夸克与美洲豹 作者:[美]盖尔曼-第2章
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狗中＃┘父鲂Ｔ袄锏姆窍咝匝芯恐行模幻拦⒗Ｄ谴笱В幻拦虬屠囊晾邓勾笱П纯搜芯克āeckInstitute）；美国加州理工学院贝克研究所的计算和神经系统规划组；瑞典查尔默斯大学；丹麦哥本哈根的NORDITA；奥地利维也纳国际应用系统分析研究所；意大利图林科学交换学院（Institute for ScientificInterchange）。
有几位我十分尊敬的朋友和同事，他们在我写作的不同阶段校阅了全部手稿，这使我感到万分的荣幸。我非常感谢他们极有价值的帮助，但由于时间的关系，他们精妙的建议我只采纳了其中的一部分。这些人包括贝纳特（Charles Bennett）、凯斯蒂（John Casti）、约翰逊（George Johnson）、李普金（Rick Lipkin）、罗伊德（Seth Lloyd）、麦克卡希（Cormac McCarthy）、莫洛惠兹（Harold Morowitz）和萨根（Carl Sagan）。另外，有许多在不同领域里的著名专家，他们慷慨地花费时间与我就手稿中特定的部分进行了商榷，这些专家是：亚瑟（Brian Arthur）、布朗（JamesBrown）、克鲁奇菲尔德（James Crutchfield）、费尔德曼（ MarcusFeldman）、费兹帕特瑞克（John Fitzpatrick）、吉尔伯特（ WalterGilbert）、哈特尔（James Hartle）、克茨芬克（Joseph Kirschvink）、兰顿（Christopher Langton）、曼德布罗（Benoit Mandel…brot）、芒恩第三（C．A．MunnⅢ）、雷（Thomas Ray）、肖普夫（J．W．Schopf）、施瓦兹（John Schwarz）和谢帕德（Roger Shepard）。当然，书中仍然会出现一些错误，这些错误都由我个人负责，与上面提到的这些厚道而有学识的人没有任何关系。
任何熟悉我的人都知道我对于错误不能容忍，一个明显的例子是我经常订正饭店菜单上法文、意大利文或西班牙文的词汇。当我偶然发现某人写的一本书上有不精确的地方，我就会十分沮丧，不知道能否从这位作者那儿学习到什么东西，因为这位作者已被证明至少在某一点上出现了错误；当错误涉及到我或我的著作，我会怒不可遏。因为这本书的读者马上会想像得到我会多么痛苦，我会认为我的朋友和同事将指出成打的错误，无论他们感到开心还是抱歉，作为至善主义的我，这种难堪是无法忍受的。福克斯（Robert Fox，写过人类人口问题的书）曾向我描述一位传奇的人物：一位挪威照管灯塔的人由于冬天的长夜无事可干，就专门在书中寻找错误。我常常会想到这位传奇人物在读我的书。
我应该特别感谢我的忠实能干的助手狄安娜·兰姆斯（Diane Lams），她把我的许多事务管理得有条不紊，使我能把全部时间和全副精力投身于写作计划之中，没有她的帮助我完成写作任务是很困难的，特别是当时间紧迫时我的坏脾气不时发作，但她都忍受下来了。
弗里曼出版公司非常明白我在编制目录时遇到的困难，他们让莱昂（Jerry Lyons）这位了不起的编辑来帮助我（他现在在Springer 出版社工作），与他一起工作我就轻松愉快多了。我不仅感谢他的发奋工作，而且欣赏他的幽默和和蔼可亲，并怀念我与玛希娅（Marcia）同他及他那位贤淑的妻露西（Lucky）一起度过的美好时光。我还应该感谢莎娜（SaraYoo），她不知劳累地处理那数不清的原稿、修订稿，还得对付世界各地的编辑。吉普森（Liesl Gibson）也是我应该感谢的一位助手，她有效而卓越的工作一直持续到交稿前最后一分钟。
