謬誤與真理隻一步之遙,新理論的提出在物理學界反應不一。真金不怕烈火煉,在吳健雄女士的鼎力相助下,李政道和楊振寧提出的理論被證實。世界被震驚了。
美國物理學家傑裏米?伯恩斯坦認為這是“戰後整個物理學上最令人驚奇而激動的事”,“是科學史上的一個轉折點”。
1.生產新生兒的陣痛:科學界反應不一
經過無數個日日夜夜的辛勤勞動,李政道和楊振寧關於弱相互作用宇稱不守恒的分析工作於1956年5月底以前已大體完成,而整理後的文章則是在6月22日定稿的。按理說,文章已經定稿,李政道和楊振寧總該休息一下了,因為他們實在太累了,體重也下降了不少。
李政道和楊振寧的工作方式和身體狀況,可真急壞了兩位先生的夫人,她們隻能給兩位提供優良的工作環境和有營養的飯菜,無法使得沉浸在研究中的他們稍微放鬆工作。她們知道,李政道和楊振寧把工作視為生命,要他們在這項研究的關鍵時刻去休息幾天,那是不可能的。為了消除謬誤,使論文結論更正確,兩位年輕人一點也不敢粗心大意。他們深深地明白,他們是在向傳統挑戰,是在冒被“反對”的汪洋大海淹沒的巨大風險。為此,整整一個夏天,他們都沒有休息,他們在不斷地看資料和驗算推理,為自己的論點尋找每一個證據。
1956年10月1日,在這一天出版的《物理評論》雜誌上,李政道和楊振寧正式向世人提出了他們的研究結論,他們發表了題為《弱相互作用中宇稱守恒的問題》的論文。這篇後來被物理界譽為“戰後以來最激動人心的發現”的論文明確無誤地指出:雖然在所有強相互作用中,宇稱守恒的證據是強有力的,但在弱相互作用中,宇稱守恒的證據卻一個也找不到。因此,可以認為:在弱相互作用中宇稱守恒定律也許根本就不成立。如果是這樣,則“θ-τ之謎”就可以輕而易舉地被解決。θ介子和τ介子原本就是一個粒子,即K介子。兩位初出茅廬的年輕博士,勇敢地提出了他們的獨到見解。但是,對他們的見解,物理學界的反應卻極不一致。當時物理學界的大多數科學家認為,李政道和楊振寧的假設是非常大膽的,而弱相互作用下宇稱不守恒這種可能性則是很小的。隻有很少幾位科學家支持這兩位年輕人的研究結果。從總體上講,大多數科學家對這兩位年輕人的創新思維,是大不以為然的,認為這兩位年輕人不是標新立異,就是嘩眾取寵。最典型的代表要數在20世紀最有名的理論物理學家之一瑞士蘇黎世工學院的泡利教授了。
當泡利教授看到了李政道和楊振寧的文章後,他就給從前的助手、美國麻省理工學院的韋斯科夫寫信說:我不相信上帝是一個無能的左撇子,我願意出大價錢和人打賭,實驗的電子角分布將是左右對稱的。我看不出有任何邏輯上的理由說明鏡像對稱會和相互作用的強度有關係。加利福尼亞工學院的教授費曼倒是比較冷靜和客觀,他看到李政道和楊振寧的論文後,提出了自己對宇稱守恒的看法:我認為這個概念不一定能兌現,但並不一定不可能,而且可能性還是很驚人的。普林斯頓高級研究所教授戴森看到李政道和楊振寧的論文後,也發表了自己的看法,他的表述是:李、楊論文的副本,我看了,而且看了兩遍,是很仔細地看了兩遍。我認為這是一個很有趣的問題,可是我太沒有想象力了,我說不出諸如:天呀!如果這是真的話,那它就為物理學開辟了一個全新的分支。
李政道和楊振寧敢於向公認的金科玉律挑戰,已做好了充分的思想準備。他們清楚地知道,要使真理大白於天下,必須要有可靠的實驗證據。實際上,他們在論文中已慎重地補充說:因為目前我們關於奇異粒子的知識仍然很缺乏,所以上述論證是不能認真對待的,倒不如把它看做是考查宇稱守恒問題的一個推動力。任何新生兒的誕生,都是伴隨著劇烈的陣痛的。
2.理論需要實證:李政道和楊振寧的困擾
結論是提出來了,但“李一楊假設”究竟對不對呢?李政道和楊振寧清楚地知道,要揭示宇稱守恒定律在弱相互作用下不能成立,僅僅依靠一篇論文是說服不了物理學界同仁的,如果沒有無懈可擊的實驗來充分證明自己的假設成立,物理學界是不會承認的。正如蔣東明先生所說:李政道和楊振寧並沒有打算就此罷休,他們決心不僅要呼喚人們離開將要傾倒的老屋,而且要招引人們走進新砌的殿堂;不僅要在堅冰上打個窟窿,而且要開足馬力破冰快航;不僅要在荒灘上作星星點點的開墾,而且要在這原野裏種植下桑竹千萬棵。那麼,怎樣才能有令人信服、無懈可擊的實驗呢?李政道和楊振寧著實為這一難題困擾了一段時間。
李政道和楊振寧首先開始設想實驗的基本方法及合理步驟。他們認為,這個實驗最主要的是形成在弱相互作用條件下,記錄下元素衰變粒子的出射方向分布是否真正成為鏡對稱。如果是鏡對稱,那麼出射的電子沿母核的轉動軸和逆轉動軸兩邊飛出的粒子幾乎應是相同的;如果不是鏡對稱,則對衰變母核觀察時,對順時針看和對逆時針看是兩種情形。這個實驗技術性要求很高,設備要好,特別是對主持實驗者要求更為嚴格。那麼,誰最合適做這個實驗呢?論文已經公之於世,實驗的方法、要求和具體步驟也已經設計好,但要找一個理想的實驗者卻是一件很不容易的事。