創(chuàng)造QCD的關(guān)鍵步驟

創(chuàng)造QCD的關(guān)鍵步驟――邏輯得和歷史的QCD產(chǎn)生的筆記曹天宇QCD是科學(xué)史上的偉大創(chuàng)舉之一。它根本地改變了我們的物理世界的根本本體論的概念而和背后的動(dòng)力學(xué)。它所發(fā)現(xiàn)的不止是新的粒子和新的力，更是關(guān)于更深層次的物理實(shí)在，一種新的實(shí)體。動(dòng)力學(xué)地，強(qiáng)核力不再被認(rèn)為是基礎(chǔ)的，而是關(guān)于未取消的余留的更強(qiáng)的由膠子傳遞的長程力的地位問題。從一個(gè)長遠(yuǎn)的愿景來看，更重要的而不是在于這些發(fā)現(xiàn)而是它打開了一個(gè)新的通往物理世界的更多未知的層次的新特征，諸如瞬子、真空和有效能量。有效能量的概念允許我們?nèi)ジ拍罨衩氐牧孔訑?shù)流以及概念化強(qiáng)子化。盡管有效能量的形而上學(xué)地位不是非清晰此時(shí)，但是打開了復(fù)雜嬗變的過程物理世界在統(tǒng)一之路上概念化的一個(gè)窗口。QCD產(chǎn)生的天然的邏輯在對過去的回顧中，我們清楚地知道QCD是夸克和膠子(規(guī)范玻色子)的非阿貝爾規(guī)范理論。自然地我們會(huì)設(shè)想QCD的產(chǎn)生有兩個(gè)構(gòu)成：夸克的引進(jìn)或者構(gòu)造或者發(fā)現(xiàn),SU(3)色規(guī)范對稱性。夸克被GeorgeZweig(1964)、YoichiroNambu(1965)、RichardDaliz(1966)和許多其他的人自從1964年引進(jìn)和揭示。因此HarryJ.Lipkin,—個(gè)杰出的理論物理學(xué)家，在1992SLAC會(huì)議上聲明，粒子物理學(xué)的歷史的第三次國際會(huì)議，頒發(fā)給QCD的諾貝爾獎(jiǎng)作為強(qiáng)相互作用的描繪可能被授予Sakharov，Zeldovich，和南部。他們一起在1966年指出：強(qiáng)相互作用的Balmer公式，波爾原子，以及薛定諤方程。所有后來的發(fā)展導(dǎo)向了QCD只是數(shù)學(xué)的和公共的關(guān)系而不是新物理學(xué)的。(Lipkin,1997)MurrayGell-Mann是第一個(gè)提出夸克思想的物理學(xué)家(1964a)，并且和HaraldFritzsch—起第一次形式化了可行的色八膠子圖像在1972年。在SU(3)色規(guī)范對稱性中，南部可以說有著優(yōu)先發(fā)言權(quán)比起Gell-Mann和Fritzsch。對于夸克，情況變得更為復(fù)雜。Gell-Mann的臭名昭著就在于他反復(fù)地和堅(jiān)持聲稱分?jǐn)?shù)電荷的夸克是數(shù)學(xué)地和虛構(gòu)地設(shè)計(jì)；它們不可能是真實(shí)的因?yàn)樗鼈儚奈幢惶綔y到在實(shí)驗(yàn)室中獨(dú)立地。這與南部的對夸克的概念是尖銳地對立的，作為帶整數(shù)電荷的并且因此可觀察是真實(shí)的oGell-Mann對夸克的實(shí)在的反對基于兩個(gè)原因。第一，沒有人有關(guān)于是什么力將夸克結(jié)合成強(qiáng)子的觀點(diǎn)，沒有膠合的力，夸克的概念作為強(qiáng)子的構(gòu)成就變得沒有了任何意義。第二，被靴帶思想約束，分?jǐn)?shù)電荷的夸克必須永遠(yuǎn)是被隱蔽的，永遠(yuǎn)在在實(shí)驗(yàn)室中不能被分離出來而觀察到。一直到1971年，Gell-Mann和Fritzsch依舊聲稱“如果夸克是真實(shí)的，俺么我們不能將它們視為準(zhǔn)費(fèi)米統(tǒng)計(jì)序列3，因?yàn)槟菗?jù)說是破壞了遠(yuǎn)距離亞系統(tǒng)的S矩陣的因子”不把這樣的準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)賦予給夸克，夸克理論家們就深陷麻煩中，面臨著直接的大量的經(jīng)驗(yàn)性事實(shí)的沖突，從n到二丫衰變到整個(gè)|J子和強(qiáng)子生成的截面的比率。后來的夸克思想的成功以及夸克實(shí)在性的普遍性接受已經(jīng)給出許多物理學(xué)家物理學(xué)歷史學(xué)家和物理哲學(xué)家對作為數(shù)學(xué)工具主義者的Gell-Mann的嚴(yán)厲的批評，并給了夸克實(shí)在主義的身份由于夸克的發(fā)現(xiàn)?？