大自然的基本力︰規範場的故事

中文版序
序
導言
1.什麼使得世界運作不息？
1.1 運動
1.2 引力
1.3 力場
1.4 等效原理
1.5 能量
1.6 動量
1.7 最小作用量
1.8 牛頓定律正則化
1.9 機械的宇宙
2.電磁理論
3.真空是媒質
4.要有光
5.英雄的年代︰為量子理論奮斗
6.量子實在
7.電荷是什麼？
8.轉動的禪
9.楊-米爾斯場︰非對易電荷
10.真實光子和虛光子
11.產生和湮沒
12.動力學的真空
13.基本粒子
14.宇稱的坍塌
15.粒子爆炸
16.夸克
17.所有的相互作用都是局域的
18.破缺的對稱
19.夸克緊閉
20.懸絲
21.從一粒沙中看世界
22.所有可能理論的空間里
後記︰美即真
附錄 諾貝爾物理學獎得主（按年代排列）
諾貝爾物理學獎得主（按姓氏字母排列）
人名索引
主題索引
譯後記

大自然的秘密終于被現代科學解破了！ 當這個公開的秘密——物質結構的原理——在過去的幾個世紀里被逐步揭開的時候，它帶來的科技馬上以爆發性的力量，不斷地改變地球的面貌、人類的生活——甚至人類的命運。

300年前，牛頓以超時代的眼光，提出“萬有引力”的議題。 他認為，從樹上掉到他頭上的蘋果和繞著太陽運行的行星，都在同一種引力的支配下運動。 300年來，人們通過無數觀察、計算，創造和修改，把牛頓“萬有引力”的原則驚奇地推廣了︰宇宙所有的結構，所有的現象，從最小的原子核到最大的星雲堆，都支配于同一個物理法則之下。

在我們所知物質的最深層，這法則就是楊振寧與米爾斯1954年提出的“規範場論”。 他們把經典電磁場特有的“規範對稱為做了躍進性的推廣，與量子力學結合，讓理論達到奇妙的升騰。 在這本書里，我們要講的就是規範場的故事。 這故事要從牛頓說起，因為物理的發展是一脈相連、從沒中斷的。 我們也要談實驗的工具，因為物理的基礎在于測量。 這里陳述的故事，實際上是整個理論物理的故事。

在最後的一章，我們探討一個最令人迷惑的問題︰為什麼正確的理論不但真，而且美？ 讀者要是有耐心熬到最後，可以從“重正化”的角度去看它而得到新的領悟。

對中文版讀者，我特別有幾句話說。 在1957年，楊振寧和李政道大膽地提出自然違反左右對稱的建議。 同年，吳健雄的實驗證明了這理論，楊振寧和李政道因此作為中國人第一次獲得諾貝爾獎。這些創舉，可以說是打開粒了神奇境界的第一炮。 從這開端，經過近20年沸沸騰騰的發展，包括1975年丁肇中和里克特關于夸克的發現，物理界終于認可楊振寧和米爾斯早在1954年創造的規範場論。中國人在這個領域上的貢獻是令人自豪的，特別在民族百年衰落之後。 楊振寧自己就說過，他一生最大的成就，是在于消除中國人自覺不如人的心態。

但是，中國人這些成就的意義是更深刻的。

中華文化能持續5 000年，原因是它能以一種包容的心胸吸收外來民族和文化。 歷史上最重要的例子是五胡和佛教。 在過去的150年間，為了生存，中國人不得不全力吸收西方文化，特別是科學。我們可以看到，科學現在已經成為中華文化的一部分。 因為這樣，科學正是中華民族重新崛起的重要動力。

最後，我要感謝新加坡世界科技出版公司潘國駒教授出版本書英文版，中國科學院理論物理研究所何祚庥院士向出版社推薦出版中文譯本，感謝楊建鄴先生仔細翻譯的苦功和上海辭書出版社總編輯潘濤博士的支持。