保存对过去的记忆非常重要，在科学领域也不例外，而且更应如此。这就是为什么我想回忆一下我大学最初几年的时光，以及当时物理学的状况。我不是一个历史学家，所以我仅限于讲述自己的记忆，那是一个对基本粒子物理学感兴趣的理论物理学家的记忆。

我1966年11月入读罗马大学。那时候，一二年级的学生不能在物理学院随便闲逛。我们有普通物理学和物理实验课，但在这些情况下，必须走后面的门，因为学生成群结队从正门进进出出被认为是不成体统的。正门被阿戈斯蒂诺牢牢把住，他是物理学院的资深门房，有着令人生畏的记忆力，记得每一个人和每一件事。阿戈斯蒂诺会拦住一二年级的学生，问他们意欲何往。事实上，大多数学生无事可做（除特殊情况外），他便会赶走他们，让他们绕到后门去。

我们一年级大约有400名注册生，那时没有麦克风，教授们不得不扯着嗓子说话好让学生听到。普通物理学绝对是最重要、最有意义的课程，由爱德华多·阿马尔迪和乔治·萨尔维尼分学年轮流讲授。我遇到的是萨尔维尼，他简直就是个表演大师，而阿马尔迪则相反，更中规中矩。有一次，萨尔维尼带着一把旋转椅来，他开始快速旋转，双腿抬起，手里拿着两个沉重的铁哑铃，向我们展示当收回手臂时他会旋转得更快，张开手臂时速度就会放慢。舞蹈演员很熟悉这种现象：做旋转动作，首先要张开双臂，在旋转过程中双臂则要收回。那堂课以阐明角动量守恒定律作为结束，这条定律解释了我们观察到的现象。

我们从正门进主要是为了去“小物理”实验室，称之为“小物理”是为了区别于普通物理学实验室，那个实验室名曰“大物理”。实验练习都是在迷宫般的地下室进行的（我记得那些房间都很潮湿，全部是水泥地面），每个房间都有不同的实验要做（大气压力，重物从几乎没有摩擦力的斜坡上滑落，测量让冰融化所需的能量……）。我们三十人一组，每个房间十张桌子，每张桌子三人，三人一队做实验，持续整个学年。在这样的情况下，很难见到比我们年龄大的学生，我们与不同年级的学生没有接触。

1968年

1968年一切都变了。不仅是大学，还包括意大利、欧洲乃至全世界的整个政局。随之而来的是全社会巨大的政治激进化浪潮，以及对传统习俗的反思。像我这种保持温和右翼倾向的人，一般都投票支持自由党或天主教民主党，而我们这些人一旦被抛入社会冲突的洪流之中，则纷纷转向了马克思主义思想。关于1968年的历史及其前因后果，人们已经费尽笔墨，不用我在这里多谈。但我想说说1968年对物理学院的影响。对我来说，这一切都是从物理大教室开始的，在那里召开了一个拥挤不堪的代表大会（参会代表人数是300个座位数的两倍）。大会开了整整一下午，直到晚上九点才投票决定是否占领学院。结果“占领”获得大多数人支持（好像是二比一），这是我们学生自己做出的决定，就这样，物理学院所发生的一切事情的责任就落在了我们头上，当然也落在那些投反对票者的头上，因为即便投了反对票，他们终归还是承认这次投票的合法性。

社会运动党的卡拉东纳议员在新法西斯行动队的簇拥下闯入大学，他们手里都拿着用意大利国旗缠绕的坚硬长棍，乔治·卡雷里院长完全被眼前的一切震慑住了，他非常担心物理学院二楼的图书馆会发生火灾，这也是因为我们的灭火器都被拿到了文学院，以便对付那里的袭击者。卡雷里走到在学院门口执勤的学生身边，表示了他的担忧，并最后说：“如果实在不可避免的话，就让它发生在一楼吧。”

占领期终于过去了，不同年级的同学之间，以及学生、助教和年轻老师之间的所有隔膜都已消除。随之而来的是学术界不同成员之间都建立起浓厚的社会化氛围：后来我才发现，物理学院的教授中有个保罗·卡米兹，他在民谣音乐会上表演了一首来自法国香颂歌手[指法国演唱世俗歌曲和流行歌曲的歌手。]的原汁原味的曲目，现在很容易在YouTube上找到。

