物理學(xué)家和作者自己確認(rèn)和理解。這些文章的參考文獻(xiàn)在我的《β衰變打開(kāi)了通向弱作用的路》的報(bào)告末尾給出了(文獻(xiàn)99,100)。

米協(xié)爾:我可以提供另一個(gè)“可能是”宇稱(chēng)破壞實(shí)驗(yàn)的逸事。這是1955年的事。鮑開(kāi)雅特(Bouchiat)和我計(jì)算了在巴巴(Bhabha)散射中或電子-電子莫勒(Moller)散射的關(guān)聯(lián),后來(lái)哈爾本(Halban)來(lái)了(他已經(jīng)不在了),對(duì)我說(shuō):“啊哈,我愿意做這個(gè)實(shí)驗(yàn),這是很有趣的實(shí)驗(yàn)。它是否很重要?”我告訴他:“你知道QED有效到6位數(shù)字(在那個(gè)時(shí)候),因此,如果你做這個(gè)實(shí)驗(yàn),就算達(dá)到10%甚至1%的精度,也不會(huì)教給我們?cè)S多東西?!笨墒遣还茉鯓樱麄冮_(kāi)始用32P源做實(shí)驗(yàn),但你們知道32P的壽命僅僅是兩周,在買(mǎi)了三個(gè)源之后,他們不再有耐心了(也許由于基金和時(shí)間的原因),他沒(méi)有發(fā)表他們的結(jié)果。當(dāng)宇稱(chēng)不守恒這個(gè)爆炸性的新聞出現(xiàn)后,他們來(lái)看我,說(shuō):“那么我們能做什么?”我說(shuō):“就再做一次相同的實(shí)驗(yàn)吧。”他們做了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。維格納教授,時(shí)間反演方面的情況怎么樣?你談到了時(shí)間反演,并且還由于在克拉默的漂亮文章后,你第一個(gè)為我們?cè)诹孔恿W(xué)中確認(rèn)時(shí)間反演而受譴責(zé)。(編者注:這是反話。)克拉默的文章你引用過(guò),我們也讀過(guò)。關(guān)于時(shí)間反演你有什么評(píng)論嗎?我想說(shuō)一下,時(shí)間反演是我在現(xiàn)代物理評(píng)論中讀到過(guò)的被引用的一些例子中的一個(gè),在那些例子里,維格納理解了物理,但物理學(xué)家們不理解維格納,這種情形持續(xù)了二十年。

維格納:坦率地說(shuō),我完全相信時(shí)間反演不變性和反射對(duì)稱(chēng)是有效的。當(dāng)證明這些不再有效時(shí),對(duì)我是極大的震動(dòng)。我完全注意到熵增加的事實(shí),但對(duì)此我有一個(gè)基于初始條件上的完全不同的解釋。我相信這個(gè)解釋是有效的,它并不缺少時(shí)間反演不變性,由此造成熵增加。但是我必須說(shuō),我很尊敬那些大膽地期望這些不變性不是有效的人。我不知道這些不變性無(wú)效是否也依賴(lài)于初始條件??梢钥隙?,這張桌子中所有的電子都帶負(fù)電,這個(gè)事實(shí)是初始條件造成的。但這一點(diǎn)并不清楚,即前述的對(duì)稱(chēng)性的缺少能被簡(jiǎn)化為我們世界的對(duì)稱(chēng)性的缺少。下面的設(shè)想是可能的,即弱相互作用的全部存在是由于這個(gè)世界的某些初始條件,但是我不相信它,因此我像以前一樣為這些對(duì)稱(chēng)性的有效性的缺少而感到迷惑。如果我們相信自然界中的所有定律都是簡(jiǎn)單的、美好的,那么這些不變性應(yīng)該有效。你們?cè)敢夥瘩g我嗎?

