泡利最有趣的笑话之一是：泡利到天堂后，作为对理论物理学家的恩赐，他获准与上帝进行一次会见。当他按惯例被允许表达自己的愿望时，他请求上帝向他解释为什么精细结构常数的值是：α=e2/hc=0.00729735……。上帝走到黑板前流利地写出公式。开始，泡利高兴地看着，但不久他就使劲地摇头，这意味着他对此表示不满意。可见，即使上帝也没达到泡利的标准！

每个物理学家同泡利一样都有一大串期待解答的问题。通过探索这些问题，物理学获得进展。直到最近，大部分物理学家都把解释α值看作亟待解决的问题之一。过去，基本相互作用理论仅有电动力学令人满意，这一无量纲的数明显具有重要的意义。另外，一开始1/α就被认为精确地等于整数137，所以它显得特别神秘。在这篇短文中，我将探讨一下我们对这一常数的看法发生怎样的变化。

1/α的表观整数值激励了许多对数字特别着迷的人。最有名的例子是爱丁顿（A. Eddington）。他是著名的天文学家和广义相对论的早期支持者，但在他后半生生涯中，他掉进了数字逻辑的深渊。他的α理论是建立在电力的强度同基本电荷种数成反比这样一个概念之上的。爱丁顿声称每个电子都有16个记号中的一个记号（16这个数开始来自于时空维数的平方，后来是来自于狄拉克度规中矩阵元的个数）。对于两个电子，就有136种记号配对方式（由于电子的不可分辨性，1，2和2，1仅计算一次）。因此，原来α=1/136。对于这一成功的可能性很小的稀奇古怪的理论，爱丁顿并不气馁，他写道，“我认为如果我们能说明量子数136/137，那么剩下的1/137就不难得到证明。”

这一荒谬的理论是物理学中最大的恶作剧之一，为此，贝克（G. Beck）等常开爱丁顿的玩笑。而他们认为α值同摄氏零度值T₀有关！因为，根据爱丁顿的理论，一个电子有1/α个自由度，而在绝对零度时所有自由度都冻结，-T₀与2/α相等。这里的因子2是因为每个电子都伴随一个质子，并且由于电子运动轨道不冻结，所以还要减1！即T₀=-(2/a-1)=-273，这同实验值很一致。

由于实验精确度的提高，使得这一简单数字逻辑受到致命的一击。实验表明1/α并不是一个整数，但这对α值的进一步推测并没停止。最近一次是在1971年，数学家威勒（A. Wyler）的工作引起广泛的注意。他把α同某些群团的比相联系。他的公式是：

精确到1 ppm。这一形式的出现在当时几乎刮起了寻找类似关系的热潮。令人惊讶的是，发现同样简单、准确和空洞的公式并不难。

随着弱电统一标准模型的出现和对量子场论更深一步的理解，我们对α的重要性和可靠性的看法已发生了重要的变化。首先，由于重正化效应，必须把耦合常数看作一个跑动参量，它的值随我们探索不同尺度上的物理改变而改变。在量子电动力学中，电荷的重整化来自于物理真空的极化率，因为真空中实质上是充满了正负电子对。这一事实使精细结构常数随距离或者说随能量而变化。精细结构常数本身就是电子耦合的零能极限。但谁能说这一低能值是基本的呢？

统一理论使我们对这一问题更加清楚。电磁作用和弱作用已统一成弱电统一理论，这一理论拥有两个独立的耦合常数、在此框架下，两个耦合常数没一个显示出固定值。它们都是同样基本的，都不可计算。

更雄心勃勃的大统一理论是试图把弱电力与强作用力统一起来，这一理论只有一个耦合常数。这些理论中最有希望的是弦理论，在此理论中，人们能推导出耦合常数的值。然而，即使人们达到这一目标，人们也只能做到在10¹⁵ ~ 10¹⁹ GeV范围的统一标度下计算统一的耦合常数。α值本身同由一系列重正化、对称破缺和另一些扭曲相关的耦合常数有关。而当α在17个能量量级上变化时，大统一理论要经历这些扭曲。

今天的物理学家，可以问未来物理学家才能回答的问题，但他们不会在α值上浪费时间，而会问：“为什么有三代夸克和轻子？”，“为什么宇宙常数为零？”，“为什么时空是四维的？”。在回答这些问题时，α值可能会作为副产品而出现！

[Physics Today，1989年12月号]