那时候，物理学院有两个书刊阅览室。其中一个的墙壁上放满数十年间收藏的杂志，营造出一种静穆的气氛。另一个阅览室就喧闹得多，下午快结束的时候，大家在那里有说有笑，甚至还打桥牌（在物理学家看来，别的大众化纸牌游戏显然不够严肃）。和现在相比，那时候在学院度过的时间要长得多。晚上九点以后，学院会打开后门，让白天要工作的学生进来，因为他们没有别的学习时间。

在我看来，我们那会儿的物理学院要比现在的物理系年轻得多。显然我也比现在年轻，比现在年轻五十多岁，当然我那时候经常接触的人也比现在见的人年轻，客观上讲，物理学院的确是最年轻的。那时候，意大利物理学的伟大领军人物爱德华多·阿马尔迪60岁，有时我们亲切地称他为“老爸”。在阿马尔迪的领导下，执掌日常教务的教授有乔治·萨尔维尼、马尔切洛·孔韦尔西、乔治·卡雷里和马尔切洛·奇尼，他们都不到50岁，肯定比现在的教授年轻。

尼古拉·卡比博是1966年到罗马大学的。他31岁当上正教授，这一荣职是为表彰他提出的基于名为“卡比博角”的弱相互作用理论，这一发现本来能让他稳获诺贝尔奖。他是意大利整个理论物理学界的顶尖人物，1968年他33岁，与弗朗切斯科·卡洛杰罗同龄，这个卡洛杰罗曾于1995年作为帕格沃什科学与世界事务会议秘书长领取了诺贝尔和平奖，这是一个非政府组织，旨在确保科学发展与世界和平趋势的协调。

很多理论物理学的助教简直太年轻了，最多30来岁。当然也有岁数大的老师，比如恩里科·佩尔西柯，他于1969年不幸去世，还不到69岁。不过，我与他们没有太多来往，因为最重要的教学任务都是由45岁上下的教授承担，情况与现在相去甚远。

这不仅是一个年轻学生的印象，还有其历史原因。20世纪50年代，意大利的大学爆发式发展，成为我们现在看到的大众化学府。特别是物理学得到了长足发展，获得大量资金投入，这也要归功于阿马尔迪，他是欧洲核子研究中心（CERN，欧洲核研究组织）第一任秘书长，他的研究活动是完全国际化的，在国外获得的声誉也使他在意大利声名鹊起。在其他院系占主导地位的传统等级制度（那些声名狼藉的学术大佬）在物理学院已经行不通了，最优秀的科学家很快就登上了学术权力的巅峰（我32岁就获得了教席）。那时毕业几年后就可以获得相应的编制。我1970年开始在弗拉斯卡蒂国家实验室工作，当时才22岁，我的两个朋友奥雷利奥·格里洛和塞尔吉奥·费拉拉也才25岁，他们都有了编制。但现在，到了这个年龄，如果一切顺利，我们顶多是个在读的博士研究生。

科学交流

我们习惯了在互联网上轻松地交换文本或进行通话，成本几乎为零，以至于很难想象那个时代的科学交流是什么样的。

国际长途电话的费用令人难以置信。打往美国的电话费用是每分钟1200里拉，而我第一份研究员工作的月薪是125 000里拉，一个半小时的电话快花光我的月薪了。物理学院其实还没有传真，只有一台电传机（实际上就是一台电报终端机），非常笨重不便，因此很少使用。

电话仅在特殊情况下使用。最有趣的一件事是在1974年11月发现psi粒子的时候发生的。这种粒子由两个粲夸克组成，这一发现对基本粒子物理学产生了重大影响，因此被称为“十一月革命”。美国两个实验室几乎同时发现了它。消息迅速传遍全世界。弗拉斯卡蒂实验室认为自己也有能力观察到这种粒子。大家立即修订当时的实验参数，仅一周后，我们也观察到了psi粒子，在场的物理学家无不感到欢欣鼓舞。