楊振寧:我認(rèn)為每一個(gè)人最初的傾向是喜歡有更多的對(duì)稱(chēng)性。關(guān)于這些桌子充滿了電子而不是正電子,現(xiàn)在有了一個(gè)理論(這個(gè)理論還需要證明),在某種意義上理解這一點(diǎn)。我認(rèn)為,對(duì)稱(chēng)性和自然界不是十分對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題,有破損的對(duì)稱(chēng)把兩者結(jié)合,是最有趣的觀念。但是這個(gè)觀念的細(xì)節(jié)尚待弄清楚。我相信,將來(lái)我們能有一個(gè)很有趣的時(shí)期。

米協(xié)爾:你談到CPT對(duì)稱(chēng),這個(gè)對(duì)稱(chēng)目前還沒(méi)有被破壞,每一個(gè)人都相信存在CPT對(duì)稱(chēng)性。然而,有一個(gè)問(wèn)題:為什么我們周?chē)鷥H僅是物質(zhì)?如果你不想破壞CPT對(duì)稱(chēng)性,你必須考慮幾步。如果你從一個(gè)許多人愿意要的電荷對(duì)稱(chēng)的大爆炸出發(fā)。薩哈羅夫(Sakharov)首先證明CPT不變性是怎樣保持的,他從一個(gè)C對(duì)稱(chēng)的大爆炸出發(fā),得到現(xiàn)在的物質(zhì)比反物質(zhì)多的世界。他是在1967年做的這個(gè)工作,雖然他的文章超出這次會(huì)議的范圍,但它仍然是歷史,薩哈羅夫引入了一項(xiàng),這項(xiàng)給出質(zhì)子壽命為1050年。感謝規(guī)范理論,這個(gè)值降低了,現(xiàn)在可以用實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)它。在大多數(shù)的大統(tǒng)一方案中,質(zhì)子應(yīng)該衰變。因此我們現(xiàn)在對(duì)重子荷守恒有疑問(wèn),但我們還不知道答案,最近,從類(lèi)星體觀察組來(lái)的費(fèi)萊開(kāi)(Fleche)和索里奧(Souriau)對(duì)于我們的宇宙提出了一個(gè)有說(shuō)服力的模型。在這個(gè)模型中物質(zhì)和反物質(zhì)是對(duì)稱(chēng)的,但反物質(zhì)離我們很遠(yuǎn):比100億光年遠(yuǎn)。

維格納:我想再發(fā)表些評(píng)論。我們都知道初始條件并不表示任何對(duì)稱(chēng)性,從某種意義上盡可能無(wú)規(guī)則。這邊有安德遜(Anderson)博士,那邊沒(méi)有安德遜博士,于是問(wèn)題出現(xiàn)了:初始條件與自然定律相分離(按照我的看法,這是牛頓最偉大的成就。)會(huì)被證明是絕對(duì)有效的嗎?初始條件與自然定律之間的相互作用是后來(lái)在自然定律中某些對(duì)稱(chēng)性缺少的原因嗎?按照因斯特·馬赫(Ernst Mach)的觀點(diǎn),我們知道所有已知的物理學(xué)定律都是近似的,如果是這樣,那么牛頓的初始條件與自然定律相分離的看法也是一種近似。你們知道,狄拉克提了這樣一個(gè)建議,即電磁力與引力的比值依賴(lài)于宇宙密度。由于這個(gè)密度在減少,假定這個(gè)比值是時(shí)間不變的自然定律是錯(cuò)誤的。因此,很可能某些不變性的缺少是由于我們周?chē)@個(gè)世界的對(duì)稱(chēng)性的缺少。

我想最好注意這樣的可能性,即弱作用中缺少反射不變性是源于我們宇宙狀態(tài)的不對(duì)稱(chēng)性。我想,我應(yīng)該讓大家注意這種可能性,盡管我不真正相信它。

山櫛(Yamaguchi):我想知道楊教授提的問(wèn)題的答案,誰(shuí)是“宇稱(chēng)”這個(gè)詞的教父?