淇税l(fā)現(xiàn)，盡管是非常復(fù)雜和難的去解決的問題，夸克的發(fā)現(xiàn)被包含其中。對于物理學(xué)實(shí)體，Priestley不被認(rèn)為是氧氣的發(fā)現(xiàn)者盡管他觀察到了許多關(guān)于氧氣的關(guān)鍵效應(yīng)，被他稱為“燃素氣體”；但是J.J.湯姆孫依舊將它視為作為電子的發(fā)現(xiàn)者，盡管電子概念根本上是被盧瑟福和量子物理學(xué)家們提出。對于這樣一個(gè)不同認(rèn)知的確證的標(biāo)準(zhǔn)是什么？實(shí)體的辨識(shí)的特征之后被實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)。如果核心依舊是相同的通過根本的改變在確認(rèn)實(shí)體上，那么起初的發(fā)現(xiàn)將被尊重而非相反?，F(xiàn)在夸克怎么樣了？實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)事實(shí)上是對之前的理論發(fā)現(xiàn)的確證。那么理論的夸克是誰做出的發(fā)現(xiàn)？夸克現(xiàn)在被認(rèn)為是簽字的承購有著整體的結(jié)構(gòu)屬性集合，諸如分?jǐn)?shù)電荷、色和耦合的色膠子矢量，常常與作為一個(gè)夸克的某個(gè)可以辨識(shí)的東西一起是一致的。從這樣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)判斷，Gell-Mann和Zweig1964年的夸克概念，由南部和之后的其他許多人，被確認(rèn)為作為通往作為自然實(shí)體的夸克發(fā)現(xiàn)的一步，但是并不是它自身的發(fā)現(xiàn)。我們將回到這個(gè)有趣的重要的問題在本文最后的結(jié)尾處。QCD的創(chuàng)造的語境明顯地，諾貝爾協(xié)會(huì)并沒有聽取Lipkin的。但是明顯地是它依舊有著困難在欣賞關(guān)鍵的通往QCD產(chǎn)生的路上。盡管它是可以理解的如果我們考慮豐富的科學(xué)發(fā)展的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致QCD的誕生，發(fā)生在沖突著的思想、困惑和錯(cuò)誤的思想的豐富語境中。理論地講，從QCD中產(chǎn)生的矩陣有三個(gè)要素：S矩陣?yán)碚摗⒘鞔鷶?shù)和夸克構(gòu)成模型。介子理論的不可撤銷和朗道對量子場論的嚴(yán)格的批判主義是錯(cuò)誤的相信微觀時(shí)空和微觀因果在人類認(rèn)知中是不可知的，導(dǎo)致了S矩陣?yán)碚摰漠a(chǎn)生，以關(guān)系色散的形式，雷吉跡、靴帶理論或者自由核，被蓋爾曼和Goldberger提出，之后被GeoffreyChew發(fā)揮?；跒榱吮苊釷FT無窮大所導(dǎo)致的理論光彩的玷污，靴帶理論者堅(jiān)持經(jīng)驗(yàn)地反常態(tài)的可獲得性，這超越了相互作用區(qū)域。這個(gè)從基礎(chǔ)的調(diào)查了究竟在核子相互作用中發(fā)生了什么導(dǎo)致了我們通過一般性的遠(yuǎn)離得到現(xiàn)象的層次理解在散射過程的理解上，并且相互作用是概念化為散射值的極，運(yùn)用色散關(guān)系作為柯西-黎曼方程去表達(dá)S矩陣元，根據(jù)其奇異性。他們聲稱所有的強(qiáng)子作為雷吉跡上的S矩陣的極，是合成的特征。關(guān)于所有強(qiáng)子享有同樣平等的地位在合成中的推論，不存在關(guān)于分割的重點(diǎn)也不存在基礎(chǔ)的粒子在原子的意義上在強(qiáng)子的層次上，更不要說在更深層的、不可到達(dá)的層次上。因此SMT可以被特征化，最重要地是，通過對基礎(chǔ)性的反對。從基礎(chǔ)到現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)有著另一個(gè)方向，被對稱思想所引導(dǎo)。對更高和更高能量的碰撞被美國政府大力地支持在二次世界大戰(zhàn)后導(dǎo)致了新粒子的增殖和共振。它們的屬性的確認(rèn)給出了它們的根本結(jié)構(gòu)的線索，之后被解密通過對稱層次的思想：每種相互作用被來自層次上的一個(gè)或者更多的對稱性所表征被自身的矢量玻色子。（蓋爾曼和派斯，1954）對稱方法有兩個(gè)版本：復(fù)合模型和流代數(shù)。復(fù)合模型中最重要的是Sakata模型（1956）和SU（6）夸克模型。