这是一个极为重要的结果。尽管是在美国人之后根据他们的实验信息而获得的，但也展示了意大利强大的实力。然而，当务之急是给最重要的物理学期刊《物理评论快报》写一篇文章，并与那篇美国文章发表在同一期上。时间刻不容缓，那一期期刊的截稿日期已经临近。观察到粒子后，文章在周末匆忙完稿，为了争取更多时间，文章是通过电话听写的，这完全是一个不同寻常的过程。就连图形和图表也是口头传输过去的，我们口述各点的坐标，一些朋友在大西洋彼岸还原出这些图形。作者的名字（一百来人）也是用电话听写的，结果很滑稽。当时是乔治·萨尔维尼本人负责朗读听写内容，他在拼读作者姓名时，为了让对方听清，总是把字母“S”解释为“萨尔维尼（Salvini）的首字母S”。作者名单上他的姓名居然被漏掉了，因为他的姓被写成了一个字母“S”：本来应该是“G. 萨尔维尼，M. 斯皮内蒂……”，但被对方误写成了“G. S. M. 斯皮内蒂”[萨尔维尼在读自己名字的时候，对方误认为他的姓“Salvini”和前面一样都代表的是字母“S”。]。看来一份细致的勘误表是必不可少的。

在科学合作中，我们的往来信件往往会很长，上面写满各种公式。然而在意大利，写信这种交流方式尤为令人不悦。我们的邮政系统太差劲，航空信居然要十五天才能收到。所以远程合作几乎是不可能的，大家必须同在一个地方开展研究。

1970年春天，尼古拉·卡比博把我和比我大一点的马西莫·特斯塔叫到一起，给我们看了一封卢奇亚诺·马亚尼寄给他的亲笔信，此时他离开罗马在哈佛大学进行为期一年的工作。马亚尼告诉我们他与谢尔顿·格拉肖和约翰·伊利奥普洛斯一起取得的一些成绩。这封信让我记忆犹新的不仅是他们的重大科研成果，还有结尾的这句话：“我们把孩子连同洗澡水一起泼出去了。”[指卡比博和马亚尼因无法计算出卡比博角而结束研究，但也因此错失了发现GIM机制的机会。]事实上，这封信要告诉我们，尼古拉·卡比博和卢奇亚诺·马亚尼几年前开始的一项研究计划已经到达了终点，也就是试图计算卡比博角的那项计划。虽然这个角度无法计算，但是这封信提到，该角度成为他们三位创始人合作的基础，合作成果后来以三人姓氏（格拉肖-伊利奥普洛斯-马亚尼）首字母命名为“GIM机制”。为了解释粒子之间的一些相互作用是如何被或不被允许的，GIM机制预言，必然存在中性弱电流和粲夸克。后来，这些预测都得到了实验的验证，第一次是在1973年，第二次是在1974年，这都是我们亲眼所见的。

技术

那时我们大多数的简单计算都是手工完成的，顶多借助经常放在口袋里的计算尺。计算尺这种工具现在只有在博物馆才能见到，它可以帮助我们快速计算两到三位数的乘法，后来被便携式计算器取代了。我清楚地记得1973年自己第一次看到便携式计算器时的惊讶，买上一台需要花掉我一个月的工资。

电脑，更确切地说被叫作计算机，在那时与今天的大不相同。不过，它们与现在的电脑有个共同特点。我有一位好朋友，比我大几岁，叫埃托雷·萨鲁斯蒂，有一次在走廊上碰见我，他手里拿着一包打孔卡片，明智地告诫我说：“你要小心啊，计算机毒害不浅。”恶毒是计算机的一大特点，尽管几代计算机科学家都付出努力，但从未将其根除，但凡有一次忘记保存正在处理的文档，那种崩溃的感觉就会让我们痛彻心扉。

那时我们的主机是一台功能强大的UNIVAC机，只有技术人员才能使用，机房在离物理学院几百米远的一座大楼的地下室。这台机器的内存，不算磁盘的话，差不多有十分之一兆字节，大约是我现在手机的百万分之一。那座大楼二楼有一些带键盘的计算机，简直就是体型巨大的打字机，它们在包含程序指令的卡片上打孔，每张卡片上写着一行代码，最多80个字符。大厅中央明晃晃地供着一台终端机，里面插着用穿孔器辛辛苦苦写出的卡片包；终端机读取卡片的速度很快，每秒好几十张。经过少则一分钟，多则几个小时的等待，一台高速打印机会在大的打印纸上打出运算结果。经常听到有人惊呼：“该死，我漏了一个分号，得重写卡片，全部从头再来了！”把卡片放进读卡器需要排队，有的人带来的卡包很小，里面只装着一百来张卡片，有的则带着几千张，装在特殊的容器里，像个长长的小抽屉。有一次，一位同事绊了一跤，装在一米来长的盒里的卡片散落一地，他慨叹道：“数据分析就此结束。”这些都是程序卡，相当于研究工作三分之二的内容，把散落在地上的上千张卡片重新按序整理好将是一个漫长的噩梦。面对这不完整的数据，他决定随遇而安，结束此项研究工作，转而研究别的问题。