在我写这本书的时候，加州理工学院、SFI、阿斯彭物理中心（AspenCenter of Physics）和洛斯阿拉莫斯国家实验室，给予我通力合作，我应表示我的谢意。我还应该感谢A．P．Sloan 基金和美国政府的一些机构如能源部、空军科学研究处，在我最近几年的研究中，给予了许多支持（少数读者或许会奇怪，这两个机构能给与武器研究没有关系的纯科学予以帮助，实在是由于它们具有远见）。爱普斯坦（Jeffrey Epstein）通过给SFI 赠款的形式给我以帮助，我也应表示感谢。
在洛斯阿拉莫斯，实验室主任赫克尔（SigHecker）、理论部主任斯兰斯基和理论部秘书威尔兹（Stevie Wilds），给予了我特殊款待。在SFI，每一位部门和办公室的成员，都给予我很多帮助。在加州理工学院，校长、教务长以及物理、数学、天文部历届主任都对我十分关心，例如施瓦兹和海伦（Helen Tuck，这位非常能干的秘书在基本粒子理论组工作了20 多年）。在阿斯彭物理中心，因为它的基金已有30 多年历史，所以几乎每一件事都会麻烦萨莉（Sally Mencimer），我应该感谢她对我非凡的耐心。我写作从来就感到不轻松，这也许是因为当我还是小孩时，我父亲总是对我写的任何东西给予严厉的批评。我能最终完成这个写作计划，与我亲爱的妻子玛希娅的鼓励有关，她经常设法激励我，使我不中断写作。她给予的帮助有一些是不可或缺的。她是一位诗人和英语教授，她可以帮助我去掉一个作家的一些很坏的习惯。尽管有许多坏习惯还不幸地没有改掉，但那显然不能责备她。她劝我用计算机写作，现在我完全离不开计算机了。我现在甚至有些奇怪，我以前怎么会认为没有计算机也可以写作。另外，像一些喜欢科学或数学但只学了一点点这方面知识的人一样，她是嘲笑我写的这本书最理想的人。
作为一名教师和讲演者，常有人劝告我应该在听众中找一个人与他个别地直接交谈，甚至可以与他（或她）建立经常的联系，听取他（或她）的意见。在某种意义上说，我在本书写作过程中就是这样干的。玛希娅成了这个角色。她不断地指出有些地方解释得不充分，有些地方讲得太抽象。我只好一次又一次地修改，直到她懂了和同意为止。如在许多情形下一样，她的帮助大部分十分有益。但她认为还有许多地方应该写得更明白才好。当我在限定时间内结束本书写作时，我明白我一生从没有像这样发奋工作过。理论物理的研究与写书完全不同。当然，一个理论工作者偶而会有意识或无意识地产生很多想法和焦虑，但他们只需要每天或少数几天的几个小时思考或计算，加上与同事们和学生们进行一些争论，一般就可以解决问题，而且工作方式简单明快——在桌上或黑板上花点时间。写书则是另外一回事，它几乎每天要把大量时间用在键盘上。对像我这样一个可以算作懒散的人，简直可以说是一个冲击。
在写这本书时最让我激动的是，这个写作计划本身就使我一再认识到，它是一个复杂适应系统。写作的每一阶段我都得有一个思想模型（或图式），一个如何进行下去的简明提要。这个提要要从大量细节突出生动的形象，这样才能写出一章或一篇。然后，经过我的编辑、朋友、同事、玛希娅和我逐页审阅每一章，最终的评论和批评不仅会影响到那一章的内容，而且会影响我的思想模型，经常有不同的模型代替了原来的模型。当新的模型需要用细节充实、成型的时候，以上过程又得重复。在这种时候，整个写作、研究工作都会受到牵动。