它采用的是全域?qū)ΨQ去表征強(qiáng)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)子的靜態(tài)屬性去揭示。通過推測，非相對論的、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和潛在的機(jī)制對于核子的被觀察到的行為模式（對稱），模型的構(gòu)成享受了某些成功在光譜和選擇規(guī)則上。成功的SU（6）對-3/2的預(yù)測對于中子和質(zhì)子磁動(dòng)量比率是對構(gòu)成性的明顯的證據(jù)，因?yàn)閮H僅符合模型給出了一個(gè)簡單整體時(shí)刻的比率。構(gòu)成成分如何動(dòng)力地形成的知識(shí)的缺乏出賣了其被猜測的本性。相比較而言，流代數(shù)是從潛在的相對論理論模型中抽取出來的。強(qiáng)子流從潛在的相互作用概念中推出被作為強(qiáng)子過程的基礎(chǔ)實(shí)體，有著未知的一類構(gòu)成。這個(gè)示意了一個(gè)從本體論承諾上從強(qiáng)子到流的轉(zhuǎn)移，因此一個(gè)門被打開了用于揭示經(jīng)驗(yàn)地可以到達(dá)的外在的和內(nèi)在的對流的約束。被另一個(gè)本體論的轉(zhuǎn)換所跟隨的是從流到強(qiáng)子，正如我們將要看到的根本的假設(shè)是簽字流是強(qiáng)相互作用的全域?qū)ΨQ的表征，被CVC和PCAC的成功所暗示的，并且因此遵循了代數(shù)關(guān)系從對稱群中導(dǎo)出的，這在相等的時(shí)間對易關(guān)系中是封閉的。這個(gè)被構(gòu)想的對稱約束允許精確的代數(shù)關(guān)系，在可測量量被從量子場論的整體對稱中推導(dǎo)出。但是大門不是關(guān)閉的對于揭示潛在的量子場論模型的整體的動(dòng)力學(xué)的對稱，盡管某些從數(shù)據(jù)來的刺激和從理論發(fā)展的動(dòng)機(jī)是需要的，正如我們將立即看到的。為了給出對所提出的對稱的一個(gè)基礎(chǔ)的解釋，蓋爾曼在1964年提出夸克的思想。這個(gè)主張給出一個(gè)大門對于探索流夸克，用流代數(shù)約束的，因此打開一個(gè)新的路徑對于進(jìn)一步的有成果的揭示。主義蓋爾曼的流夸克根本的不同于夸克場中的純粹的激發(fā)態(tài)的夸克構(gòu)成，它們是虛構(gòu)的，因?yàn)闆]有理將它們約束在一起成為一個(gè)強(qiáng)子。最重要的是，它們不是強(qiáng)子的構(gòu)成獨(dú)立的存在，而是被假定為沉浸在關(guān)系網(wǎng)中，僅僅作為流中的占位符滿足所有的結(jié)構(gòu)的約束由流代數(shù)所附加上的。兩種對稱方法之間的沖突是在于它們的潛在的假設(shè)涉及的夸克的本性是清晰的，但是不是根本的像它們之間都內(nèi)在的基礎(chǔ)性概念一方面和靴帶另一方面反對基礎(chǔ)性，正如我們即將看到的。但是更為困擾的是任何試圖去理解和欣賞什么是關(guān)鍵的在概念的建立過程中導(dǎo)致QCD的誕生是有些困擾的及錯(cuò)誤的信念。徹底地錯(cuò)誤的信念，被后事之師所見到的，關(guān)于電荷和反常的夸克和膠子態(tài)，關(guān)于大量的膠子傳遞色相互作用導(dǎo)致大的質(zhì)量破裂在不同的夸克三噴注中，或者關(guān)于味規(guī)范不變性在強(qiáng)子層次上，已經(jīng)被拋棄和忘記現(xiàn)在。但是有些基礎(chǔ)的困擾涉及到規(guī)范原理的本體論基礎(chǔ)，或者有著或者沒有QCD作為潛在的基礎(chǔ)的夸克模型的有效性和實(shí)在性，甚至現(xiàn)在廣泛被支持。因此諾貝爾協(xié)會(huì)不應(yīng)該被譴責(zé)授予其著名的獎(jiǎng)給20世紀(jì)中偉大的物理學(xué)成就之一：QCD的創(chuàng)造。通往QCD創(chuàng)造的關(guān)鍵步驟物理學(xué)家們沒有通往假設(shè)實(shí)體的認(rèn)識(shí)論通道和解釋現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)，除了從被現(xiàn)存的理論和數(shù)據(jù)得到的約束給出的線索。在QCD中，作為以上被勾勒出的理論有著沖突的假設(shè)；同時(shí)數(shù)據(jù)，諸如強(qiáng)子光譜，雷吉軌跡，n-二丫衰變率或者全部的強(qiáng)子的截面和p子在電子正電子湮滅中的產(chǎn)生之間的比率R，有意義僅僅當(dāng)它們被理論解釋。