那时候无法想象让计算机以数字方式录入数据，根本没有具备这种功能的机器，也没有能将测量仪器和计算机连接起来的端口。我们只能用手抄录仪器测量的数据以开展下一步工作。在一个特殊的情况下，为了分析快速出现的信号，我们使用了一项比较先进的技术：用一条热敏纸带以每秒一米的速度前进，让一支热敏笔录写信号，就像心电图一样，但速度要快得多。

在粒子物理学中，经常要用到几米大小的火花室。粒子通过舱室会产生火花，因此我们就有可能还原其运动轨迹。这就要对火花进行拍照，然后标记它们的坐标。这项操作（扫描）是要把照片投影在大工作台上，工作人员（均为女性）的手臂则要像受电弓一样移动，当手臂移动到正确位置，她们就按下按钮打印出打孔卡片。这些女士在三楼的一个大房间里工作，被戏称为“扫描仪”[在意大利语中，“女扫描员”和“扫描仪”是同一个词。]，她们这项单调乏味的工作是所有粒子物理学实验的基础。

基本粒子理论物理学

当时，在我们年轻学生圈里，基本粒子理论物理学被视为终极学科。许多比我大一岁的朋友都极其聪明，但却无法跟着尼古拉·卡比博完成毕业论文，有非常多准毕业生申请让卡比博当论文指导老师。因此他们不得不选择和其他教授写一篇其他领域的论文，其实所有这些教授都是意大利最优秀的名师，但在同学们看来，那样做只是权宜之计，是承认自己失败。

为什么基本粒子理论物理学享有如此高的声望呢？在罗马，费米的遗风犹盛，与日内瓦的欧洲核子研究中心联系极为密切，这是欧洲乃至世界上最大的粒子物理中心。但只凭这两点还是不够的。有一种神秘的氛围笼罩着粒子理论物理学。现在我们都知道夸克的存在了，它被起到黏合作用的胶子结合在一起，是质子和中子的组成部分，还有一种理论，即量子色动力学（QCD），可以用来计算它们的性质。

在那个时代，人们对此几乎一无所知。从20世纪30年代开始，质子和中子为人所知，慢慢地到了五六十年代，人们发现还有许多粒子，但很难观察到，因为它们的平均寿命很短：这是一个快速衰变的粒子家族，今天被称作重子，其中质子和中子是唯一不会快速衰变的，因为它们最轻。看起来质子或中子没有其他特殊性质了。

事实上，存在着一个完整的、成员众多的相似粒子家族，人们还观察到了它们某些类型的衰变，但其他类型的衰变却没有被观察到，这使人想到，这些粒子可能是由各种成分组成的，这些成分以多种方式混合后，生成不同的物质。化学物质几乎是无穷无尽的，它们由一百多个不同的原子组成，而原子则由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，那么质子和中子该是由什么组成的呢？

那时候，这个问题回答起来并不容易，也没有明确的指向。1962年，美国人杰弗里·丘提出了一个革命性的观点——靴袢理论（Bootstrap）。这个词被今天搞计算机的人拿来作为行话，指的是计算机的启动过程，但当时只有极少数非常专业的技术人员才使用。“Bootstrap”这个英文术语的意思是“靴后跟的系带”，有句意大利谚语说：“提着靴袢是不能让自己离开地面的。”（如果你还没有尝试过，那么验证起来也不难。）根据靴袢理论，每个粒子都是以某种方式由所有其他粒子组成的，基本粒子之间有一种“民主”，没有哪种粒子比别的粒子更重要。几千年以来对于物质组成元素的研究（早期的观点之一是“水、空气、火和土”）已经到达终点，其实并没有所谓的组成元素，只有各种粒子之间的关系——这个观点在当时取得了巨大的成功。当靴袢哲学已经濒临灭亡的时候，弗里乔夫·卡普拉在1975年出版的《物理学之“道”》一书中，将这种理论归因于东方哲学，但在我看来，倒更像是黑格尔唯心主义的余音。

