规范理论和统一模型

1954 年,杨振宁和 Mills 提出了 SU(2)的 YM 规范场。1956 年,内山系统讨论了规范场。以后规范理论被广泛地应用于很多方面。1974 年, Wilson 提出的格点规范理论最初是类比于固体理论,把时空作为不连续的格点,夸克处在格点上。它可以结合统计性,用蒙特卡洛模拟。这种新的处理方法引起了人们的广泛兴趣。基于色并类比于量子电动力学(QED), 物理学家发展了强相互作用的理论——量子色动力学(QCD),并探讨了量子味动力学(QFD)。

1967 年,Weinberg 与 Salam 分别利用 Higgs-Kibble 力学自发破缺对称性,成功地提出了弱电相互作用统一的 SU(2)×U(1)理论。1973 年弱相互作用中性流和 1983 年 W±和 Zo 介子的发现,使 WS 理论在科学上确立了地位。结合强相互作用的规范理论, 1972 年 Bars - Halpern - Yoshimura 提出了弱电强三种相互作用统一的理论,1974 年 Georgi 和Glashow 提出了简洁的 SU(5)大统一理论等。此外,还有引力强相互作用统一的 Salam 等的 SL(b,c)理论,1974 年,我们也提出过四种相互作用统一的 GL(b,c)理论的初步方案。这可能是目前形式的四种相互作用统一的最小规范群。1977 年,Terazawa 结合轻子-夸克内部对称性的 SU(16N)或 SU(b+n)群和时空对称性的 SL(2,c)群,也得到统一规范对称性的GL(32N,c)或 GL(12+2n,c)群。1971 年开始研究的超对称性理论基于费米子和玻色子的对称性,近几年正在日益受到大家的重视。

其实,若干理论都是上述四方面的某种结合。如,最近引起极大兴趣的超弦理论就是超对称性、多维时空理论和弦模型的结合。

从这些简单且不完全的概述可以看出,目前粒子理论五花八门,千奇百怪。对于许多实验事实,特别在高能方面,仍然没有统一地解释。

这是目前粒子物理理论的主流派。另一些人,包括若干大科学家,如爱因斯坦、海森堡、德布罗意、狄拉克、汤川、玻姆等却认为在物理学的基本概念上,“必须进行某种巨大的变革”(狄拉克)!远距离相关实验违反贝尔不等式,证明了非定域性。这已经揭示了物理学中的某些基本概念必须修改了。

R.M.Santilli 认为狭义相对论和量子力学对强子结构,更一般对强相互作用可能不成立。他认为夸克模型仅是猜测,也许不适用;强相互作用时泡利不相容原理也不成立。并且发展了几种形式的超李代数,特别是容许李(Lie-admissible)代数。1982 年,基于实验和理论等方面,笔者提出在高能时,玻色分布和费米分布可能将统一为一种新的统计性。由此高能对泡利不相容原理可能不成立。1984 年,笔者又提出若干检验方案。1985 年,H.Rinneberg 等应用激光技术将原子中的电子激发到主量子数 n=290 的高能级,有效直径约为百分之一毫米,这已达到了宏观尺度。它的轨道和能量是低能“正常”原子的 10 万倍。高激发态处于轨道只能容纳两个态和 n→∞时可以有无穷多个电子的电离态之间。笔者认为 n 达到一定值时有可能容纳两个以上的电子,起码在短时间内。而这正好相应于高能。并且,Rinneberg 等的实验已表明自旋效应能略去,这恰巧是我们预言的统计性统一和泡利不相容原理可能不成立的条件。同时,在星际空

间深处,探测到存在着 n=390 的氢和 n=732 的原子,后者的轨道和能量都是“正常”原子的 50 万倍。

物理学目前的发展阶段应该是处于稳步而缓慢的进展呢?还是已经到了大规模变革的前夜了?这一关键性的问题只有历史才能回答!但可以肯定的是,如果我们不能自由地、多方面地进行探讨,那么历史的发展必然将把我们远远地抛在后面。

而且,既使我们相信“山雨欲来风满楼”,一场暴风雨已经正在来临。但理论的根本症结何在?突破点和发展方向在哪里?也仍然是一个必须认真探索的困难问题。