克莱因矢量规范理论与电磁力-核力统一模型之历史与物理学意义述评

摘要

本文回顾了瑞典物理学家奥斯卡·克莱因(1894~1977)在1938年波兰华沙会议上发表的一个矢量规范理论和电磁力-核力统一模型雏形,证明了克莱因的矢量规范理论其实在数学上正是一个标准的杨-米尔斯规范理论,商榷与纠偏现在不少物理学家和科学史家所认为的克莱因理论仅仅是“有点像杨-米尔斯规范理论,但实际其实不是”等不妥当观点。尽管克莱因在当年并没有主动用到物理学中的规范对称性观念和数学中的群论工具(这些是分别在1953和1954年由泡利和杨-米尔斯提出的),但是克莱因已经用到协变导数、让中微子与电子构成同位旋二重态且要求同位旋守恒,这些关键构件使得他自动地被引导到SU(2)非阿贝尔规范理论建构道路上去。因此,正是克莱因第一个得到了正确的非阿贝尔(非交换)规范理论数学形式,比泡利和杨-米尔斯早十五六年,但克莱因的这一工作一直被后人曲解和否定。克莱因被剥夺了该领域应有的荣誉,在文献中他被当作是杨-米尔斯非阿贝尔规范理论(1954年)前奏史中失败了的“反面”陪衬例子来对待。受此连累,即使他的电磁力-核力统一模型已经包含了后来的弱电统一模型基本构件和框架(除了无希格斯机制),却也被后人忽视。故本文意图纠偏这种认识。