2004年诺贝尔物理奖, 重整化和诺贝尔物理学奖

2004年的NOBEL物理奖： 【八阕:PopYard.Org】
David Gross (Santa Barbara)
Frank Wilczek (MIT)
David Politzer (CalTech)

获奖者的工作:
“Ultraviolet Behavior of Non-Abelian Gauge Theories”
D. Gross and F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 30, 1343 (1973)
被引用1728次。

”Reliable Perturbative Results for Strong Interactions?“
H. D. Politzer
Phys. Rev. Lett. 30, 1346-1349 (1973)
被引用1888次。

包括今年在内，重整化和重整化群已经拿了5次诺贝尔物理学奖:

1965 Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard P. Feynman
QED重整化理论

1982 Kenneth G. Wilson
相变现象的重整化群理论

1991 Pierre-Gilles de Gennes
液晶和聚合物的重整化群理论

1999 Gerardus 't Hooft, Martinus J.G. Veltman
非Abel规范场的重整化理论

2004 David J. Gross, H. David Politzer, Frank Wilczek
非Abel规范场的重整化群理论

据说，Freeman Dyson最近几年一直希望自己和杨振宁合拿一次诺贝尔物理奖
如果真的拿了，重整化就又拿了一个

今年的NOBEL物理奖本来是四个人的

自然界存在四种相互作用，电磁、引力、弱作用和强作用。到1972年，前三
种力都已经理解得很好了(thanks to Einstein and Dirac/Heisenberg/Pauli
/Feymann/Schwinger/Tomonaga/Dyson/Weinberg/Salam/Glashow/Yangambu
/'t Hooft/Goldstone/Higgs)，但物理学家仍然不能理解强作用，最主要的原
因在于当时物理学家手里只有微扰论这个工具。而强作用的耦合常数太大，无
法做微扰展开，所以物理学家不知道怎么做计算。

1973年，Harvard物理系的Sidney Coleman给自己的研究生David Politzer一个
习题，让他用重整化群算算非阿贝尔规范场的耦合常数随动量的跑动，与此同
时，Princeton物理系的David Gross也给了自己的研究生Frank Wilczek同样的
习题。俩人很快算完了，对答案时发现计算结果不一样，于是各自拿回去检查。
Wilczek发现自己的计算有个错误，而修正了错误后就得到了和Politzer相同
的结果：当两个参与强作用的粒子（比如夸克）考的很近时，其耦合强度变
得非常的小，而当两个粒子远离时，耦合强度变得非常大。这就是所谓的“渐
进自由”，当两个粒子渐渐靠近时就变得很自由了，此时耦合常数是一个小
量，可以做微扰展开，物理学家们历史上第一次能够计算强相互作用了。

本来这个贡献是四个人的。但是Coleman当时认为这个计算不过是个习题，就
没有在文章上署上自己的名字，Politzer是独立署名发表的文章，而Gross和
Wilczek是联合署名发表的文章，于是发现渐进自由的荣誉就只记在了Gross、
Wilczek和Politzer三个人名下。这对诺贝尔奖的评选是件好事儿，因为按惯列
的奖人不能超过三位。

不利因素是，渐进自由的出发点是非阿贝尔规范场，杨振宁和Mills是这个高度
复杂高度优美的物理概念和数学结构的发明者，如果诺贝尔奖评选委员会执意
要把杨振宁和Mills和上述三位并列，那结果就是谁都拿不到。不过杨振宁已经
80岁了，Mills死了，而上述三位中最年长的Gross也只有六十多岁， 他们还可
以等，等杨振宁死。