一本好书:Veltman的《神奇的粒子世界》

by shanqin on 六月 26, 2008

一本好书:Veltman的《神奇的粒子世界》

作者:shanqin
email:shanqinhep@gmail.com
2008-6-26 下午

正文:Veltman的《神奇的粒子世界》是中文译本,原书英文书名为Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics。

Veltman本人因为在量子规范场论的重正化方面与其学生’t Hooft合作作出的巨大的决定性贡献而获得了1999年度的Nobel物理学奖。不过后来他和他学生闹僵了,’t Hooft不止一次为QCD的渐进自由发现的优先权问题而暗示Veltman是罪魁祸首,因为就因为Veltman对他在渐进自由方面的工作不感兴趣,使得他当时无法及时发表这个结果,于是他痛失这方面的优先权。虽然物理学界都承认’t Hooft最先发现了渐进自由性质,但是真正的发表却是Gross, Politzer, Wilczek三人。当然,这让Nobel评奖委员会省了不少事情,他们直接将2004年的物理学奖颁发了Gross, Politzer, Wilczek。按例同一奖项分享人数不超过三个,如果有’t Hooft,说不定通通别想得奖。当年Dyson估计就是因为这个原因而无法得到1965年的奖。

说完这些江湖恩怨,现在言归正传。

这是一本完全可以与Weinberg的《终极理论之梦》并列的杰作。作为场论的一大牛人,Veltman在上世纪六七十年代亲历那么多理论高能物理中多激动人心的进展,并且近距离感受实验高能物理的巨大飞跃以及与理论高能物理的交融,这些交融大大促进了唯象高能物理这个分支的成熟与兴旺。这些经历加上他卓越的讲解能力,使得此书与同类其他书完全不同。

首先是一些极其珍贵的牛人生平以及轶事。作为那个时代的一大领袖人物,Veltman和大量一流物理学家过从甚密,对于他们的事迹非常了解。比如对于Cabibbo以及Cabibbo角(Cabibbo Angel)的趣事的回忆。当他与Cabibbo在CERN共事的时候,两人的办公室相邻,有一次Cabibbo告诉Veltman,说他明白了中子衰变和mu衰变的关系,很神秘地说:“是一个角度。”于是Veltman哈哈笑道:“就叫Cabibbo角吧。”于是后来在场论中极其重要的Cabibbo角就这么诞生了。

更有趣的是,Veltman谈到Gell man时,说Gell man总把Cabibbo角称为“那个有趣的角”,结果后来一次会议上,Cabibbo的胸牌上写的就是“有趣的Cabibbo”。 Gell man确实是一个惹是生非的物理大师,1965年Feynman获Nobel奖时,收到了Stuckeflberg的电报:“请把我的笔记寄回来。”据说这件事情是Gell man出的主意。Veltman说他后来去问Gell man,Gell man矢口否认,但是说那是个好主意。

Stuckeflberg在Feynman之前就已经发展了Feynman的一些雏形,发表在非常不知名的法文杂志上。Feynman自然不打可能发现那些淹没在众多文献中的论文,但是后来知道后,还是在自己的文章中提到Stuckeflberg的贡献。

这些鲜为人知的轶事被Veltman轻松道来,不仅让我们大开眼界,也让那些从未接触过物理的人知道物理学家是多么有趣。

在说到Feynman与Stuckeflberg的会面时,也非常有趣。Feynman问Stuckeflberg当初为什么不画出那些图,Stuckeflberg回答说:“我没有制图员。”这一点倒是和Schwinger很相似,Schwinger认为Feynman图太大众化,禁止自己的研究生在自己课堂上使用Feynman图。

在很多著作中,被重视的都是一些成名的大师,而Veltman在介绍这些成名的大师之余,还兼顾到那些不甚有名的大师。这些大师也作出了大量一流的工作,却因为种种原因而被很多物理人淡忘。Veltman因为在自己领域的高深造诣而对那些成名和不成名的一流人物的水平和贡献都了如指掌,也因此可以轻松跳出科普著作中“马太效应”的俗套,使得我们能够对物理学中作出贡献的前辈们有一个全面深刻的了解。

其次,Veltman此书大量篇幅用以介绍加速器的发展以及不同加速器的特点,大量的专业知识被他用明白易懂的语言描述出来,让人耳目一新。

在高能物理的发展历程中,加速器起到了检验理论以及为新理论提供最重要线索的任务。

此前的很多相关科普著作,都只是不断描述基本粒子的家族以及一些探索发现过程,对于探索过程中用到的最重要工具——加速器——几乎没有像样的介绍,就算有介绍也是泛泛而过。造成此现象的一大原因是因为大多数作者要么理论不行要么实验不行。

而Veltman本人是理论大师,又在CERN这个一直引领加速器物理潮流的著名实验室工作过,自然对加速器物理极其了解。从直线加速器,到回旋加速器,到最现代的对撞机,从传统的气泡室到现代的粒子探测器,Veltman以图文并茂的方式深入讲解。同样,他介绍这方面著名人物的同时,也介绍这方面一些鲜为人知的奠基者,以及他们的轶事。

此书的第三个特点是,介绍高能物理理论时,不回避前沿概念和抽象概念的讲解。

要做到这一点,需要极其深湛的功力和极其纯熟的语言技巧,如果自己也只是道听途说或者根本对场论认识很模糊,那么在说到重要的核心概念时,往往要出错。这就是我读科普只读名家科普的原因。名家写科普,可以用到最精确的一手知识,而且很多是自己参与其中作出贡献的知识。相比之下,我对Greene的《优雅的宇宙(宇宙的琴弦)》就不那么敬仰,因为他确实说到自己参与的一些知识,可惜在我心目中(以及其他很多人心目中),这些知识不是很重要。Veltman本身在弱电理论的建立过程中作出了极其重要的工作,自然在这方面的了解极其深入。

但是这方面的一流专家不少,要想以平易的方式写出那些高深的理论,并非容易的事。但是Veltman成功地做到了这一点。从原子、原子核开始,到中微子,一直讲到微扰论再到重正化,都是脉络清晰,深入浅出,配以必要的Feynman图,以有限的篇幅系统讲解了整个粒子物理的标准模型。在通俗易懂的同时,保持了必要的深度,因此极具可读性也极为耐读。

PS:中译本中有一些小错以及印刷错误,幸好不影响此书的可读性。此书2003年出英文版,新加坡世界科学出版社出版。2007年中文版面世,由世界图书出版社出版,定价39人民币。

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