在国家发展陷入停滞后，有关基本粒子的一种鲜为人知的理论，成为中国科学重新发展的关键。知名学者罗伯特·P·克里斯（Robert P. Crease）从中国物理学史研究者刘金岩那里了解到更多情况。

编译 | 张思源（中国科学院自然科学史研究所）

来源 | Robert P Crease. Physics World, 2026, (3): 23

注：部分内容已同中国科学院自然科学史研究所刘金岩研究员核实。

“有关基本粒子结构的层子模型理论在西方的影响相对有限，”刘金岩同我坐在CERN餐厅的一个安静角落时说道。我最近在一次粒子物理学史国际会议的休息期间遇到她，她即将作报告的题目中触及中国物理学家在20世纪60年代中期构建的一种基本粒子结构理论模型——层子模型。当时，甚至很大程度上至今，在中国之外，层子模型仍不为人所知。“可它却是中国物理学家此后融入国际共同体向前迈出的至关重要一步，”刘金岩补充道。

2025年11月10日至13日，刘金岩受邀参加在CERN举办的第四届国际粒子物理学史研讨会。她的报告有关中国粒子物理学家在改革开放以后如何开启国际化。他们从层子模型——一个曾为毛泽东主席所青睐、受所处时代影响的物质结构理论——转而接受国际主流的粒子物理学理论。我们很容易将这一转变描述为中国科学家经历特殊时期，终于恢复“真正的”物理学研究而姗姗来迟的一刻。然而，刘金岩告诉我，“实际情况比较复杂”。

刘金岩有理论物理学训练背景。2013年，她从中国科学院理论物理研究所获得博士学位，毕业论文题目与电荷－宇称（CP）对称性自发破缺相关。随后她到中国科学院自然科学史研究所开始研究现代物理学史，是那里第一位拥有理论物理学博士学位的研究人员。她最初的研究课题正是层子模型构建的历史及影响。

该模型本质上是一个关于强子——无论是重子（如质子和中子）还是介子（如π介子和K介子）——结构的理论。该理论在中国的源起很特别。毛泽东对自然科学抱有浓厚兴趣，并且相信物质是无限可分的。1963年，他读到坂田昌一（S. Sakata, 1911—1970）的一篇文章，后者是一位深受马克思主义影响的日本物理学家。

坂田昌一的论文题为“关于新基本粒子观的对话”。这篇文章最初于1961年以日文发表，后来被翻译为俄文。文章重申了坂田昌一自20世纪50年代以来的研究信念，即强子有更小的组分——如他所述，“那些基本粒子并非物质的终极要素”。当时很多中国学者仍密切关注昔日的政治和意识形态盟友苏联的出版物，这篇论文随后从俄文转译为中文。

毛泽东认真阅读了坂田昌一的文章，因为这似乎为其所主张的物质无限可分的思想提供了科学依据。

1963年，坂田昌一论文的中译本发表在《自然辩证法研究通讯》。毛泽东可能是从他女婿那里得到了这期《通讯》，并非常认真地阅读了坂田昌一的文章，因为这似乎为他的观点提供了科学依据。这篇文章——无论日文原文还是中译版——都引用了恩格斯（F. Engels）关于物质具有多层次的、分立但不同质的各部分的观点。此外，它还援引了列宁（V. Lenin）的评论：“电子也是不可穷尽的”。

更广泛的维度

“国际政治因素此时也开始显现，”我们在CERN进一步探讨该问题时，刘金岩这样告诉我。20世纪50年代末，中苏关系开始恶化，而此时中日之间的民间科技交流逐渐升温。事实上，在1964年举办的北京科学讨论会中，日本代表团规模最大，坂田昌一担任团长。

会议期间，毛泽东亲自祝贺坂田昌一的科学工作。后者后来回忆道，那是“我中国之行中最难忘的时刻”。1965年，坂田昌一的论文根据日文原版重新翻译，其注释版刊登在《红旗》杂志和《人民日报》上，两者为中共中央的机关刊物和报纸。

中国物理学家敏锐地意识到，他们可以借助毛泽东的兴趣所带来的契机，让基本粒子物理学成为一个受到重视的研究方向。

当时中国物理学家很快将研究兴趣聚焦到基本粒子的结构问题。大部分年轻成员虽然对哲学不是很有兴趣，但意识到可以借助毛泽东的兴趣所带来的契机，推动基本粒子物理学这门学科在中国的发展。

于是，来自中国科学院、北京大学和中国科学技术大学的39名成员在已有基础上组成了北京基本粒子组。1965至1966年，他们撰写了数十篇论文，构建了一个同时受坂田昌一工作和夸克理论启发且基于现有实验数据的强子结构模型——层子模型。层子并非物质的最基本单元，而是物质结构无限层次中的一个层次。

