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夸克之谜
——一场从中国走向世界的科学辩论
人们一般都认为:物质是由分子构成的,分子是由原子构成的,原子是由电子、质子、中子等基本粒子组成的,而基本粒子则是由比基本粒子更基本的亚粒子组成的。亚粒子也就是人们常说的“夸克”或 “层子”。
分子、原子和基本粒子,人们不仅通过实验找到了,而且巳经在实际应用。而夸克(或层子)自从 60年代科学家们提出这一设想后,全世界的物理学家花费了巨大的财力、物力和人力,设计出了多种夸克模型,建造高能电子对撞机。虽然一些实验现象“证实”夸克(或层子)的存在,然而单个的夸克(或层子)至今未 找到,人们始终不识庐山真面目。对此,粒子学家们的解释是:因为夸克(层子)是极不稳定的、”寿命极短的粒子,它只能在束缚态内稳定存在,而不能单个存在。
1996年2月26日,《光明日报》发表了天津大学崔君达教授的文章《夸克存在吗》,向“夸克说”提出了质疑。崔说,早在1979年3月,他在全国第一次数学物理讨论会上,对SU3(夸克模型)中的“3”,提出了一个全新的理论,即复合时旧论。按照这个理论,夸克模型中的夸克,层子模型中的层子,以及Higgs粒子都是不存在的!“人们不论上天入地去寻找,夸克总是杳无踪影”。
1993年10月美国国会在经过了长期听证之后通过了一个决议:停止给已执行了4年的SSC(超高能超导对撞机)工程计划拨款。
崔教授的文章实际上是关于“夸克是否存在”的争鸣的开始。其后,《人民日报》、《光明日报》、《中国科学报》、《科协报》等7家中央报纸的8位资深记者致书中央领导,建议中央慎重考虑是否实行基础科学理论的战略转移,暂缓或减少对“层子说”研究的拨款。
中央领导指示国家自然科学基金会于1996年8月6日召开有关科学家的会议,研讨崔君达教授的文章和8位记者的信件。应邀参加会议的绝大部分是赞成“层子说”的粒子学家,崔本人和8位记者均未被邀请。会议由著名物理学家、北京大学校长陈佳洱主持,何祚麻院士做了典型发言,何院士称:“全世界有那么多物理学家做了那么多的实验,都充分证实了夸克或层子的存在。夸克的存在是全世界物理学家公认的,是不容置疑的。”何院士说崔教授的“复合时空论”是“病态科学”,崔教授是“病态科学家”。并于1996年9月2日将此发言稿发表于《科技日报》上。
1996年12月2日,《科技日报》又发表了崔君达教授反驳何祚麻院士的文章《复合时空论并非病态科学》。崔在文中进一步指出:物理学界并非全都公认夸克的存在。不同意见早在70年代就有了。我国物理学家朱洪元,诺贝尔奖得主、量子力学奠基人海德堡都认为:全世界许许多多物理学家花了那么大的力量寻找夸克,如果夸克真的存在,早就应该找到了。
崔在文中还特别提到:1994年,首先提出夸克模型之一的M·盖尔曼写了一本《夸克与美洲豹》的书。他在书中说,他提出的SU3中的U3实际上是一个数学符号,并不代表“实在的”夸克这东西,物理学家们把它误解了。他最后宣称:“我不相信夸克是有的。”
在《科技日报》发表崔君达文章的同一天,《中国科学报》也发表了诺贝尔奖得主李政道教授于1996年10月3日的一个讲演。李在讲演中指出:“……另一个谜是,所有强作用的粒子都是由夸克组成的,但是我们却不能把单个的夸克分离出来。”其实,早在1993年李政道在清华大学讲演时就提出这一问题了。
李政道把夸克(或层子)是否存在称做一个至今未解开的谜。
这场公开的争论在中国历时两年多、在中国展开的这场争论,已引起了国际科学界的注意。美国物理学界向崔君达约稿,崔君达的《SU3理论中夸克假设是不需要的》一文,发表在1999年第4期的美国《强子》杂志上,并被收人《本千年中悬而未决的科学基础问题》文集,被美国国会图书馆收藏。美国基础科学研究所所长R·M·Santilli专门为崔的文章写了一篇很长的评论。他在评论中说:“……夸克是物理实在的粒子的信条是一个真正的科学欺骗,特别是由所谓‘专家’说出来的时候。实际上夸克只能在SU(3)对称的纯数学的U空间中定义,而不能在实在的时空中定义。”看来,在世界范围内一场关于夸克和层子是否存在的论战已不可避免。这一场大论战是从我们中国科学家之间开始的。这一事实说明:我们中国现代物理学已有很深厚的根基。
1964年盖尔曼提出了夸克模型,认为介子是由夸克和反夸克所组成,重子是由三个夸克组成。他因此获1969年物理奖。1990年弗里德曼、肯德尔和泰勒因在粒子物理学夸克模型发展中的先驱性工作而获物理奖。1965年,费曼、施温格、朝永振一郎因在量子电动力学重整化和计算方法的贡献,对基本粒子物理学产生深远影响而获物理奖。温伯格和萨拉姆等以夸克模型为基础,完成了描述电磁相互作用和弱相互作用的弱电统一理论。他们因此而获1979年物理奖。目前统一场论的发展正向着把强相互作用统一起来的大统一理论和把引力统一进来的超统一理论前进。并且这种有关小宇宙的理论与大宇宙研究的结合,正在推进着宇宙学的进展。
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