当时许多思想学派都试图用这样那样的自然原理来梳理数量庞大的数据信息，例如各种类型的对称性原理、不可能以比光速更快的速度传输信息，等等。这些流派彼此之间鲜少交流，视野是有局限的，而靴袢理论则是当时最为激进的观点，旨在形成一个完整的理论体系。

专业的读者可能会问：“为什么不使用夸克理论呢？”夸克的概念由默里·盖尔曼和乔治·茨威格在1964年提出，几个月后奥斯卡·格林伯格又为夸克加上了颜色（每种夸克都有三种不同的颜色）。最初，夸克是作为数学简化方式而被引入的，尽管科学家进行了非常周密的实验研究，但还是没有人能够观察到它们，这让人很难相信夸克的存在。后来，一种所谓的“野鸡肉与小牛肉的哲学”占了上风，在与瓦伦丁·特莱格迪讨论后，盖尔曼将这一构想用在了1964年一项著名的成果中。盖尔曼曾使用夸克模型推导出一系列方程，但对他来说，这些方程比他一开始使用的夸克模型重要得多，使用夸克模型只是得出方程的简单方法。就此，他可以忘掉夸克模型，只保留最后得到的方程了。他使用的这种方法类似于一道法国菜的烹饪方法：在两片小牛肉之间夹一片野鸡肉一起烹制，菜上桌之前只留下野鸡肉，而把小牛肉扔掉。即便是那些非常严肃对待夸克模型的人也无法掌握它，最多只是些皮毛而已。

20世纪60年代末，情况慢慢发生了变化。新的实验数据产生，理论得到完善，最终人们意识到夸克和有色胶子或许可以用来解释这些实验数据。这一观点随着1974年“十一月革命”的发生最终取得了成功：psi粒子的发现及其奇特的性质使科学的天平最终偏向了我们现在熟知的这种理论。

那么，靴袢理论最终怎么样了呢？

在世界上最重要的研究中心之一——以色列魏茨曼科学研究所，有一个强大的物理学家团队，领军人物是阿根廷杰出的科学家赫克托·鲁宾斯坦。在他的领导下，米格尔·维拉索罗、加布里埃莱·韦内齐亚诺、马可·阿德莫洛、亚当·施维默开始了一系列的粒子物理学研究，弦理论便由此诞生。实际上，尽管弦理论最基础的一步是1968年由韦内齐亚诺以第一个开弦模型完成的，但这些初步的研究对于形成概念框架，从而孕育出韦内齐亚诺模型则是至关重要的。在韦内齐亚诺成果的激发下，几个月后，维拉索罗就完成了闭弦模型，拓展了弦理论。这些令人印象深刻的结果引发了广泛的兴趣，慢慢地，人们发现这些公式都可以通过以下方式来推导：假设物质是由一根弦（一根有弹性的绳子）组成的，各种粒子都与弦的振荡对应。不幸的是，弦的性质不能用来直接描述那些观测到的粒子。

1974年，乔尔·舍克和约翰·施瓦茨意识到，弦理论可以作为一个出发点来描述量子框架中的引力，然而许多细节我们却无从得知，无论是当时还是现在。但自相矛盾的是，想要消除物质基本成分的靴袢哲学成为撬动一种新理论的杠杆，在这一理论中，宇宙中存在的一切（物质、光和引力波）都是由弦组成的。

思想总是像回旋镖一样，从一个方向开始，却在另一处结束。如果获得了有趣且不同寻常的成果，那么这一成果很可能被应用于让人始料未及的领域。

时至今日，我们已经非常了解质子和其他粒子的性质，但就量子引力而言，我们的境况还能让人遥想起五十年前的光景。我们有各种各样的思想流派：弦理论、圈量子引力论，等等。但其中哪个是正确的呢？还是说我们要等待一个新的理论观念，或一个结果出人意料的实验？最终的理论将以什么形式出现在我们面前？这些都很难说，无论我们多么费力地预测未来，未来都会出乎我们的意料。