非阿贝尔规范场的起源和争论:泡利和杨振宁轶事
作者：米哈伊尔希夫曼，理论物理学家，美国明尼苏达大学。
译者：陈善珍，爱丁堡大学博士后研究员。
本文节选自《风雨同路——泡利、爱因斯坦、弗兰克等人未发表的信件》(《一起站在疑难时代——泡利、爱因斯坦、弗兰克等人未发表的信件》，世界科学，2017)，中文译本发表于《粲美集》(订阅号。魅力_和_美)。
20世纪50年代的泡利(图片来源：欧洲粒子物理研究所泡利档案馆)
这个故事可以追溯到1953年。如今，杨-米尔斯理论已经成为我们理解微观世界的基础之一，沃尔夫冈泡利可能是这一开创性发现的作者。当时，在西奥多卡鲁扎和奥斯卡克莱因对五维广义相对论研究的基础上，泡利对爱因斯坦的六维广义相对论产生了兴趣。他把超越爱因斯坦时空观的两个额外维度压缩成一个二维球体，这个操作自然就采取了杨-米尔斯理论的形式。然而，在这个理论中，非阿贝尔规范玻色子仍然是无质量的。当时物理学家唯一认可的无质量粒子是光子和引力子，加上1931年泡利提出但1953年仍未被发现的中微子。后来在某处读到，当泡利被问及为什么不发表他对非阿贝尔规范场论的研究时，他回答说：“我想象过一个没有质量、很久没有被发现的粒子(指中微子)，我有点不敢想象另一个……”
泡利搁置了发表非阿贝尔规范场理论(后来的杨-米尔斯理论)的计划，因为他对自己的物理研究有很高的要求。在此期间，杨振宁和米尔斯开发的类似理论在普林斯顿的一次研讨会上展示，并发表在《物理评论》(物理评论)杂志上。
在研讨会上，泡利不断“骚扰”杨振宁，问他非阿贝尔规范玻色子(也就是我们后来知道的胶子)的质量是多少，因为泡利知道在这个理论中它们的质量被认为是零，而这个与现实相反的事实足以扼杀整个理论(科学家们在1964年希格斯机制提出和1973年量子色动力学提出之前是这么认为的)。杨振宁说他不知道答案应该是什么。很明显，泡利在这个问题上的坚持似乎对杨振宁有敌意，于是杨振宁直接坐在了会议的第一排，停止了讲话！这时，奥本海默鼓励杨振宁回去讲话，杨振宁结束了讲话。
杨-米尔斯理论的这个故事，应该是泡利发现的，被L. O 'Raifeartaigh的《规范理论的黎明》(规范论的黎明，第243-244页)和亚伯拉罕派斯的《科学的天才们，一个肖像画廊》(天才)记载了，下面我引用派斯的描述。
1953年7月25日，泡利给我发了一份手稿，题目是《介子-核子反应以及微分几何》(介子-核相互作用与微分几何)，第一句是“7月21-25日记录下来看看是什么样子。”
在这些手稿中，他引入了规范场势能的一个坐标三联体，并发现他的“主要结论”是这个场强度的正确表达。现在，我们称这个场为“非阿贝尔规范场”。在这份手稿的扉页上，泡利写道：
“这张纸条是要带你去真正的新世界。我认为你有很好的机会解决我们老一辈留下的问题。……”
1953年末，泡利的热情逐渐开始消散。“如果我们试图用一个公式来表示这个场的强度，我们总会得到一个质量为零的矢量介子。我们可以尝试加入其他介子场——，比如正静止质量的伪标量场，但是我觉得这个操作太刻意了。”
我对这个话题的最后一次评论是在1954年春天，当时在高级研究所(普林斯顿)举行了两次重要的研讨会。其中一个是中国年轻聪明的物理学家杨振宁在2月23日给出的。1949年，他开始与该研究所签订一份为期五年的合同。这是杨振宁关于他与米尔斯在非阿贝尔规范领域(——)的工作的第一份公开报告，该领域后来被称为“杨-米尔斯领域”。他们以两页纸的形式出版了这部著作，这成为未来现代规范理论的基础。
但就在两周前，2月10日，泡利就一模一样的题目做了报告！泡利的作品并不广为人知，因为泡利从来没有作为论文发表过。然而，泡利在1953年11月就这个课题开了两门课，这门课的笔记在那之后被印刷出来并公之于众。
杨振宁没有出现在2月10日泡利的报告中。在杨振宁的回忆录中，他回忆道：
“奥本海默邀请我在二月底回普林斯顿呆几天，汇报我的研究.在我的报告开始后不久，泡利问我，‘这个领域的质量如何？’我说不知道。然后我继续我的演讲，但是很快保利又问了我同样的问题。我说了类似这样的效果，这是一个很复杂的问题。我们已经开始研究了，但是还没有确定的结论。我仍然记得他重复道：“这不是一个充分的借口。”我被他的反应惊到了，犹豫了一会就决定坐下来停止讲话，很尴尬。最后，奥本海默说，“我们应该让杨振宁继续谈下去。”然后我回去继续说，保利在我后面的发言中没有再问任何问题。"
然后杨振宁继续他的演讲，但是他不记得演讲结束时发生了什么。然而，第二天，杨振宁收到了这样一条消息：
亲爱的杨：
很抱歉，研讨会结束后，你让我几乎无法与你沟通。
最诚挚的祝福，
W.泡利
1954年2月24日
亚伯拉罕派斯描述道：
“我参加了杨振宁的研讨会，我清楚地记得泡利的批评和负面反应。但他不是唯一有这种反应的人。的确，委婉地说，杨-米尔斯的理论最初是值得怀疑的，因为这个理论中新场的量子质量似乎是0，泡利在1953年12月给我的信中已经意识到了这一点。然而，在杨振宁和米尔斯关于这项研究的最早文章中，他们当时似乎厚着脸皮，说他们没有合适的答案来回答这个问题。"
原始链接：
https://www.worldscientific.com/page/10308-chap01