刘金岩采访了健在的、北京基本粒子组的绝大多数成员，并研究了模型细节。它不同于美国理论物理学家盖尔曼（M. Gell-Mann）1964年提出的模型，后者认为夸克不是物理实体，而是数学要素。中国粒子物理学家当时获得了重要支持。尤其是，他们可以使用计算机，而此前计算机一直专供紧迫的国防工作。不过，刘金岩补充道，“事实上，这些粒子物理学家并不一定经常需要使用计算机进行计算，但至少他们有了使用的机会。”

层子模型的高光时刻出现在1966年7月，当时北京基本粒子组成员在中国科学技术协会组织的北京暑期物理讨论会上进行了报告。开幕式在人民大会堂举行。参加这次会议的代表有来自伦敦帝国学院的萨拉姆（A. Salam）。萨拉姆是唯一受邀的西方知名物理学家，他之所以被邀请，是因为他的巴基斯坦总统科学顾问身份，而巴基斯坦被认为不属于西方阵营。

有关层子模型的报告内容后来以“在毛泽东思想光辉照耀下探索基本粒子研究的道路”为题收录在暑期物理讨论会论文集中。该报告在当时被视为一份“战斗性的文件”——旨在强调研究者们在毛泽东思想指引下开展研究，以批判“腐朽的封建、资产阶级和修正主义意识形态”。

北京基本粒子组成员曾计划在暑期物理讨论会后用英文发表研究成果，使国际学界了解他们的工作。但那时“文化大革命”已经开始，因此这一计划未能实现。“就这样，”刘金岩告诉我，“这使得层子模型在中国之外的影响非常有限，因为当时绝大部分发表物都是中文，传播范围受限。”但坂田昌一却对日本理论物理学家产生过重要影响，他曾合著有关中微子振荡的关键论文[1]。

1966年北京暑期物理讨论会开幕式

重新呈现这段历史的努力

近年来，刘金岩通过对层子模型历史的系统研究，为国际物理学界理解其价值提供了新的见解。她于2018年在由中国科学院自然科学史研究所主办的英文期刊Chinese Annals of History of Science and Technology上发表过一篇有关层子模型历史的论文[2]；2022年，她还出版了一部中文专著：《构建强子结构理论——中国物理学家的层子模型》[3]，书中描述了1966年后该模型的后续发展。模型所预言的层子尚未真正被发现，尽管在中国南方的一个宇宙线观测站曾记录到一次候选事例。

到1976年，量子色动力学（QCD）已被公认为是描述强子结构的正确理论。1980年1月，在位于香港附近的广东省从化县召开的一场会议上，层子模型基本被宣告结束。朱洪元，作为北京基本粒子组的主要领导者之一，在会上作题为“关于层子模型的回忆”的报告，标志着物理学的发展已向前推进。

我们在CERN见面时，刘金岩给我看过1980年那次会议的照片。“这是中国物理学史上的一次非常重要的会议，”她说，“华裔粒子物理学家悉数出席”。李政道和杨振宁在联络这些华裔物理学家方面做了大量工作，二人因在弱相互作用宇称不守恒方面的工作分享了1957年诺贝尔物理学奖。

临界点

西方人很容易轻视层子模型；格拉肖（S. L. Glashow）曾提议用“毛粒子（Maons）”来统一命名构成物质的所有这些假设的组成部分，以纪念毛泽东，因为他一贯主张自然界有更深的统一。刘金岩则认为这是一项重要研究，产生了许多意想不到的结果，例如推动了中国物理学研究的进步。“它为中国物理学家提供了一个研究基本粒子和量子场论的重要机会”。

层子模型还培养了粒子物理学青年人才，锻炼了他们的研究能力。改革开放以后，这些物理学家迅速融入国际学界。“这段历史，”刘金岩说，“展现了中国物理学家是如何巧妙地在复杂的社会环境中发展粒子物理学科的智慧。”

参考文献

[1]MAKI Z, NAKAGAWA M, SAKATA S. Remarks on the Unified Model of Elementary Particles[J/OL]. Progress of Theoretical Physics, 1962, 28(5): 870-880. DOI:10.1143/PTP.28.870.

[2]LIU J. Chinese Physicists’ Construction of the Straton Model in Social Context[J/OL]. Chinese Annals of History of Science and Technology, 2018, 2(1): 85-122. DOI:10.3724/SP.J.1461.2018.01085.

[3]刘金岩. 构建强子结构理论——中国物理学家的层子模型[M]. 济南: 山东科学技术出版社, 2022.

本文经授权转载自微信公众号“中国物理学会期刊网”，原题目为《历史拾遗：一个未被充分认知的基本粒子理论》。

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