因此如何從這些暗示獲得進(jìn)展，這個(gè)意義需要解釋，通過概念的合成，形成一個(gè)新理論的概念基礎(chǔ)的形式系統(tǒng)，是一個(gè)對理論家們的溫和的挑戰(zhàn)；而概念的發(fā)展，在沖突思想下的有爭議的領(lǐng)域中發(fā)生，導(dǎo)致QCD的產(chǎn)生以及早期的確認(rèn)被極大地復(fù)雜化以及難以去捕捉。為了讓判斷哪個(gè)步驟是關(guān)鍵的的工作更容易些，我建議標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是原始的沒有前驅(qū)者的思想。原創(chuàng)性可能是流代數(shù)或者重整花群分析基于度規(guī)反常，但是確定的是對于總和規(guī)則或者規(guī)范不變性不是這樣的。甚至于，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是歷時(shí)地有效的的一步。即，關(guān)鍵的一步僅僅是當(dāng)其提供了一種新的視角，開創(chuàng)了探索的新方向，開啟了一個(gè)新的研究項(xiàng)目，并且因此有效的推動(dòng)了科學(xué)探索的前進(jìn)。帶著這樣的標(biāo)準(zhǔn)在心中，在面臨過度簡化的挑戰(zhàn)時(shí)，我將建議通往QCD的發(fā)明的征途始于流代數(shù)在1962年提出的。在經(jīng)歷三個(gè)突破之后：定域流代數(shù)總和規(guī)則，以及光錐流代數(shù)，終結(jié)于一個(gè)偉大的綜合，在1972年被聲明，是事實(shí)上的第一次關(guān)于QCD的闡述。145度規(guī)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。作為連接esoteri流代數(shù)-總和規(guī)則的工程實(shí)驗(yàn)的深度非彈性散射的類型的檢測，度規(guī)導(dǎo)向的現(xiàn)象學(xué)的對澄清核子構(gòu)成的觀察量之間的外部關(guān)系的揭示以及它們的動(dòng)力學(xué)構(gòu)成被觀察到的核子現(xiàn)象的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)的期望不再被局限于對現(xiàn)象測量的范圍和精確的改進(jìn)，這種方法所形成的現(xiàn)象是核子的無結(jié)構(gòu)圖像，以及理論家們不再局限于他們的預(yù)測的確證，從他們的依賴模型的流代數(shù)esoteric范式或者分析的S矩陣?yán)碚摗jorken的類點(diǎn)構(gòu)成不就被費(fèi)曼和Bjorken命名為部分子（Parton）.作為潛在的非具體化的度規(guī)場論的基礎(chǔ)的裸粒子，部分子沒有質(zhì)量在無限大框架中。被度規(guī)約束，部分子也被假定為互相之間有相互作用。因此部分子的行為被認(rèn)為用一個(gè)度規(guī)不變自由場論所描述，正如我們所將要看到的多年來的給理論構(gòu)造施予嚴(yán)格約束到來了。但是有一段的時(shí)間，物理學(xué)家們非常困惑于用自由場理論計(jì)算強(qiáng)相互作用。另外，盡管每個(gè)部分子被認(rèn)為攜帶著質(zhì)子的一部分的動(dòng)量，部分子的動(dòng)量分布函數(shù)，被認(rèn)為包含著所有強(qiáng)相互作用的全部效應(yīng)，不能從任何動(dòng)力學(xué)框架內(nèi)計(jì)算出來，而是不得不通過經(jīng)驗(yàn)去確證。缺乏合適的動(dòng)力學(xué)理論野促使部分子理論家們?nèi)Σ糠肿拥暮俗踊３志}默，因此不能說已經(jīng)提供了核子物理學(xué)的完備的圖景對于部分子行為的強(qiáng)子物理學(xué)。盡管存在著這些缺點(diǎn)，度規(guī)部分子工程的獲得是偉大的。它必然包含了核子的構(gòu)成圖景。更具體得來說，無質(zhì)量的部分子不久被確認(rèn)為流夸克。細(xì)節(jié)上的部分子模型計(jì)算也表明存在半非夸克部分子在質(zhì)子中，并且因此必須讓膠子的概念帶回到強(qiáng)子圖景中，在蓋爾曼在1962年第一次引進(jìn)的夸克構(gòu)成模型中不發(fā)揮作用，并且需要在接下來的概念發(fā)展中發(fā)揮著核心的地位。從歷史的圖像來看，我們可以說這個(gè)工作，通過從揭示外在的結(jié)構(gòu)構(gòu)成到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)揭示了流代數(shù)的潛在的在核子結(jié)構(gòu)的。