The Nobel Prize in Physics 2004

"for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction"

David J. Gross 1/3 of the prize
Kavli Institute for Theoretical Physics
University of California Santa Barbara, CA, USA

H. David Politzer 1/3 of the prize
California Institute of Technology
Pasadena, CA, USA

Frank Wilczek   1/3 of the prize  
Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Cambridge, MA, USA

据路透社报道，瑞典皇家科学院已决定将2004年诺贝尔物理学奖授予加利福尼亚大学的戴维·格罗斯、加利福尼亚理工学院的戴维·波利茨、麻省理工学院的和弗兰克·威尔茨克，以表彰他们发现了强相互作用理论中的“渐近自由”现象。

　　什么是自然界最小的构物单位？这些粒子如何构成我们所看到的万物？什么力量在自然界中发挥作用、它们是如何发挥作用的？

　　本年度的诺贝尔物理学奖得主的研究课题就与这些最基本的问题有关，这些问题困扰着二十世纪的物理学家，并仍对那些从事粒子加速器研究的理论家和试验者构成挑战。

　　戴维·格罗斯、戴维·波利茨、弗兰克·威尔茨克在对有关强作用力的研究方面作出了重要的理论发现。强作用力就是原子核内起维系作用的力量，它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。今年诺贝尔物理学得主的发现表面上看起来是完全矛盾的。对他们数字计算的解释说明夸克之间越接近，强作用力越弱。当夸克之间非常接近时，强作用力是如此之弱，以便到它们完全可以作为自由粒子活动。这种现象叫作“渐近自由”，即渐近不缚性。与此相反，当夸克之间的距离越大时，强作用力就越强。这种特性可以比喻为一种橡皮圈，橡皮圈拉得越长，力量就会越大。

　　这三位科学家1973年通过一个完善的数学模型公布了这一发现。这一发现导致了一个全新的理论，即量子色动力学。这一理论对标准模型作出了重要贡献。标准模型形容了与电磁力、强作用力、弱作用力有关的所有物理现象。在量子色动力学家的帮助下，物理学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下它才会表现为自由粒子。在质子和中子中，它们三个经常一起出现。

　　由于戴维·格罗斯、戴维·波利茨、弗兰克·威尔茨克的发现，物理学家更接近于实现一个伟大的梦想，这就是为重力、电磁力、强作用力、弱作用力构建一个统一的理论，一个适用于所有物质的理论。

美国人获诺贝尔物理奖 中国文革前曾从事该研究


10月07日05:10　　来源：新京报

瑞典皇家科学院10月5日宣布，将2004年度物理学奖授予三位美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。瑞典皇家科学院在授予这三位科学家诺贝尔物理学奖的文告中称，他们是因在夸克粒子理论方面所取得的成就才获此奖项的。夸克是自然界中最小的基本粒子。这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实现它为“所有的事情构建理论”的梦想。消息传出，我国两位当年曾致力于该理论研究的科学家对美国同行表示祝贺与敬佩的同时，又感觉“非常之遗憾”……

　　■遗憾

　　我国研究曾非常接近最后的结果

　　中国科学院院士、中国科学院理论物理所研究员、博士生导师何祚庥直言，昨天得知美国科学家凭借量子色动力学的“夸克渐近自由”获得本年度的诺贝尔物理学奖，感觉“非常之遗憾”。因为，“在这个领域里，我们的研究曾早于美国，成果也非常接近最后的结果。

　　作为当年我国夸克模型课题组的主要研究人员，何祚庥说，在这个领域里我们曾与美国等科学家一样在国际前沿工作，取得了非常有意义的成果，发展势头非常好。我国在1965年率先提出了夸克模型（在我国也叫做“层子模型”）这一量子色动力学中的关键理论，而且，当时提出的关于颜色的概念已经很接近最后的结果。“这个成果就算不一定是最原始、最根本的结果，但也已经是次原始的了”。何祚庥说，1966年，在北京举行的一次国际会议上，该成果得到了国内外专家的肯定。

　　按时间推算，这次获奖科学家的论文发表在1973年，主要的研究时间在1967年—1969年，而在该课题的研究中，中国所取得的重大阶段成果是在1965年，在1965年—1966年期间，中国科学家还在继续该课题的研究。“我们当时稍稍早于美国等一些国家”。何祚庥说。但是，随之而来的“文革”使所有的科研工作被迫停止，何祚庥被关进了牛棚。

　　领导“层子模型”这一工作的朱洪元院士（已故）等和所有的研究组成员，全都被迫停顿下来，丢失了一次“冲刺”诺贝尔奖的机会。“这样一来，最重大的发现已经让人家发现了”，何祚庥院士毫不掩饰自己的失落。

