諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)認(rèn)為，今年獲獎(jiǎng)的三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的“漸近自由”現(xiàn)象，不僅深刻地改變了人們對(duì)自然界基本作用力作用方式的理解，為量子色動(dòng)力學(xué)理論奠定了基礎(chǔ)，完善了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，而且也讓科學(xué)家向?qū)崿F(xiàn)對(duì)自然界四種力進(jìn)行統(tǒng)一描述的宏大夢(mèng)想更進(jìn)了一步，最終將形成一種涵蓋包括萬(wàn)有引力在內(nèi)的解釋一切物理現(xiàn)象的理論體系。 　　人體的最小粒子 　　美國(guó)物理學(xué)家蓋爾曼、茲維格在1963年提出了物質(zhì)組成的新理論，主張當(dāng)時(shí)所認(rèn)知構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子中子、質(zhì)子等，是由更基本的粒子“夸克”所構(gòu)成的，也就是說(shuō)夸克是物質(zhì)世界，包括人類自身的最小構(gòu)成元素。 　　然而當(dāng)人們?cè)噲D打開(kāi)質(zhì)子或者中子時(shí)，卻從未發(fā)現(xiàn)單個(gè)的、自由的夸克，只有兩個(gè)或3個(gè)夸克的集合體才能處于自由狀態(tài)，通常情況下夸克總是被約束在質(zhì)子和中子內(nèi)部。這是目前科學(xué)研究無(wú)法完全解釋的問(wèn)題。了解夸克之間的相互作用力的性質(zhì)，就有可能得到單個(gè)的自由夸克，從而解決這一難題。 　　中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所研究員吳岳良向記者介紹，1973年，格羅斯、波利策和維爾切克提出的“漸近自由”理論，為此提供了解釋。這3位科學(xué)家先后在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表文章，用數(shù)學(xué)模型解釋了夸克的上述神秘行為。他們的發(fā)現(xiàn)表面上看起來(lái)是完全矛盾的，在夸克之間距離很近的時(shí)候，相互作用會(huì)變?nèi)酰@跟宏觀的相互吸引力是完全不同的。三位科學(xué)家在上個(gè)世紀(jì)70年代提出的理論認(rèn)為，強(qiáng)作用力會(huì)隨著夸克彼此間距離的增加而增大，因此沒(méi)有夸克可以從原子核中向外遷移，獲得真正的自由。這些夸克會(huì)永久地被結(jié)合在一起，因此不可能找到單個(gè)的夸克。同樣根據(jù)“漸近自由”理論，強(qiáng)作用力會(huì)隨著夸克間距離的變小而減弱，這意味著，約束在質(zhì)子等內(nèi)部的夸克在彼此距離足夠小時(shí)將近乎自由地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 　　標(biāo)準(zhǔn)模型的基石 　　這三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的夸克漸近自由現(xiàn)象，為一個(gè)全新的理論??量子色動(dòng)力學(xué)??的誕生奠定了基礎(chǔ)。量子色動(dòng)力學(xué)描述夸克間的相互作用。量子色動(dòng)力學(xué)認(rèn)為，與電子帶有電荷類似，夸克和膠子(一種傳遞強(qiáng)作用力的基本粒子)帶有色荷，基于色荷的色力或者強(qiáng)作用力，具有比電磁力更為復(fù)雜的作用方式和更為奇特的現(xiàn)象，“漸近自由”就是一個(gè)明顯例子。 　　中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員常哲告訴記者，夸克漸近自由現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，確立了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)的漸近自由性質(zhì)使得物理學(xué)家可以對(duì)自然界各種作用力有一個(gè)統(tǒng)一的描述方式。標(biāo)準(zhǔn)模型描述了目前為止發(fā)現(xiàn)的與強(qiáng)相互作用力、電磁相互作用力、弱相互作用力有關(guān)的所有物理現(xiàn)象。通過(guò)科學(xué)家的不斷努力，標(biāo)準(zhǔn)模型已經(jīng)具備了堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)驗(yàn)支持，它是惟一一種能夠兼顧現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱??愛(ài)因斯坦相對(duì)論和量子力學(xué)的理論模式。由于格羅斯、波利策、維爾切克的發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家更接近了一個(gè)偉大夢(mèng)想??為強(qiáng)相互作用力、電磁相互作用力、弱相互作用力、萬(wàn)有引力構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的理論，一個(gè)適用于所有物質(zhì)的理論。 　　通過(guò)了解夸克間相互作用力的性質(zhì)，就有可能找到打開(kāi)自由夸克的辦法。如果能夠合理利用夸克內(nèi)部的強(qiáng)作用能，那么人類就有可能獲得比核能還要大得多的能量，相關(guān)研究將有很大的應(yīng)用潛力。吳岳良指出，當(dāng)我們打開(kāi)物質(zhì)的每一個(gè)層次的時(shí)候，都有很大的應(yīng)用。