这种进化发展的结果，就是你正准备读的这本书。我们从事研究夸克和美洲豹以及人类关系连接链的人，都经历过一种震撼人心的激动，我希望这本书能将这种激动传递给读者。
第一篇 简单与复杂
第一章 序言：丛林中的偶遇
我从未在荒郊野外真正地见过美洲豹。无论是穿越热带美洲的森林，还是乘船在中、南美洲的河流上旅游，我都从来没有体验过面对凶悍的花斑豹时那种心跳遽停的感觉。好几个朋友都曾告诉我，同美洲豹相遇会改变一个人的世界观。
1985 年在亚马逊河的支流那坡河附近、厄瓜多尔东部的低地雨林，是我离美洲豹最近的一次。那个地方定居着许多印第安人，他们在森林里开垦出了一片片的土地，用来种植农作物。他们说库丘亚（Quechua）语，这曾经是印加帝国的官方语言。他们还用自己的名字给亚马逊河边一些风景地命名。
从飞机上俯瞰这块从北向南，从东向西均绵延数千英里的土地，你会看到河流像一条条蜿蜒曲折的缎带镶嵌在森林之中。像密西西比河一样，这些河流常常呈U 形弯曲，这些U 形弯曲所环绕的区域往往被河水浸没而形成湖，每个湖通过一条闪闪发光的溪流与主河流相通。当地操西班牙语的人们称这种湖为“科恰”（cocha），科恰是库丘亚语中的一个词，它既可以指湖，又可以指海。空中观察者在河流的不同部分都可以看到这些科恰，先是普通的河弯，然后是U 形弯曲，接着是新形成的科恰，继之而来的是“生态过程”（ecological succession）。这时湖水慢慢地干涸，通过各种植物的作用而重新回复为森林。最终，从空中看来它就成了深绿色的森林背景中的一个浅绿色点。一个世纪或更长的时间之后，那个点将与雨林的其余部分融为一体而无法分辨。
一次，当我在潘那科恰（Pa na Cocha）附近的一条小道上散步时，我终于得以有机会近观美洲豹。潘那科恰的意思是“锯齿鲑湖”。我和几个伙伴在湖里抓到过三种不同的锯齿鲑，并将它们煮着吃了，味道非常好。那些鱼并不像人们想像的那么凶险。的确，它们有时候会袭击人，在湖水中洗澡的人一旦被咬，应立即离开水域上岸，否则伤口流出的血会引来更多的锯齿鲑。然而，在人与锯齿鲑的斗争中，更多的是锯齿鲑被人吃掉而非人被锯齿鲑吃掉。
在湖边步行一个小时左右，我们惊散了一群西貒（一种野猪，译注）。之后不久，我们又感觉到前面不远处有一头大的哺乳动物。我们嗅到了一股刺鼻的臭味，这气味与野猪气味明显不同。我们还听到大动物穿越矮树丛时踩断灌木的噼啪声。我看见了美洲豹的尾巴尖，可倏忽之间它就消失了。具有牧师和统治者权力之象征的动物之王，就这样与我们失之交臂了。不过，使我的心灵产生震动的并非美洲豹，而是另外一种小一些的丛林猫科动物。它使我意识到，我那众多的、表面看来毫不相干的兴趣其实是统一的。在经历厄瓜多尔那次事件之后的4 年里，我逐渐熟悉了远离过去的印加族人统治区的另一个热带美洲森林地带的动植物。那里，另外一种不同的前哥伦布时期的文化——玛雅文化——曾经繁荣过。我来到了离危地马拉与墨西哥边界不远的伯利兹的西北部一个叫做恰契池（ ChanChich）的地方。恰契池在当地的玛雅语中是“小鸟”的意思。
今天仍有许多操玛雅语的人住在这里，而且在中美洲的这一区域，古典玛雅文明的遗迹随处可寻，尤其是在一些古城的遗址上，无不反映出昔日的文明。其中最伟大、最辉煌的古城之一便是迪卡城（Tikal），它位于危地马拉的东北角，距恰契池不到100 英里，曾经拥有巨大的金字塔和庙宇。