維格納:我不知道,這個(gè)詞不是一個(gè)很重大的發(fā)明。

蘇達(dá)山(E.C.G.Sudarshan):我想對(duì)楊教授的敘述加一個(gè)評(píng)論:有這樣一種情況,在這種情況里最大的宇稱(chēng)破壞增加了物理學(xué)中的和諧。只要把自由粒子作為基本單元,有質(zhì)量的、自旋為1/2的粒子和無(wú)質(zhì)量的、自旋為1/2的粒子是彭加勒群十分不同的實(shí)現(xiàn)。有質(zhì)量的粒子屬于有兩個(gè)自旋態(tài)的不可約表示,但無(wú)質(zhì)量的那個(gè)只有一個(gè)。1956年的那個(gè)工作把最大的宇稱(chēng)破壞與二分量中微子理論相聯(lián)系。但是馬爾夏克(Marshak)和我通過(guò)分析弱作用的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn),有質(zhì)量的場(chǎng)也只用了手征分量。在1957年的派都威尼斯(Padua Venice)會(huì)議上我們提出了這一點(diǎn)。對(duì)于自旋為1/2的場(chǎng),因?yàn)榉磳?duì)易條件而使手征分量分離開(kāi)。因此合適的觀點(diǎn)是在動(dòng)力學(xué)中包括粒子的質(zhì)量(相互作用……)(原文如此?!g者)。關(guān)于手征分量我們做的事在超子非輕子衰變中證明是正確的;并且在有SU(3)×SU(2)×SU(1)的標(biāo)準(zhǔn)模型中和在大統(tǒng)一理論中,它是絕對(duì)重要。因此一般地,我希望在發(fā)展弱作用和粒子物理中強(qiáng)調(diào)看見(jiàn)手征分量和手征性的重要性。

泰勒格第(V.Telegdi):(1)關(guān)于柯克斯的實(shí)驗(yàn),我不認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可靠的,注意到年份為1928是有趣的。自旋是一個(gè)新的觀念,莫特(Mott)的文章還沒(méi)有出現(xiàn)??驴怂沟南敕ㄊ侨プ鲆粋€(gè)與光學(xué)中麥拉斯(Malus)著名實(shí)驗(yàn)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。麥拉斯的實(shí)驗(yàn)對(duì)確定光的“自旋”貢獻(xiàn)很大。麥拉斯在光學(xué)中引入了一個(gè)詞“極化”。

(2)當(dāng)宣布了宇稱(chēng)不守恒之后,我們提出去研究極化中子的衰變。在阿爾貢(Argonne)這是可以做到的,這方面的大專(zhuān)家是雷恩格(R.Ringo)博士。當(dāng)我們和他討論事情時(shí),他說(shuō),在羅伯遜(Robson)的中子(無(wú)極化)實(shí)驗(yàn)之后,他提出過(guò)我們想做的實(shí)驗(yàn),但是阿爾貢的高級(jí)理論家與他們談話,使他們相信因?yàn)橛罘Q(chēng)守恒所以沒(méi)有新的可觀察效應(yīng)會(huì)出現(xiàn)!

尼曼(Y.Ne'eman):(1)對(duì)于初始條件(維格納教授的意見(jiàn))——人們感到驚奇的是,為什么宇宙那么對(duì)稱(chēng)。

(2)關(guān)于對(duì)稱(chēng)性及楊振寧教授的透明片中提到的對(duì)群論的不喜歡,透明片取材于韋耳的書(shū)(群論?。?。對(duì)稱(chēng),因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于普遍化和對(duì)“特殊情況”的排除,所以對(duì)稱(chēng)是在科學(xué)的本性中。例如,“所有的方向應(yīng)該是相似的”。因此群論應(yīng)該從一開(kāi)始就進(jìn)來(lái)。然而,每一代人都總是不喜歡新的數(shù)學(xué),因此在開(kāi)始時(shí),群論傾向于被拒絕。

