(中国科技大学科学史研究室)

2.2

他的名字一一阿卜杜 · 萨拉姆(Abdus Salam),随着1979年诺贝尔物理奖的公_而为世人所周知。他和另外两人(温伯格、格拉肖),我们时代的又一批科学精英,都是勤奋非凡的理论物理学家,由于在建立弱相互作用与电磁相互作用的统一理论上作出了重大贡献,他们共同分享了这一最高荣誉。

与温伯格、格拉肖不同的是,萨拉姆是来自发展中国家巴基斯坦的科学家。他早年在拉合尔旁遮普大学和剑桥大学学习,又短期在剑桥和普林斯顿做过粒子物理研究,后来供职于旁遮普、剑桥大学。作为一个发展中国家的青年物理学者,萨拉姆有过一段相当曲折痛苦的经历;但这又磨炼了他的伟大人格和意志。

这是怎样的一个人呢?阿卜杜 · 萨拉姆在不同的人们眼中,有着不同的形象:

一个卓越的理论物理学家。从50年代起,萨拉姆就致力于有关弱相互作用的研究,像其他一些物理学家那样,试图以一种新理论来解释弱和电磁这两种相互作用。1967 ~ 1968年,萨拉姆独立地运用对称性自发破缺观念成功地建立了轻子的弱电作用论。这导致1979年的诺贝尔奖。但是,萨拉姆没有就此止步,反而加快了新的探索步伐。

一个科学活动家、第三世界的科学代表。在顽强地探索自然的同时,萨拉姆不懈地为第三世界科学事业艰苦奋斗。他不惜牺牲自己的宝贵时间,奔走了各大洲各个政府部门,游说于各个可能的赞助机构,在种种会议上陈述改变发展中国家科学落后状况的迫切性。他曾是巴基斯坦总理阿尤布 · 汗的科学顾问(长达八年);他是国际理论物理中心(ICTP)的创办者和领导人,联合国大学的创办人之一,第三世界科学院院长,等等。

一个实践着的穆斯林。萨拉姆把他对伊斯兰教的虔诚“融合”到他对事业的追求之中。他竭力探究自然界“真主”的创迹,又为缩小人类在科学发展上的悬殊差异和实现“兄弟一家”的理想,始终如一地努力着。

萨拉姆奔波于自然界和人类世界。他是这两个世界的人。自然界的统一,人类科学工作的统一,这两者的和谐一致,一直是萨拉姆执着追求和奋斗的目标。

有人说,要了解一个人,就应该知道他的童年和家庭;要理解一个人的行为和思想,则要进一步知道他的各种经历。

1926年1月29日,阿卜杜,萨拉姆诞生于现在的巴基斯坦拉合尔附近的吉汗格镇。那时候,巴基斯坦还没有从印度分离开来,同现在的孟加拉国一起,都属于英国殖民的印度。萨拉姆的父亲尽管只是印度河一条支流河畔农场体的小职员,但他非常赞成萨拉姆从事研究事业。这一家庭的世系大约在1200年前改信伊斯兰教,具有诗人和学者的传统。萨拉姆的家里也和许多穆斯林家庭一样,笼罩着浓厚的宗教气氛;他的一位舅舅曾是驻西非的传教士。就是在这样环境下,伊斯兰精神的潜移默化和自然知识的掌握,伴随萨拉姆度过了他的美好童年。

萨拉姆从小就表现出惊人的才能。在当时的吉汗格镇,“神童”这两个字就代表着萨拉姆。1940年夏日的一个中午,全镇老少站在街道两旁,欢迎着这一位骑着自行车进入镇里的风华少年,因为这位年仅14岁的神童,以最高入学分数考取了旁遮普大学,为全镇人民争了光。

优异成绩为萨拉姆赢得了奖学金。1938年到1946年这段时间,在大学里主修数学。这期间,在人类居住的星球上正进行着有史以来最野蛮的相互厮杀。战争似乎没有惊扰萨拉姆的平静生活,相反,战争以一种奇特的方式整个地改变了萨拉姆的命运,也可以说没有这一连串戏剧性的事件,就没有年诺贝尔物理学奖获得者之一的萨拉姆,更谈不上有ICTP的创造人和领导者萨拉姆了。

