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这一切完全证明宇称不守恒思想的突破是首先由我在1956年4月上旬独立做出的,和杨振宁无关。
1956年4月中旬,斯坦伯格和他的实验组已有了初步的分析结果。他告诉我,重粒子Λ0的衰变,
从Φ=0到π有7个事例,从Φ=π到2π却有15个事例,
多了约一倍。重粒子Σ-的衰变,从Φ=0到π有13个事例,从Φ=π到2π只有3个事例,小了约四倍。当然这些数据不够,还不能做出宇称不守恒的断定。
斯坦伯格又说,他估计一年之内,他们可以用布鲁克海文实验室的加速器再去产生十倍多的事例。那就可以完成在
Λ0、Σ-这类重粒子的衰变过程中,
宇称是否守恒的决定性的实验。(事实上,一年之后,
1957年斯坦伯格和他的合作者的确就完成了这个决定性的Λ0,Σ-宇称不守恒实验并发表在《物理评论》上。)
当时,我觉得很兴奋。这个初步的宇称不守恒的实验,已充分证明了我的宇称不守恒思想的突破是正确的,是可行的。
宇称是否守恒的问题不再停留在θ-τ之谜的孤立一点。
θ-τ以外的不稳定重粒子Λ0和Σ-也都已经被包括进来了!
1956年4月中至4月底,
我努力于完成宇称不守恒在θ-τ、Λ0、Σ-这类以及所有称为“奇异粒子”(Strange
Particles)的弱作用衰变领域的理论分析和论文写作。
我并和斯坦伯格约好,我的理论分析文章和他实验组当时的实验分析文章,即后来1956年9月15日发表的布德、史瓦兹、斯坦伯格等人的文章,同时发表。当然,
弱作用衰变,除了奇异粒子外,还有更大的领域,那就是有五十多年研究历史的β衰变。这包括中子、π介子、μ子等更多的粒子。我准备在1956年5月初,
写完奇异粒子宇称不守恒的论文后,立刻开始对它们进行分析。
1956年5月初,斯坦伯格又到哥伦比亚大学我的办公室,说他刚在布鲁克海文实验室的学术报告会上报告了他们的实验结果和分析,
也报告了我关于宇称不守恒的建议。
杨振宁也在场听报告。可是他却在听众中强烈反对我关于宇称不守恒的想法。在那段时期,我和杨振宁没有合作的工作。1956年4月初罗彻斯特会议结束后,我回到纽约,
就没有再和杨振宁见过面。我听了斯坦伯格的话之后,就打了一个电话到布鲁克海文实验室,告诉杨振宁说,自从我和他在罗彻斯特会议分手后,我有一个理论上的突破,
请他在和我讨论之前,不要再把他的反对意见公之于众。第二天上午,也就是杨振宁所说的4月底和5月初的一天,杨振宁来我办公室。谈了不久,杨振宁说他是开汽车来的,
忘了纽约停车的困难,必须下去到街上移动他的汽车。
在哥伦比亚大学周围的所有街道,因清洁街道的原因,规定每天上午十一时至下午二时,不准停车。
因为杨振宁对纽约这些规则不熟,我就陪他离开校区,到北边125街。
那边清洁街道的规定是,每天上午八时至十一时不准停车。在125街和百老汇大街交叉处有两家中国饭馆,是我常去的。因为那时候是早晨十一时,饭店尚未开门。
我们就在天津饭店隔壁的一家咖啡馆先喝杯咖啡。我把我最近的工作以及关于宇称不守恒突破性的想法和斯坦伯格依照我的建议所做的新实验结果,统统告诉了杨振宁。
杨振宁激烈反对。他说前两天刚听了斯坦伯格的报告。斯坦伯格测量的是“二面角”,对这方面,他(杨振宁)曾经研究过,
绝对不会出任何宇称不守恒的新结果。在我们辩论时,
隔壁的天津饭店开门了。
我是天津饭店的老顾客,就向服务员借了纸和笔。我写下方程式,画了图,再次向杨振宁全部重新解释。我向他指出,斯坦伯格新的分析中用的角度Φ,
不是杨振宁想象的二面角,
而是我的思想突破所指的新赝标量。二面角是标量,只能从0到π,当然是宇称守恒的。这新的Φ角度是赝标量,可以从0到π,然后也可以从π到2π。当Φ在0到π的区域时,Φ和二面角一样,
可是在π到2π的区域就完全不一样。用了这样新的赝标量Φ,通过Λ0和Σ-的衰变过程,如果这两个Φ区域的事例数不同,那就是明确的宇称不守恒的证明,
据此就可以去测量θ-τ以外的粒子是否也是宇称不守恒。这是以前别人没有想到的。这就是我的宇称不守恒思想的突破。
斯坦伯格实验组依照我的建议,对Λ0和Σ-衰变中,Φ在0到π和π到2π两个范围的事例的数量进行了分析。
这个分析在四月份已经完成了。结果这两个数量相当不同,
已经可以看出宇称不守恒的迹象。可惜,整个实验的事例数目不够,暂时还不能下定论,不过已经可以证明我的思想突破是可行的了。然后,我又重复在纸上写下,
刚才在咖啡馆口述的斯坦伯格实验组的初步分析细节。杨振宁慢慢地不再反对了。
午饭后,我们回到哥伦比亚大学我的办公室时,杨振宁已被完全说服了。他也很兴奋。在我的办公桌上,
他看见我正在写的关于在θ-τ、Λ0、Σ-和其他奇异粒子的衰变中,
宇称可能不守恒的文章。我告诉他,这篇文章将与斯坦伯格的实验文章同时发表。我也告诉他我正开始预备将这种分析应用推广到β衰变的领域。
杨振宁说他很愿意和我合作。同时,他劝我不要先发表我已差不多写完的奇异粒子宇称不守恒的文章。他说,这是非常热门的突破,
应该用最快的速度,
将整个弱作用领域一下子都占领下来,这样可以更加完整。
杨振宁具有高度批评性的眼光,他是一位优秀的物理学家,也是我的好朋友。宇称不守恒将涉及物理学的各个领域。
我认为杨的参加无疑会使最后的成果更加丰硕。
因此我接受了他的合作要求,并表示了欢迎。
我的决定是对的,我们这个合作是非常成功的。在1956年以前,从经典物理到近代物理,都是对称的物理。
1956年以后,大部分的物理现象都发现有不对称。
不仅是宇称不守恒和左右不对称,电荷的正负也不对称,时间反演也不对称,真空也不对称,因而夸克可被禁闭,不同的中微子间可以互相转换变化,
连质子也可能不稳定……。当然,并不是1956年忽然改变了外界的宇宙,而是1956年我和杨振宁发表的宇称不守恒的文章,
改变了整个物理学界以前在“对称”观念上的一切传统的、
根深的、错误的、盲目的陈旧见解!
1956年我们关于宇称不守恒的文章带来了1957年的诺贝尔奖。对我来讲,更大的意义,是我有这机会在人类的思想发展史上,
做出宇称不守恒这一基础性的、革命性的贡献。
这使我深深感觉到自己的幸运和能够做出突破性贡献的人生的巨大意义。
证明弱作用宇称不守恒的决定性的实验是吴健雄和她的合作者们在1957年1月完成的。关于我是如何做出宇称不守恒思想这一突破的,
以及她们那项决定性实验是如何由我起的头,
吴健雄也有她很清楚的回忆文章 [5], 发表在1972年:
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