運(yùn)用積累的構(gòu)成的結(jié)構(gòu)知識(shí)，諸如類點(diǎn)性、準(zhǔn)自由性和夸克膠子半-半比例性，已經(jīng)鋪就了確認(rèn)它們是什么以及什么樣的動(dòng)力學(xué)理論可以去描繪它們的行為。不通過這個(gè)工作的獲取，不會(huì)得到在此方向上的進(jìn)一步發(fā)展。光錐流代數(shù)部分子模型的自由場理論和模型給予的度規(guī)不變性都面臨著嚴(yán)格的拷問在重整化波動(dòng)理論框架中面臨挑戰(zhàn)，一旦膠子回來而它們與夸克的相互作用被考慮進(jìn)來。反常的挑戰(zhàn)和度規(guī)破壞的挑戰(zhàn)，被重整化效應(yīng)所導(dǎo)致當(dāng)對于理論的對稱性而言相互作用是不變的。度規(guī)反常改變了流的度規(guī)，因此破壞了度規(guī)不變性以及經(jīng)典的等時(shí)間對易算符。流代數(shù)的基礎(chǔ)正在塌縮。整個(gè)情況用算符引發(fā)的擴(kuò)散和重整化方程的度規(guī)定律重新概念化。這些發(fā)展中的其中一個(gè)最重要的結(jié)果是光錐流代數(shù)范式的出現(xiàn)。對于流代數(shù)的失敗的反應(yīng)是，在等時(shí)間對易子中形式化的，解決強(qiáng)相互作用的流的短距離行為，諸如度規(guī)破壞。K.G.威爾遜1969提出一個(gè)新的框架，其中算符引發(fā)了兩個(gè)或者更多的定域場或者流在相同點(diǎn)附近的流的乘積的擴(kuò)散，作為流代數(shù)的拓展，被認(rèn)為不存在，包含單個(gè)函數(shù)當(dāng)算符被在相同的點(diǎn)上定義或者一個(gè)點(diǎn)的定義是通過光錐上另一個(gè)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。光錐場理論的重要性在于事實(shí)上承認(rèn)了更早時(shí)候的OPE范式的表現(xiàn)，通過HeinrichLeutwyler1968以及LeonardSusskind1968。他們注意到無限大的動(dòng)量極限的直覺的意義被Adler和其他人所采納在他們的流代數(shù)總和規(guī)則中，僅僅只是取代等時(shí)間電荷借助對應(yīng)在一個(gè)像表面一樣的光束中的電荷。因?yàn)榈葧r(shí)間對易規(guī)則對于電荷在無限大的動(dòng)量極限下等價(jià)于類光發(fā)生子的相同形式，所有在無限動(dòng)量框架中所獲得的結(jié)果可以被表達(dá)成在坐標(biāo)空間中的類電荷的光對易算符，將通過類光平面積分起來而非運(yùn)用等時(shí)間平面。光錐流代數(shù)被Fritzsch和MurrayGell-Mann在20世紀(jì)70年代集中被揭示為一個(gè)代數(shù)系統(tǒng)通過從夸克膠子模型的場理論導(dǎo)向光錐中的兩個(gè)流的對易子的唯一性，運(yùn)用在自由夸克模型的相等時(shí)間對易子定義的流代數(shù)的相似的屬性。它綜合了所有的從度規(guī)和不販子而來的好的結(jié)果，運(yùn)用那些從度規(guī)破缺不變性和OPE,并且拓展到所有的定域算子發(fā)生在所有定域算子的對易子的光錐擴(kuò)散中。這兒樣的用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出在經(jīng)典流代數(shù)中所解決一般性的過程，諸如n——二丫衰變和強(qiáng)子的整個(gè)的截面和電子正電子湮滅中的|J的生成的比率R。Fritzsch和Gell-Mann，1971但是存在一個(gè)嚴(yán)重的問題或者威脅對于這個(gè)框架。相互作用將改變了算子對易子在光錐內(nèi)部但是這個(gè)框架將不被影響如果算子是形式地處理的而非被重整化的微擾理論一級(jí)一級(jí)的處理。因?yàn)闈撛诘哪Ｐ褪腔谑噶磕z子而非標(biāo)量或者假矢量的膠子，為了運(yùn)用“矢量和假矢量密度各自地去描述矢量發(fā)散和軸矢量流”，F(xiàn)ritzsch和Gell-Mann意識(shí)到Adler反常將導(dǎo)致各種流對易子中的反常，因此破壞封閉系統(tǒng)的基本代數(shù)。盡管Adler反常僅僅在低能區(qū)域被很好地建立起來，但是數(shù)學(xué)的關(guān)系在低能反常發(fā)散和高能反常Singularity的破壞一般性的代數(shù)上。