只有了解下面这三件事,才有可能理解萨拉姆。

第一件事情是,在当时英国殖民地的印度,年轻人不可抗逆的命运就是走上文职人员的道路,尽管萨拉姆学的是数学,那也无济于事,幸好,战争取消了文职制度,所以,萨拉姆后来常说:“如果不是因为战争,我现在很可能是政府的一位文职官员了。”

第二件事,是关于萨拉姆能到剑桥大学的“奇迹”。事情是这样的,在二次大战期间,印度许多政治家为了支持英国取胜,为购买军需品而筹集了大量的资金,萨拉姆所居住的旁遮普郡的郡长就筹集了15,000英镑,但是战争结束了,而这笔钱没有用出去,于是这位君主决定用这笔钱来资助“农场儿子们”出国留学。萨拉姆是五个申请到奖学金的人之一,1946年9月23日,当萨拉姆拿到这笔奖学金时,刚巧接到英国剑桥打来的电话,由于某种原因现在还有一个空缺。命运之神帮助了萨拉姆,使他在同年十月来到了剑桥大学的圣约翰学院,而其余四个奖学金获得者,由于在等待来年入学期间,旁遮普郡的郡长去世,巴基斯坦从印度独立出来,留学的计划成为泡影。对此,萨拉姆深有感触地说:“我是很幸运的。”“在发展中国家里,机会就是如此寥若晨星,即使你才华横溢,也不一定会获得机会。”

第三件事是关于萨拉姆从1951年到1954年回到巴基斯坦的三年“孤独痛苦”的日子。当萨拉姆在圣约翰学院和普林斯顿高级研究院进行粒子研究之后返回到巴基斯坦时,他感到自己在学术上完全处于与世隔绝的孤立状态。他先在母校政府学院当数学教授,然后又兼任旁遮普大学数学系主任。可是在当时在巴基斯坦,只有他一个物理学家,离他最近的物理学家在另一个国家的孟买,本来,萨拉姆还希望做一个引人入胜的教师,以期培养出一批物理学家来,但是,孤独与绝望笼罩着他,因为在学术上除了无人可以交谈以外,他当时能读到最近一期《物理学周报》,那是二次大战以前的,他每年700英镑的薪水无力订购杂志,出国参加学术会议和讨论班被当局认为是一种奢侈浪费,这是一种可悲的孤独,这种孤独对理论研究来说,无疑是一种慢性死亡。搞理论工作,“你必须要知道别的物理学家在干什么。你要和他们交谈。我恐怕我要是留在拉合尔的话,我的工作将会退化,那么,我对我的国家还有什么用呢?”这就是当年萨拉姆内心痛苦的斗争。1954年,萨拉姆回到英国剑桥。

萨拉姆知道,自己的遭遇只是发展中国家许多人的缩影而已,往昔的记忆成了他致力于改变发展中国家科学落后状态的动力,也从这开始,追求着两个世界统一的这两条主线相互缠绕,组成了萨拉姆独特的丰富生活。

对萨拉姆来说,没有比通过在自然界中发现真主的创迹、发现和谐的美更令他神往的了。在他看来,宇宙中的一切都是和谐的、简洁的,不可能存在丑陋、支离破碎的东西。作为一个实践的穆斯林,萨拉姆认为他的义不容辞的责任就是要揭示看似零乱纷杂的现象所掩盖了的 · 自然的和谐美、因此,当他由于缺乏实验物理学家必备的“耐心”,转而从事理论物理研究时,第一件事做的就是清除工作——从数学上给出克服量子电动力学中“无穷大”的证据。也即介子理论的重正化,从这时候(1951年)开始,萨拉姆开始了他富有创造力的科学生涯。