米協(xié)爾:我想對(duì)維格納教授所說(shuō)的做些評(píng)論。我同意把初始條件從自然定律中區(qū)分出來(lái)是牛頓做的一件偉大事情。但是物理學(xué)的問(wèn)題變化了,太陽(yáng)系的起源是另一個(gè)物理學(xué)問(wèn)題,拉普拉斯(Laplace)為它擔(dān)憂過(guò)。因此你所稱(chēng)呼的初始條件后來(lái)成為一個(gè)物理問(wèn)題,現(xiàn)在,我想說(shuō),你可以把大爆炸考慮為初始條件,但對(duì)我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō),它的歷史是一個(gè)物理問(wèn)題。

維格納:但是沒(méi)有一個(gè)大爆炸的理論解釋坐在這里第一排的人數(shù)。大爆炸太復(fù)雜了,并且肯定它沒(méi)有任何對(duì)稱(chēng)性。作為一個(gè)結(jié)果,如果我們不相信初始條件與自然定律的分離,則將沒(méi)有真正的對(duì)稱(chēng)性存在。這完全是可能的。

米協(xié)爾:我想問(wèn)一下楊教授:我清楚地記得我在西雅圖聽(tīng)楊教授報(bào)告時(shí)的情景,楊教授報(bào)告的是關(guān)于宇稱(chēng)破壞,維格納教授后來(lái)問(wèn)他問(wèn)題。我記得你談的就是宇稱(chēng),那時(shí)我已讀過(guò)你的預(yù)印本,并且清楚地記得預(yù)印本的細(xì)節(jié)。但是維格納教授問(wèn)你一個(gè)問(wèn)題:“你怎樣選擇去破壞宇稱(chēng)?”你沒(méi)有理解這個(gè)問(wèn)題,維格納又以他的稍稍特別的方式再一次問(wèn)這個(gè)問(wèn)題,你說(shuō):“你看,我有一個(gè)問(wèn)題要解決,我要找一個(gè)出口。你在一個(gè)有多種不同門(mén)的房間內(nèi),你嘗試不同的門(mén),最后……”維格納教授告訴你:“現(xiàn)在我知道破壞宇稱(chēng)的七種方法,你選擇哪一種?”你沒(méi)有回答。這表明在那時(shí)你的想法還沒(méi)有真正透徹形成。

楊振寧:我清楚地記得西雅圖會(huì)議。我討論了宇稱(chēng)不守恒,我也討論了宇稱(chēng)二重態(tài)(parity doublet)的可能性。我也記得維格納教授問(wèn)我的一般性的問(wèn)題,我不記得維格納那時(shí)說(shuō)過(guò)有許多破壞宇稱(chēng)的方法,但我確實(shí)記得下面的事。我的確說(shuō)過(guò)情形是很令人困惑的,我愿把我們的情形比作一個(gè)處于黑房間中的人。我們知道有一個(gè)走出這個(gè)黑房間的方法,但是我們不知道沿哪一個(gè)方向去尋找,因此,我們必須探查所有的可能性。我愿坦率地對(duì)在座的聽(tīng)眾說(shuō):在那時(shí)我并沒(méi)有把寶押在宇稱(chēng)不守恒上,李也沒(méi)有將寶押在宇稱(chēng)不守恒上。我不認(rèn)為有任何人真正把寶押在宇稱(chēng)不守恒上。我不知道泰勒格第那時(shí)怎么想,但吳小姐(指吳健雄?!g者)那時(shí)想,即便結(jié)果沒(méi)有給出宇稱(chēng)不守恒,它仍然是一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)該做這個(gè)實(shí)驗(yàn),因?yàn)橄惹暗?span >β衰變沒(méi)有產(chǎn)生任何關(guān)于右左對(duì)稱(chēng)的信息。