　　同样是当年夸克模型课题组的成员，中国科学院理论物理所研究员、博士生导师张肇西当时还是一名研究生。

　　“我们当时的科研势头挺好，对前沿问题的思考也很多、很深入，但是‘文革’让我们丢掉了很多机会”。张肇西说，如果当年的研究可以顺利进行，到现在得不得奖不敢想，“但是至少，我们能够多做一些有分量的工作。”

　　关于夸克世界，世界各国的科学家们目前仍在进行研究。何祚庥院士介绍，中科院理论物理所的李小源研究员的研究成果较为领先。　　

　　■钦佩

　　诺贝尔奖青睐美国人并不奇怪

　　这次美国科学家在诺贝尔物理学奖中胜出，何祚庥院士认为，这是美国科技工作水准的体现和必然结果。

　　“今天美国人得到诺贝尔奖，我们都非常服气！”“遗憾”之余，何祚庥坦陈自己的钦佩之情。

　　三位美国科学家从1973年论文发表，到2004年获得诺贝尔奖，期间30余年的实验检验历程，需要大量的人力、物力、财力。在证明自己的研究结果正确之前，“冷板凳太长”，何祚庥说，数十年的科研，不是任何一个科研者都能够忍耐的，也不是任何一个国家的科技基金能够支持的。

　　“实验需要钱，大大的，多多的；实验需要人才，也是大大的，多多的”。何祚庥说，2002年获得诺贝尔物理学奖的美国科学家雷蒙德·戴维斯对宇宙中微子等问题进行了40年的研究，这一研究是非常基础性的，不仅当时看不到对老百姓生活的具体作用，即使是现在，依然没有很明显的应用成果。

　　但是，美国基金委仍然对雷蒙德·戴维斯给予了自始至终的经费支持。“40年的研究，投入那么大，目前我们国家可以做得到吗？”

　　何祚庥还提出了他的另一个担忧：明年是我国提出夸克模型40周年，“明年何祚庥78岁了，做不动了，可是后来的人呢？”何祚庥认为，现在的年轻人坐不住，“喜欢弄钱”，能够忍受寂寞来搞研究又有研究能力的年轻人太少。所以，从数量和质量上看，我们的科研能力与科研人才都与国外差的很多。

　　美籍华人、美国犹他大学物理系终身教授、清华大学高等研究中心春晖高级访问学者吴詠时说，在美国，年轻的科研人员有非常良好的科研环境。活跃、平等、交流的科研气氛与灵活的科研机制对年轻人的成长非常有利。这次获奖的3位科学家，在1973年发表论文时，年龄分别为32岁、24岁和22岁。

　　曾经在普林斯顿大学做访问学者的张肇西说，在普林斯顿大学，一个普通的年轻学生就有很多机会与诺贝尔奖获得者一同讨论问题、互相交流，甚至在校园的路上，就可以与顶尖的科学家聊天。导师的点拨作用为学生的科研进步起到了关键作用，“良好的氛围是那些早到者（前辈科学家、导师）创造的。”　

　　■回忆

　　吴詠时回忆与弗兰克·维尔切克共事岁月“他会毫无保留的把想法告诉你”1982年—1984年，1989年—1990年，吴詠时曾经与这次诺贝尔奖获得者弗兰克·维尔切克进行过科研合作。当时，维尔切克已经是鼎鼎大名的物理学家了。

　　“他非常平易近人，一点架子都没有”，吴詠时说，维尔切克经常与身边的人讨论学术问题，很多深刻的科研想法，都会毫无保留的告诉给别人。而且，在阐述一些艰涩的科研理论的时候，维尔切克往往能够用通俗易懂的语言讲给别人，“让人由衷的佩服他”。

　　吴詠时说，维尔切克讲话的特点可以用八个字概括———“一针见血”、“举重若轻”。不仅是文章、演讲如此，就连平时讲话也是如此。所以，很多重要会议都会邀请维尔切克去做演讲。

　　吴詠时说，他听说维尔切克在求学期间就已经显示出了极有天赋的物理才能，在尖子生汇集的普林斯顿大学，维尔切克的名字是最响亮的一个。执教期间，维尔切克从教授助理（类似于我国大学中的讲师）破格提拔为教授，在教授多从校外聘请的普林斯顿大学，也可以说是一个小小的奇迹。

　　维尔切克在普林斯顿大学工作期间，就住在爱因斯坦曾经居住的屋子。据说，这是普林斯顿大学为了把维尔切克“留”住，而开出的条件之一。

　　吴詠时说，1983年，自己和张肇西在普林斯顿高等研究院合作的一篇论文，对传统看法提出了不同见解，很多人都对此持怀疑态度，就连审稿人也不同意论文中的观点。反而是维尔切克本人在看过了论文之后，对两位中国科学家的研究表示肯定，说“这是非常有意思的工作”，“具有较大的物理意义”，作出了正式在一流杂志欧洲《物理快报》上发表的决定。