要描述一位理论物理学家的如何工作是很不容易的。除了一张纸,一支笔偶尔在推导中用到之外,许多“惊心动魄”的过程全在看不见的大脑中进行。但萨拉姆的研究特色,我们还可以在他的自述中略见一斑。他曾对他当时是怎样解决中微子没有质量的问题(这是他杰出贡献之一)这样回忆道:“那一年(指1956年——引者注),我在西雅图会议上听到杨振宁教授讲他和李政道教授关于到目前为止还神圣不可侵犯的左右对称原理,在弱核力的范围里有遭到破坏的可能性。李政道和杨振宁认为,在弱核力的相互作用中放弃左右对称,(τ,θ)之谜就会有一个可能解,我记得我在返回伦敦的飞机上……我不能入睡,我一直在考虑,大自然为什么就应该在弱相互作用中破坏左右对称,大多数弱相互作用的特点与泡利中微子的辐射现象有关。在飞越大西洋时,我想起了关于中微子的一个富有创意的问题,那是几年前,在我通过博士学位时,R. Peierls教授问道:‘由于麦克斯韦电磁规范对称原理,光子没有质量;请告诉我,中微子为什么没有质量?’”那时,萨拉姆没能答出来,而Peierls也不知道答案在哪里。“然而,就在那个不舒适的夜晚,答案却悄然而至”,萨拉姆继续回忆道:“就光子那样的中微子的规范对称的相似是存在的,由于有γ5变换下的不变,中微子就必然是无质量的。中微子无质量的这一对称的存在必然意味着对中微子相互作用的(1+γ5)或(1-γ5)的组合,自然界除了左右对称破坏理论外,它还有一个美学满足的选择:或中微子以精确的光速运动,或保持左右对称,但中微子有一小质量……”这种由类比联想,进而得出突破性的创见,在萨拉姆的科学研究中是经常出现的。

当然,萨拉姆也并不是常胜将军,他也常常提出一些后来证明是错的观点,但这并没有使他气馁,他认为:尽管我们常常遭到失败,但这种痛苦与我们偶尔能窥探到真主的一些创迹所获得的喜悦是不能比的。

在萨拉姆的科学生涯中,始终都透露出“创造力”的特色,他曾说过:“有些理论家是虚无主义者,他们善于指出现点错在哪里,但他们对此却提不出什么建议。我宁愿提出新思想。”弱核力和电磁力统一的提出,是萨拉姆丰富的创造力的最有力的表现,而且,他的创造力也不因获得诺贝尔奖金而衰退下来。他仍在不停地探索着宇宙更深层的奥秘,并一直在这些探索中居于领先地位。

在1978年东京国际高能物理会议上,萨拉姆作了题为“统一、超统一及理论物理新思想”的报告。物理学发展到那时,物理学家愈来愈清楚地认识到统一思想在理论物理起着何等重要的作用。

“统一”的实现最早是在麦克斯韦电磁理论中实现的,人们发现,这种统一是与电磁场理论的对称性相联系的,这就是所谓U(1)规范。1954年,杨振宁 - 米尔斯将规范概念推广到非阿贝尔的情况,从而为规范理论奠定了基础。但是杨振宁 - 米尔斯理论当时还只是个物理模型,在物理上用规范理论来实现新的统一此时就变得迫在眉睫了。这方面的成功首先是在弱电统一方面温伯格、萨拉姆先后在1967年和1968年提出的温伯格 - 萨拉姆模型,即是以规范形式将弱电两种力统一起来了,这个模型的成功不仅在于模型本身(随后不久它被推广到夸克领域),更在于它为寻找更高级的统一提供了依据。

弱电统一之后,根据统一的观点,人们试图从寻找更高级对称性的方法来实现更高级的统一,因此提出所谓大统一理论。此理论尽管并不很成功,但人们并不认为这是统一思想的毛病,而是由于模型本身的毛病。因此到了1978年,超统一理论开始热了起来。超对称概念是Wess-Zumino首先在1973年引入的,超对称是费米 - 玻色子之间的对称性,但开始时,超对称只是对阿贝尔理论进行的,这当然有很大的局限性,将超对称概念引入非阿贝尔理论首先是由萨拉姆和Strathdee在1974年完成的。在这之后不久(1975年),他们又系统地考虑了在超对称理论中超场的费尔曼规则,这为超对称理论的后来发展奠定了基础,这些都包括在他们1978年的文章中。

1979年到1984年,超对称理论和超引力理论开始热起来,萨拉姆此时的兴趣也转到这方面来。

在超引力理论中,需要引入卡鲁查 - 克莱因理论,紧化问题是至关重要的。Freud Rubin等人考虑三指标场的引入可以给出紧化Witten等人考虑了包括标准模型的卡鲁查 - 克莱因理论,萨拉姆和Strathdee对—般的对称群进行了考虑,从而一般地给出了构造一般G - 对称K-K理论的方法。这为此后这方面的发展奠定了基础。

在超引力紧化方面,萨拉姆等人做了大量工作。

1982年,萨拉姆等人将自发紧化概念引入了卡鲁查 - 克莱因理论。他们先考虑了6维爱因斯坦 - 麦克斯韦理论的自发紧化,接着在1983年,他们又考虑了10维超引力+杨 - 米尔斯理论的紧化问题。此后(1983 ~ 1984),萨拉姆等人还考虑了超引力中瞬子诱导紧化,从而将理论的拓扑性质与紧化联系起来了。