一位卓越的俄羅斯物理學(xué)家告訴我,朗道(Landau)不相信宇稱(chēng)不守恒,事實(shí)上1956年10月在蘇聯(lián)召開(kāi)的一次會(huì)議上他很強(qiáng)硬地說(shuō),這是絕對(duì)無(wú)意義的。但在實(shí)驗(yàn)完成之前,朗道顯然改變了主意,他感到可能有宇稱(chēng)不守恒。為什么大多數(shù)人不要它?我想過(guò)這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為只有一個(gè)結(jié)論:這就是我們大家喜歡有更多的對(duì)稱(chēng)性。

蒂歐姆諾(J.Tiomno):我想問(wèn)楊教授一個(gè)問(wèn)題,關(guān)于費(fèi)米對(duì)空間反射的意見(jiàn),因?yàn)樗麑?xiě)過(guò)一個(gè)人們認(rèn)為是錯(cuò)的表達(dá)式,它在一項(xiàng)中有:γμ(核子流),階次是γ5γμ(e-υ流)。我們現(xiàn)在知道,長(zhǎng)期以來(lái),在反射中,對(duì)υ相位選擇方便的標(biāo)量,但是在那時(shí)人們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)是一個(gè)贗標(biāo)量。有一次我聽(tīng)到費(fèi)米對(duì)這個(gè)批評(píng)的回答,他說(shuō)他不相信空間反射不變性定律應(yīng)該適用于所有的物理。我想知道這是否正確。

楊振寧:這是不正確的,至少我沒(méi)有這個(gè)印象。作為一名研究生和年輕的講師我與費(fèi)米在芝加哥有很多接觸。通過(guò)與他討論我知道他對(duì)宇稱(chēng)守恒特別感興趣,對(duì)此我不知道有什么特別的原因。

在1950年在你和我寫(xiě)了關(guān)于自旋1/2的粒子在空間反射下的可能的相因子的文章后,在芝加哥舉行了一次會(huì)議。我想是1951年,費(fèi)米對(duì)我們的文章有很強(qiáng)的興趣。因此他安排了一個(gè)專(zhuān)題會(huì)議來(lái)討論這篇文章,他明確地要求討論這個(gè)問(wèn)題:我們的提議的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)是什么?你和我在1950年寫(xiě)的這篇文章對(duì)后來(lái)1956年宇稱(chēng)的工作很有用,因?yàn)轳詈?span >C和C′是直接從1950年文章中拿來(lái)的,很自然而直接。

蒂歐姆諾:在這種情形下,我想對(duì)下面的事實(shí)做一些評(píng)論,李、楊給出這個(gè)結(jié)果確實(shí)是大膽的一步,因?yàn)槟菚r(shí)每一個(gè)人都十分相信宇稱(chēng)守恒。我記得在普林斯頓,我在維格納教授指導(dǎo)下做關(guān)于中微子和雙β衰變理論的博士論文,這個(gè)工作是去檢驗(yàn)可能的狄拉克場(chǎng)的投影算符。文中有一個(gè)注解說(shuō),我沒(méi)有用有υ(1±γ5υ的投影算符,因?yàn)樗鼈冿@然是錯(cuò)的。我肯定,事實(shí)上對(duì)這件事維格納沒(méi)有作出像其他人那樣的反應(yīng),他甚至不感興趣,在那樣一個(gè)β衰變理論中有那些不令人滿意的可觀察的效應(yīng)。

阿馬爾第:30年代初在羅馬,有一個(gè)人對(duì)群論確實(shí)很感興趣,他就是麥杰拉納。他研究了韋耳的書(shū),認(rèn)為它是最好的較深入的關(guān)于量子力學(xué)的書(shū)。有一次他提到已經(jīng)開(kāi)始寫(xiě)一本關(guān)于群論的書(shū),但在他失蹤后,沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)任何可以被認(rèn)為是那樣一本書(shū)的草稿或部分手稿。