例如從分子到原子，從原子到原子核。特別是原子核，我們可以利用核能，那么假如我們能夠把自由夸克打開(kāi)，知道在什么能量之下我們能夠看到這個(gè)自由夸克，我們就可以合理地利用夸克里面的強(qiáng)作用能，而那個(gè)能量比我們的核能可能還要大得多。如果有一天，我們能夠充分認(rèn)識(shí)基本粒子及其相互之間的作用力并掌握和利用“粒子能”，那么這種利用的效果將是空前的。同時(shí)利用粒子物理還可以進(jìn)行有關(guān)宇宙學(xué)的研究，探尋宇宙早期的演化。宇宙剛剛形成的瞬間，只是以基本粒子的狀態(tài)存在，研究夸克等基本粒子，將可以幫助科學(xué)家回溯宇宙的初始階段，從而了解宇宙由過(guò)去到現(xiàn)在的演化歷程。 　　路漫漫其修遠(yuǎn)兮 　　這三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)早已成為粒子物理研究的基石之一，然而這30年后的諾貝爾獎(jiǎng)是否有些姍姍來(lái)遲呢？常哲認(rèn)為，對(duì)于這一問(wèn)題，諾貝爾獎(jiǎng)得主楊振寧曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，諾貝爾獎(jiǎng)是可遇而不可求的。基礎(chǔ)研究必然要經(jīng)過(guò)一個(gè)艱辛的過(guò)程。長(zhǎng)期的投入，以及整體研究水平的提高才是獲獎(jiǎng)的前提，真正的科學(xué)是經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)與推敲的。一項(xiàng)科學(xué)研究的價(jià)值往往要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的道路才能被透徹地認(rèn)識(shí)，也只有這樣才能夠得到大眾的認(rèn)可，做學(xué)問(wèn)切忌急功近利。他說(shuō)，這三位科學(xué)家都是拼命工作的人，心里想的只是如何解決一個(gè)又一個(gè)的科學(xué)問(wèn)題，并以此為樂(lè)，沒(méi)有浮躁，沒(méi)有雜念，做這件工作的時(shí)候不會(huì)想到能否得獎(jiǎng)，當(dāng)然是金子就會(huì)發(fā)光。 　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)科學(xué)家在粒子物理領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了一系列有意義的現(xiàn)象，做出了多項(xiàng)世界一流水平的研究成果，引起了國(guó)際同行的濃厚興趣，推動(dòng)了夸克理論的進(jìn)一步進(jìn)展。國(guó)際粒子物理界權(quán)威文獻(xiàn)《粒子物理評(píng)論》收錄的90年代以來(lái)的共113項(xiàng)粲夸克偶素物理方面的粒子數(shù)據(jù)中，我國(guó)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就占了74項(xiàng)，占世界數(shù)據(jù)總量的65%。其中20多項(xiàng)數(shù)據(jù)是國(guó)際上首次報(bào)道的，相當(dāng)一 部分測(cè)量達(dá)到了世界最高精度。可以說(shuō)我國(guó)在這個(gè)能區(qū)的研究水平是世界第一。 　　據(jù)吳岳良介紹，目前，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型雖然已經(jīng)取得了很大的成功，尤其規(guī)范相互作用部分得到了越來(lái)越精確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但是粒子物理學(xué)家相信標(biāo)準(zhǔn)模型不可能是一個(gè)最基本的理論。因?yàn)槟Ｐ椭嘘P(guān)于對(duì)稱破缺和夸克禁閉(夸克被“囚禁”起來(lái)形成強(qiáng)子，在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法觀測(cè)到自由夸克的存在)的基本問(wèn)題仍然是一個(gè)懸而未決的謎，并且涉及到18個(gè)未知參數(shù)，它們的起源也仍然不清楚。在這些方面的任何實(shí)質(zhì)性突破都能夠成為“原始創(chuàng)新”和“國(guó)際領(lǐng)先”的研究成果。 　戴維?格羅斯 　　國(guó)籍：美國(guó) 　　出生：1941年 　　學(xué)位：1966年 美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)博士 　　獲得時(shí)間和地點(diǎn)：1973年，美國(guó)普林斯頓大學(xué) 　　獲獎(jiǎng)年齡：63歲 　　現(xiàn)任職地點(diǎn)：加州大學(xué)圣巴巴拉分校卡夫利理論物理研究所 　　戴維?波利策 　　國(guó)籍：美國(guó) 　　出生：1949年 　　學(xué)位：1974年 哈佛大學(xué)物理學(xué)博士 　　獲得成果時(shí)間和地點(diǎn)：1973年，哈佛大學(xué) 　　獲得年齡：55歲 　　現(xiàn)任職地點(diǎn)：加州理工學(xué)院 　　弗蘭克?維爾切克 　　國(guó)籍：美國(guó) 　　出生：1951年 　　學(xué)位：1974年　美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理學(xué)博士 　　獲得成果時(shí)間和地點(diǎn)：1973年，美國(guó)普林斯頓大學(xué) 　　獲獎(jiǎng)年齡：53歲 　　現(xiàn)任職地點(diǎn)：美國(guó)麻省理工學(xué)院