1984年是“反常年”。这与当时超引力对称的发展分不开。萨拉姆等人提出的N=2超爱因斯坦 - 麦克斯韦理论是最富有吸引力的,因为这个模型可以证明是无反常的。

从1985年的预印本来看,萨拉姆当前的兴趣又转到超弦方面,超弦从85年开始热,今年还将热下去。人们完全可以相信,萨拉姆将会作出很大的贡献。

“若没有考虑到在的里雅斯特的国际理论物理中心(ICTP),则描写萨拉姆是不完全的”。确实,ICTP的建立与繁荣,从另一个侧面反映了萨拉姆对发展中国家科学发展的关注,以及为改变这一落后状况所作出的不懈努力。

1946年出国留学的“幸运”;1951年到1954年在巴基斯坦教书时期所遭受的孤独和痛苦的抉择,是萨拉姆不惜将宝贵时间用于各政府的机构、大学演讲,以求得人们对发展中国家科学发展落后状态注意的动力和源泉。他认识到,自己当年的情形就是现在发展中国家许多科学家的缩影,要使科学在发展中国家振兴,则必须从解决科学家在发展中国家的孤独开始,但是,解决这一问题有两大障碍:一是来自发展中国家对科学的忽视,认为可以有“没有科学的技术”;二是发达国家对发展中国家需要科学的不理解,“科学是摇滚乐,而发展中国家需要的是四轮马车。”

为此,萨拉姆大声疾呼,我们不能再重蹈历史的覆辙,他常用历史上土耳其的一个悲剧来告诫人们:1799年,土耳其的塞利姆三世为了与欧洲造枪术相抗争,引进了代数、三角、力学、弹道学和冶金学,还聘请了法兰西、瑞典的教师,可最终土耳其也没能赶上欧洲,这一悲剧就在于土耳其没有强调相应的科学基础。为了更有力地说明发展中国家需要科学的迫切性与重要性,他常用的另一个例子是伦敦的权威杂志《经济学家》1980年9月27日期的一段话:“如果太阳能可以解决世界能源危机的话,那么这一解决办法将不会来自低技术的屋顶辐射器——这依赖于十九世纪的(科学),突破将来自量子物理学、生物化学以及二十世纪其他科学的应用。今天以技术为基础的工业全依赖于新科学。”

针对这种情况,萨拉姆在1960年的原子能和平利用的大会上,首次提出建立国际理论物理中心,以求摆脱发展中国家科学家的孤独,以及“头脑外流”的想法,但是,这一想法遭到冷遇,萨拉姆后来回忆道:“我那时候幼稚,要换了今天我是不敢提出的。人们以半开玩笑的态度来对待它。”但是,萨拉姆并不气馁,在经过许多难以想象的困难之后,国际理论物理中心终于在1964年10月1日正式开放,从那时至今,萨拉姆一直是该中心的领导人。

该中心根据自己的特殊情况,制定了一套特殊的章程,给到达ICTP的科学家提供住宿费和往返路费,得到资助的科学家每年到ICTP1至3个月,与不同国家的科学家同行进行交流,聆听一流科学家的讲座,“补充他们的电池”,然后回到自己的国家“发光发热”。从1964 ~ 1979年之前,该中心主要研究范围限制在纯科学方面,1979年以后,该中心根据发展中国家的需要,把重点转移到交叉学科和应用学科上来。另外,从1964年10月1日到1985年9月,ICTP大约接待了25,000访问人次,其中有13,000人次来自90个发展中国家。作为一个给来自世界科学家提供汇聚地点的中心,ICTP不仅提供了一个使发展中国家摆脱孤独的办法,而且还为改变科学在不同国家的悬殊,为科学在不同的文化背景中得到繁荣作出了巨大贡献,而这一切,都与萨拉姆的努力分不开。

巴基斯坦原子能委员会主席Ishret Usmani在评价萨拉姆对巴基斯坦的贡献时提到:“巴基斯坦的大多数科学努力,在很大的程度上是由于萨拉姆的创造力和人格的力量。萨拉姆是我们国家在科学界的骄傲与威望的象征。”

全面评价萨拉姆对发展中国家科学发展的贡献也许为时过早,但是,我们可以期望,在将来,类似于Usmani评价的会越来越多。