米協(xié)爾:我想問(wèn)維格納教授最后一個(gè)問(wèn)題。我們正在討論一些概念,但是超選擇規(guī)則是一個(gè)我們還沒(méi)有接觸到的概念。按照字母順序,威克(Wick)、魏特曼(Wightman)和維格納寫(xiě)了一篇關(guān)于超選擇的文章[Phys.Rev.88,101(1952)]在這篇文章的注解9中他們寫(xiě)到,他們準(zhǔn)備相信分立對(duì)稱(chēng)不會(huì)是嚴(yán)格的,這與你所說(shuō)的不同。在這個(gè)注解中你給了一個(gè)例子:PC可能被破壞;但PC是守恒的。(在會(huì)后加上準(zhǔn)確的引文:“C是一個(gè)嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng),這是還沒(méi)有證明的??赡?span >C和P僅僅是近似的定律,而CP是僅有的嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng)定律……”)

維格納:我應(yīng)回答什么?

米協(xié)爾:你是否與威克和魏特曼在你們的文章的注解中做了這樣的評(píng)論?

維格納:你知道,我不記得這個(gè)注解。

楊振寧:你說(shuō)過(guò),CP可能被破壞。

米協(xié)爾:你選用了這個(gè)例子。

維格納:是的,它們被破壞了。

米協(xié)爾:因此,維格納教授和威克、魏特曼,你們?cè)?952年在一條注解中說(shuō)過(guò)它。

后記(楊振寧)

(1)這是1982年7月中在巴黎開(kāi)的科學(xué)史會(huì)議上我的報(bào)告。報(bào)告后的討論中發(fā)言的維格納是極重要的物理學(xué)家。他和韋耳(Weyl)分別于1930年前后將群論引入物理學(xué)。(請(qǐng)參閱本書(shū)85j《魏爾對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)》一文。)

關(guān)于群論早年不被物理學(xué)者重視的故事很多。在60年代維格納在普林斯頓常說(shuō)“In the 1920s everything I did was considered unimportant.Now nothing I did is considered unimportant.”(在20世紀(jì)20年代,我的所有工作都被認(rèn)為不重要。今天,我的任何工作都被認(rèn)為重要。)我對(duì)于這個(gè)轉(zhuǎn)變有一點(diǎn)貢獻(xiàn):

在20世紀(jì)20年代受了Heisenberg與Bohr的影響,又因?yàn)橐话辔锢韺W(xué)家不喜歡太多的數(shù)學(xué),所以韋耳和維格納的工作都太不被重視。我在昆明的時(shí)候,為了寫(xiě)學(xué)士論文了解到了群論的重要,也了解到了維格納與韋耳是兩位引進(jìn)群論到物理學(xué)中的大學(xué)者,所以對(duì)維格納一直十分佩服。1957年我在諾貝爾演講中特別提到維格納是最早發(fā)現(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)與“宇稱(chēng)”的關(guān)系的人。我說(shuō):“This fundamental idea was rapidly absorbed into the language of physics.”(這個(gè)基本觀念很快就被吸收到物理學(xué)的語(yǔ)言之中。)

維格納對(duì)我的這個(gè)說(shuō)法感到非常高興,所以第二年他即提議普林斯頓大學(xué)給吳健雄、李政道和我榮譽(yù)學(xué)位。據(jù)江才健的《吳健雄傳》說(shuō),這是普林斯頓大學(xué)第一次頒授榮譽(yù)學(xué)位給一位女科學(xué)家。

維格納為人誠(chéng)謹(jǐn),不茍言笑。從他身上我們可以看到第二次世界大戰(zhàn)前歐洲學(xué)人的風(fēng)度,與今天許多美國(guó)科學(xué)家的盛氣凌人的態(tài)度成鮮明對(duì)照。

(2)本文及附件對(duì)C,P,T等觀念的歷史有很多討論。對(duì)C,P,T之唯象認(rèn)識(shí)五十年來(lái)有了許多工作,但對(duì)為什么C,P,T都不完全守恒仍然沒(méi)有任何好建議。


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