為了保證它們的框架，F(xiàn)ritzsch和Gell-Mann認(rèn)為一級(jí)一級(jí)地度規(guī)的計(jì)算基于重整化的夸克膠子理論必須被拒絕。重整化的微擾理論揭示了高能的無度規(guī)不變性或者自由場理論行為，而，他們聲稱，“自然閱讀了自由場理論之書，考慮到Bjorken極限?！?Fritzsch和Gell-Mann)但是他們足夠謹(jǐn)慎去認(rèn)識(shí)到這樣的一個(gè)態(tài)度“危機(jī)使得某些基本代數(shù)的不智慧的一般化。”方法論的困惑，他們指出“熱切期望的是對重整化微擾理論的抽象結(jié)果的關(guān)系的某些確定的看法?！边B同這些方法論迷惑，他們也困惑于他們的潛在模型的本性，尤其是超越相互作用的本性以及膠子所傳播的相互作用。這樣的熱情促使他們?nèi)パ芯考械爻吻迨欠褚笃渌妮斎胗洃浺粋€(gè)偉大的綜合。Fritzsch和Gell-Mann偉大的綜合到目前，在我的概念發(fā)展的調(diào)查中，沒有提起過夸克構(gòu)成模型的貢獻(xiàn)。這不完全是公平的。這個(gè)模型確實(shí)對于發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，盡管不是作為一個(gè)基本框架，但是主要在給出刺激方面。它的一個(gè)刺激之一是Parastatistic對統(tǒng)計(jì)，這個(gè)后來被翻譯成為色的概念，盡管它表現(xiàn)出兩個(gè)概念是等價(jià)的當(dāng)色是中性的對于電磁學(xué)。出于這個(gè)原因，色的概念被Han和南部在他們的積分的色夸克框架中采納，而這個(gè)概念不能是對Parastatistic對統(tǒng)計(jì)思想的調(diào)整，盡管概念地來看Parastatistic對統(tǒng)計(jì)的概念僅僅充分地被色的新量子數(shù)充分地確證作為物理學(xué)家們之后意識(shí)到的。這個(gè)南部思想的特征在不久之后會(huì)被看到。色給出它第一次嚴(yán)肅的表現(xiàn)在Adler的對廠2丫衰變在相對論的重整化夸克膠子場理論中，運(yùn)用流夸克圖像而非夸克構(gòu)成圖像。但是Fritsch和蓋爾曼沒有接受這個(gè)，因?yàn)锳dler的結(jié)果的方法被不一致的推出運(yùn)用光錐一般流代數(shù)以及運(yùn)用特殊情況下的度規(guī)。但是在1972年的二月份后期情況發(fā)生了變化，當(dāng)一個(gè)蓋爾曼的學(xué)生RodneyCrewther,完成了一項(xiàng)工作在Adler的結(jié)果中獲得的從短距離行為算符引發(fā)的擴(kuò)散沒有假設(shè)微擾理論。一旦這對于蓋爾曼是清楚的，他認(rèn)為“我們需要色”。原因是他愿意從夸克構(gòu)成為流夸克賦予Parastatistic對統(tǒng)計(jì)，并且最終建議一個(gè)“從一個(gè)變成其他的變換，保證統(tǒng)計(jì)但是改變許多其他別的東西?！边@個(gè)變換被蓋爾曼的兩個(gè)學(xué)生做出，JayMelosh和kenYoung結(jié)合了兩個(gè)不同的代數(shù)，由兩個(gè)物理學(xué)的圖像作為基礎(chǔ)。盡管兩個(gè)圖像時(shí)物理地完全不同的，一個(gè)是非相對論的強(qiáng)子Hadron被設(shè)想為包含了一些夸克構(gòu)成，而其他的被認(rèn)為是相對論夸克場，數(shù)學(xué)的相似。一個(gè)有趣的結(jié)果被Young注意到的是“夸克構(gòu)成看似像流夸克由流夸克對兒推出?！鄙拍畹念B固性被強(qiáng)子和|J子電子正電子湮滅的全部截面比率R進(jìn)一步證實(shí)。在這個(gè)連接上，膠子概念堅(jiān)實(shí)地被整合進(jìn)潛在的場理論中框架以及非常頑固地等待著被整合進(jìn)他的框架中的色概念，蓋爾曼清楚地讓時(shí)機(jī)成熟去設(shè)置一個(gè)新的代理概念框架并且對于整個(gè)高能物理學(xué)團(tuán)體去建構(gòu)一個(gè)一致的概念框架，或者統(tǒng)一的理論，解決強(qiáng)子物理學(xué)作為一個(gè)完整的“整合了所有優(yōu)秀的思想現(xiàn)在所研究的：夸克構(gòu)成，流夸克，靴帶，。。。度規(guī)和流代數(shù)。它們?nèi)炕蛘呓醵际羌嫒莸?，如果用直白的語言去說的話?！