关于一千多年前古典玛雅生活方式的崩溃，有过许多的推测，但真正的原因至今仍是个谜。人们一直在围绕这个问题争论不休。是普通百姓对在统治者和贵族的命令下劳作感到厌倦了吗？是他们对维护上流社会的权力并将社会各阶层联合在一起的宗教制度失去信心了吗？是众多的城邦之间的战争导致了衰亡吗？是因为那曾养活了雨林中如此庞大的人口的出色的生产技术最终也黔驴技穷了吗？考古学家继续寻找着线索，以解开这些及另外一些疑问。同时，他们还得考虑该雨林中古典文明的最终崩溃与尤卡坦（Yucatán）这一更加贫瘠的地区的文化演变之间的联系。在托尔特克（Toltec）族人的影响下，尤卡坦半岛一些地方的古典文化被后古典时期文化继承了下来。
参观像迪卡城这样一个壮观的出土城市，当然令人难以忘怀，但对于那些追求新奇而不愿只局限于重踏老路的人来说，他们也可以在丛林中找到其他的乐趣，比如突然发现一处地图上没有标出的、未被发掘的废墟。一座废墟，初看起来像是森林中的一个小丘，上面长着各种灌木丛和树，跟一般的平地没什么两样。走近了，你会发现一些砖石结构，上面长满青苔、羊齿植物和蔓草。透过茂密的枝叶往里看，特别是在爬到高处往下看时，你便可以大致估计出该场地的大小和形状。看到这一切，你顿时幻想着，周围的丛林没有了，一个小小的、古典的玛雅建筑被挖掘出来，并被修复成昔日那显赫的模样。
与古城遗址一样，恰契池周围的森林中有颇多的野生动植物。在这里你能看到成年的貘皱缩着长鼻子，保护它们幼小的毛色不尽相同的后代。你也许会欣赏那些有着漂亮羽毛的火鸡，特别是那些公火鸡，它们浅蓝色的头上长满了小小的红色凸斑。晚上，若用一只手电筒照向树顶，你可以看到大眼睛的蜜熊，它们的尾巴紧紧地卷缠在树枝上。
作为一个毕生喜欢观察鸟类的人，我特别喜欢记录那些蛰居于森林之中的各种鸟的声音。我常常通过摹仿它们的啼叫声来吸引它们，然后，等它们飞近时作仔细的观察（并更好地录下它们的声音）。12 月末的一天，当我在寻觅鸟类的时候，我发现自己不知不觉地走到了恰契池附近的一条小径上。
前半段路上平静无事。我没能录下或看到我正在寻觅的鸟类。因此，一个多小时以后，我已不再认真聆听鸟叫声，也不再密切地关注树叶中的动静。我的心思已经转移到占据我大半辈子职业生涯的学科，量子力学上了。
作为一个理论物理学家，我的研究对象主要是作为宇宙中所有物质的基本构成单位的基本粒子。与实验粒子物理学家不同，我不必在工作时呆在大型加速器旁或地下深处的实验室里。我不需要直接使用精密的探测器，也用不着一个大的学术团体。我至多用得着一支铅笔、一些纸张和一个废纸篓。而往往连这些东西我也不需要。让我好好地睡一晚，而没有什么分心的事情，拥有时间，且没有忧虑和职责之类的问题来困扰，我就可以工作。不管是站在雨中，或半睡半醒地坐在晚班飞机上，还是徜徉在荒野小道上，我都可以工作。量子力学本身并不是一种理论，它只是一个框架，现代所有的物理理论都必须与它相符。大家知道，在量子力学中，即便是理论上，也只允许有几率的计算，因此它要求我们舍弃作为早期“经典”物理学特征的决定论。物理学家们知道如何用它来预言一个实验的各种可能的结果。自1924年被发现以来，量子力学的预言一直都是行之有效的，即便是对于有关的特殊实验、特殊理论也是精确有效的。但是，尽管量子力学一直都是成功的，我们却并没有完全地、从最深层次上理解它的真正意义，特别是它对于理解整体的宇宙的意义。30 多年以来，我们中的一些人一直在想方设法建构一个我所称作的量子力学的“现代诠释”。我们希望这样一种诠释使得量子力学既能适用于宇宙，也能用来处理一些特殊事件，这些特殊事件包括单个物体，而不仅仅涉及那些容易复制信息物质的可重复性实验。漫步于恰契池附近的森林中，我思考着。从理论上来说，量子力学如何才能用来处理个性，如何才能用来描述鹦鹉会选吃哪些果实，或描述一棵生长着的树用什么方法来冲�
