为物理学进行了不可能的计算，肯尼思 · 威尔逊获诺贝尔物理学奖。

广泛涉及磁力、湍流和夸克等被认为是物质的建筑块料的千差万别的现象，并构成今年（1982年——译注）诺贝尔物理学奖获奖项目的技术“关于相变的临界现象”的研究者，美国纽约州依萨卡市康奈尔大学物理学教授肯尼思 · 威尔逊已得到诺贝尔奖委员会的提名。威尔逊的工作已经为物理学家解决了乍看起来十分不相关的一揽子问题。

临界现象这个概念开始于一个多世纪前十九世纪六十年代英国贝尔法斯特皇家学院托马斯·安德鲁斯所进行的一系列经典实验。安德鲁斯对在不同体积、压力与温度条件下二氧化碳气体转变为液体状态（或“相”）的研究饶有兴趣。他考察了在不同温度的条件下体积如何随压力而改变，并画出了一系列各种温度条件下的曲线或等温线（见图）。如图所示，在低温时，压力增加，二氧化碳的体积便减小，当压力增加到开始有液滴出现时，体积再减小也与压力无关了，此时等温线也保持平直；此后如果有更多的气体转变为液体，那么将发生些什么呢？如果所有的气体都已液化，即使压力进一步增加，也很难影响体积，在曲线图上，等温线便向上伸展。

安德鲁斯发觉，高温时等温线的平直部分变得较短，高达某一温度时，它便完全看不见了，这就是所谓的临界温度。当温度高于临界温度时，气体和液体便难以区分了。正像安德鲁斯当时所说的那样，“如果有人问及，现在究竟是气态还是液态？我相信这一问题是不容许有答案的。”

这一关于二氧化碳的实验是对临界现象的第―次系统的研究，但是这种发生作用的情况仅是安德鲁斯对许多外观的考察，像铁等某些铁磁体材料，在室温时能以两种状态中的一种磁化或没有磁化，即把铁块放进磁场，就能从没有磁化的状态转变为磁化状态。但是当温度超过了某种名叫居里温度时，铁便不再会以这种方式相变了。居里温度是皮埃尔· 居里在上世纪末因研究磁化的不同温度而命名的，对铁来说、居里温度为是铁磁体材料在临界点时的温度。

像气体中的二氧化碳或铁磁体中的铁，当接近临界点时，物理学上的一种特性是它们的“起伏波动”。在二氧化碳方面，就是出现混杂于气体中的液滴，在铁磁体方面，就是出现磁化材料区。这些精确地发生于临界点上的起伏波动谱的变化，从少数原子的极小范围，大到可以囊括整个试样。

作为不单纯是一种为计算提供可靠基础的描述的临界现象的精确理论，面临着两重困难：首先它必须处理许多自由度，例如在二氧化碳试样中亿万个分子间的相互作用；其次，它必须容许大规模发生的起伏波动谱或可能产生的不同相区。肯尼思· 威尔逊这一正在发展中的理论，在许多物理学家心目中认为，它已经博得了诺贝尔奖所体现的喝彩声。

威尔逊的理论，从磁相变这一特殊问题的理论性探讨而展开，像铁那样的材料之所以可能磁化；是由于原子中电子的内部自旋而具有独立磁矩，电子带电荷与产生磁场的运动电荷，于是每个电子都表现得好像一块极小的磁石。邻近的磁石或“自旋”，能够耦合起来朝同一方向，虽则这些通过短距离相互作用的耦合的出现，在良好的条件下能在材料中大面积传播。朝同一方向的自旋愈多，材料就愈出现磁化。但是磁化理论如何使从邻近的自旋之间短距离的相互作用进一步转向临界点上材料行为特性的宏观性质呢？尽管原子中电子在量子领域中微观相互作用是可以认识的，但要推断若干克铁中约含10²³个原子的认识，似是一种无与伦比的艰巨工作。

1966年芝加哥大学利奥 · 卡唐诺夫对这一问题提出了简化的方法，他设想把自旋分组，每组包括若干自旋，然后给每组平均其所达到的一个“有效自旋”，从而产生了少数还能进一步分组的新的自旋系统，等等。这种方法可以从独立自旋间微观的相互作用到遍及全体的长距离的关联作用进行工作。每一阶段，小范围内的起伏波动消失了，或者得出了平均数，接着便可处理较大范围的起伏波动，正像威尔逊所作的自我评价那样，甚至是最快的计算机所进行的信得过的工作，实际也是无从着手的，更不必考虑所有自旋的每一可能的结构了。

卡唐诺夫还增添了一层正确的直觉关系，即“重整化群”的概念，就是一系列使参数重整化变换在连续大范围起伏波动阶段所描述的一个过程（自旋耦合的有效强度）。但是正像爱丁堡大学理论物理学教授戴维· 华莱士所说的那样，这种实在激动人心的进展应该归功于威尔逊，“它告诉我们如何完成卡唐诺夫的直觉性探讨”，并发展了一种可以直觉地理解的方法进行量的计算的重整化群形式的理论。

威尔逊只有四十六岁（1982年——译注）是诺贝尔奖获得者中比较年轻的一位，五十年代末到六十年代初毕业于帕萨屯诺的加利福尼亚工艺学院，在默里·盖尔曼和法朗西斯· 洛的指导下工作。而这两位理论物理学家在相当不同的粒子物理学的领域里，从它的早期阶段就发展了重整化群的概念。威尔逊对这一工作很感兴趣，并将进一步在更广的范围内发展其影响。他并说，要给重整化过程一个物理学内涵，否则，这种过程将被认为是纯粹形式的。

威尔逊重整化技术的发展，在看来十分不同的物理现象使其一致化方面是的确取得了成功。它是关于作为临界现象的“普遍性”的结果。例如引起液体转变为气体分子的发生作用的共同情况，证明恰恰同单轴型（一维的）磁石的自旋属于同一模型。引文说，“威尔逊的理论从普遍性的基本原则给出了一个有力的证据，这种原则从早期的实验工作和理论工作开始便受到怀疑。它包含：许多不同的和完全无关的体系能够在邻近临界点时显示作用的一致情况。作为一个例子，我们可以提出液体、液体混合物、铁磁体和二元合金所显示的相同的临界现象。”

威尔逊十分感谢影响这一工作的其他各位，特别对康奈尔大学的卡唐诺夫和迈克尔· 费希尔。威尔逊以前曾同他们两人共同分享过某些奖金。威尔逊说，事实上他永远没有想到他这一工作会单独提名获诺贝尔奖。并说，他希望“将来他们能一起分享诺贝尔奖”。特别是卡唐诺夫和费希尔，没有任何人因他的获奖而抱怨威尔逊。戴维· 华莱士在爱丁堡大学的反应是“我无比高兴！”

最近，威尔逊已经把他的方法运用到把原子核结合在一起的强作用力方面，而这种力一般理解为夸克之间的作用力，夸克则是原子核内部质子和中子在想象中的建筑基块。这一探讨在过去几年里已经由认为奇克在其母粒子（parent particles）中最有认识其明显范围，以及看来已有在更大距离时变得更强的强作用力的特殊性质之望的许多理论家从事过。特别是当处理这些计算时，威尔逊必须掌握如何扩大计算机的局限，并对扩大计算机的能力方面克服实际困难。

当威尔逊得悉获奖之后，他说，“我希望祝贺的香槟将自由地斟满”。无疑的，香槟酒的泡沫是目前吸引威尔逊注意力的更有趣的相变之一。

（New Scientist，1982年10月21日）