睂τ谶@個(gè)偉大的綜合關(guān)鍵的應(yīng)該被澄清的是，并且確證而非澄清，膠子概念和色概念之間的關(guān)系，膠子概念被部分子模型計(jì)算的證據(jù)所支持，而色概念作為一個(gè)新的量子數(shù)表明了一個(gè)夸克的全域?qū)ΨQ足夠?qū)撛诘目淇?矢量-膠子場理論框架整合起來用于光錐流代數(shù)。所有用于夸克的證據(jù)使得色從弱電磁過程出現(xiàn)。但是膠子可能不能被包含在這些過程中。那么我們?nèi)绾文苤朗欠衲z子擁有色呢？沒有簡單的方法去回答這個(gè)核心問題，除非直接從一致性和美學(xué)考慮的角度去做出的約束得到推理。如果矢量膠子沒有攜帶著色，F(xiàn)ritzsch和蓋爾曼一致困擾了很長一段時(shí)間，直到它和一些強(qiáng)子流可能在相同的通道和耦合中存在，這將表明一個(gè)基礎(chǔ)的夸克之間的反對稱這個(gè)被假定是色三噴注因此不是真實(shí)的在于它們不能被隔離的情況下探測到。因此它們的回答是簡單的和清楚的一旦它們接受了色作為整個(gè)框架的獨(dú)立的成分在1972年春季，即，膠子不是色非單子的，誘人的能量用于將膠子作為SU(3)色對稱的規(guī)范勢，應(yīng)該被對應(yīng)地從全域?qū)ΨQ轉(zhuǎn)換到定域規(guī)范對稱，是難于抗拒的。數(shù)學(xué)地這按時(shí)了膠子應(yīng)該是色八位的。(octet).有些群眾可能會(huì)說，我所聽說的是，次從在本人發(fā)表了有關(guān)這方面的書或者甚至在這之前，從某些著名的物理學(xué)家們和物理歷史學(xué)家們，諸如DavidOlive和LaurieBrown。他們的觀點(diǎn)是簡單的：給Fritsch和蓋爾曼在此方面的全部的信任是不公平的，而他們在此方面所做出的已經(jīng)清晰地形式化并被出版在20世紀(jì)60年代中期由南部，盡管他沒有使用色這個(gè)概念。我的回應(yīng)如下。規(guī)范原理沒有普遍性的自由-浮動(dòng)的魔力。它除非停泊在某些合適層次的實(shí)體系統(tǒng)，否則是無用的。否則我們不能簡單地理解為什么如此多的物理學(xué)家們包括Pauli、Yang和米爾斯、薛定諤、Sakurai、以及Veltman和貝爾，努力地試圖運(yùn)用規(guī)范原理分子強(qiáng)子層次上的強(qiáng)相互作用，全部都失敗了。他們失敗的原因是他們不能正確的達(dá)到那個(gè)層次。南部是不同的。他正確地到達(dá)了這個(gè)層次。但是他達(dá)到的實(shí)體是錯(cuò)誤的。他的關(guān)于積分地帶電夸克的假設(shè)導(dǎo)致了嚴(yán)重的問題。最嚴(yán)重的是它導(dǎo)致了關(guān)于膠子本性和色對稱本性的錯(cuò)誤概念。最大導(dǎo)致他的錯(cuò)誤的是他的推理是在本質(zhì)上假設(shè)性的。他運(yùn)用規(guī)范原理作為先驗(yàn)的到強(qiáng)子系統(tǒng)上，僅僅基于非相對論的夸克構(gòu)成模型中的統(tǒng)計(jì)學(xué)問題，沒有從其他地方輸入。相比較，F(xiàn)ritsch和蓋爾曼在20世紀(jì)70年代早期對膠子的處理來自強(qiáng)子模型的計(jì)算，因此攜帶著從實(shí)驗(yàn)而來的約束，最重要的是膠子不被包含在任何電磁或者弱相互作用中。另外，語境也很重要。南部的夸克和膠子的規(guī)范理論在20世紀(jì)60年代提出，在非阿貝爾的規(guī)范理論的量子化和重整化問題之前很好地建立起來。它毫不夸張地區(qū)說明僅僅當(dāng)Hooft和Veltman發(fā)表了他們的世界變革的著作在20世紀(jì)70年代早期，物理學(xué)家們開始獲得非阿貝爾規(guī)范理論模型解決核力的嚴(yán)肅地建立的信念，南部的兩個(gè)三噴注集合沒有留下痕跡在思考內(nèi)夸克的度規(guī)問題上，盡管它作為備選的建立方案而聞名。再回到Fritsch和蓋爾曼，在建立他16屆國際高能物理學(xué)大會(huì)舉行在Batavia在1972年9月的的全部的言談的日程，在主席為DavidGross的會(huì)議上的Fritsch和蓋爾曼聯(lián)合的一篇論文中。此文做出了關(guān)于色SU(3)的色單態(tài)?！皩淇说倪@個(gè)約束的含義是清晰的:”我們假設(shè)夸克沒有真實(shí)的對應(yīng)物在實(shí)驗(yàn)室中被孤立地探測到——它們被認(rèn)為永久地約束在介子和重子中?！八麄儓?jiān)信單態(tài)約束力是清楚地展現(xiàn)出來的：我們最終從夸克-矢量-膠子場抽取出觀察量態(tài)，在靴帶哲學(xué)中有著起源，他們非常尊重諸如強(qiáng)子物理學(xué)被考慮時(shí)，等于無除了規(guī)范不變性的要求。但是這事實(shí)上需要質(zhì)疑。在一個(gè)更深的層次上，薛定諤曾經(jīng)警告說一般性的規(guī)范不變性的要求不能被用于解決關(guān)鍵的動(dòng)力學(xué)問題。動(dòng)力學(xué)問題在這個(gè)語境中是禁閉的謎團(tuán)，這應(yīng)該是并且被威爾遜和其他的動(dòng)力學(xué)方法所攻擊的。對于膠子，文中指出“它們可以形成中性矢量場的色八態(tài)遵循楊米爾斯方程?！斑@個(gè)轉(zhuǎn)變被告訴觀眾概念一致性的進(jìn)步而確證：如果模型的膠子被證明是色八態(tài)的，那么夸克和膠子之間的反對稱被取消了，即不存在夸克量子數(shù)的物理的通道，當(dāng)膠子自由地與通道對易包含著3和Q介子。這足以具體化QCD拉式函數(shù)。盡管這僅僅是語言的QCD拉式函數(shù)的描繪，不需要拉式函數(shù)的語言，而蓋爾曼的對QCD的乳名到1973年仍未被創(chuàng)造出來，對于博學(xué)的物理學(xué)家們的這個(gè)描述明確地表明了：一個(gè)新的夸克膠子相互作用的非阿貝爾規(guī)范理論的誕生。但是廣泛地觀點(diǎn)認(rèn)為QCD始于反常自由的發(fā)現(xiàn)。表明QCD滿足被度規(guī)提供的約束，并且因此對確證有貢獻(xiàn)。但是這個(gè)發(fā)現(xiàn)本身不是決定性的并且足以讓QCD出現(xiàn)，這事實(shí)上已經(jīng)存在了。更嚴(yán)重的是這個(gè)發(fā)現(xiàn)對于色對稱的本性沒有任何意義：精確的對稱或者破缺，對于QCD的確定是關(guān)鍵的。格羅斯和他的學(xué)生需要對稱破缺以便避免紅內(nèi)問題。因此他們指出在構(gòu)造強(qiáng)相互作用的實(shí)在論的物理學(xué)模型中，在這些規(guī)范理論中的最大的問題是如何破壞規(guī)范對稱為矢量介子提供質(zhì)量。“紅白藍(lán)夸克作為一種數(shù)學(xué)的抽象指出了色SU(3)群應(yīng)該是精確的，所有非色單態(tài)應(yīng)給被完備地表達(dá)出來。一個(gè)人明確地需要一個(gè)動(dòng)力學(xué)的揭示對于這個(gè)謎團(tuán)。對于給出禁閉動(dòng)力學(xué)揭示的要求是值得尊重的。但是這個(gè)陳述也被背叛了因?yàn)槿狈τ谑鞘裁创_定了QCD的特征的理解，直到1973年。正如蓋爾曼他們所指出的反常自由僅僅是一個(gè)結(jié)果，或者QCD的進(jìn)步，他們在那時(shí)稱作色八態(tài)膠子圖像。Gell-Mann和夸克實(shí)在性沒有嚴(yán)肅地試圖恰當(dāng)?shù)亓⒓窗⒑招蕾pQCD的產(chǎn)生的邏輯和貢獻(xiàn)講師可能的，在沒有一個(gè)恰當(dāng)?shù)睦斫釭ell-Mann的對夸克的實(shí)在性的概念的改變上。沒有物理學(xué)和形而上學(xué)之間的復(fù)雜關(guān)系的恰當(dāng)?shù)恼軐W(xué)的理解，后者是不可能的。因?yàn)榭茖W(xué)家們的基本概念的意義被以偶額意義結(jié)構(gòu)描繪，通過流行的形而上學(xué)框架，是非常難的對于物理學(xué)家去消化諸如“成分”和“實(shí)在”的術(shù)語的含義的根本的變革被物理學(xué)的深刻發(fā)展所伴隨的，即QCD中的色禁閉，沒有同事地?fù)碛袑?shí)現(xiàn)潛在的形而上學(xué)寬假的必要的修正，以及他們所使用的結(jié)構(gòu)的意義。但是后者的實(shí)現(xiàn)對于哲學(xué)家而言是非常困難的工作，更不用說是物理學(xué)家了。例如甚至是跑東歐和和禁閉的概念在物理理性中都是困難的，仍需要時(shí)間讓物理學(xué)們?nèi)フJ(rèn)識(shí)到構(gòu)成的思想在分割中是存在的（還原論的意義上），僅僅在弱耦合場論中是有效的，但是必須被修改當(dāng)耦合是強(qiáng)的時(shí)候。即，他們可能永久地存在于禁閉中而非反常態(tài)中（重構(gòu)意義上）。因此Gell-Mann痛苦地掙扎于是否永久地局限于夸克是真是的問題而不能被數(shù)學(xué)的工具主義所拋棄，不得不放置于夸克思想語境中，實(shí)在思想，根據(jù)現(xiàn)在流行的形而上學(xué)，與可觀察性綁定，根據(jù)反常態(tài)定義。出于這個(gè)原因，Gell-Mann理論不知道現(xiàn)在去解決復(fù)雜的情