8　μ子反常磁矩之谜⁽¹⁾

8.1　引言

我们知道，物理学是一门自然科学，它的目的是要寻求对自然现象逻辑上简单的描述。物理学发展到今天，它对自然现象的描述按其精密程度可粗略分为两类：一类是所谓的定量描述，针对的主要是一些简单及纯粹的现象，比如原子的光谱，行星的运动，等等⁽²⁾；另一类则是所谓的定性描述，针对的主要是复杂现象。

一个不无遗憾的事实是：在这两类描述中，我们所熟悉的日常经验所及的现象有很大比例是属于后一类的。不过，尽管我们很难从基础物理定律出发来细致地描述那些从经验角度看来稀松平常，从定量计算的角度来看却高度复杂的现象，多数物理学家却并不怀疑，在那些现象背后起支配作用的，正是和描述原子光谱及行星运动相同的物理定律。美国物理学家费曼曾在他的著名讲义中这样写道：“对物理学怀有莫名恐惧的人常常会说，你无法写下一个关于生命的方程式。嗯，也许我们能够。事实上，当我们写下量子力学方程式Hψ=iħ∂ψ/∂t的时候，我们很可能就已在足够近似的意义上拥有了这样的方程式。”

当然，具体到关于生命的方程式上，费曼可能是属于特别乐观的，有些物理学家或许会更保守，也有些人可能会存疑。但是，正如费曼在写下上述文字之前曾经以流体力学方程组为例所论述的，一组数学上简洁的物理定律往往能蕴含难以定量剖析的出人意料的复杂性，由此导致的一个后果是：一组复杂现象——比如生命现象——无论看起来多么远离物理定律的直接描述，都很难构成对那些定律的有效挑战。这一点无论我们是否持有像费曼那样的乐观看法都很难否认。

另一方面，物理学对自然现象的定量描述虽往往只针对简单及纯粹，有时会远离经验，有时需精心制备，有时甚至只存在于理想实验之中的现象，但它与物理定律之间所具有的定性描述难以企及的明确关联，使它成为物理学家们探索物理定律的最有效途径。事实上，正是通过那样的定量探索，物理学家们完成了有关物理定律的绝大多数研究。这种研究是如此深入，复杂现象与基本物理定律之间的关系又是如此间接，以至于在很长一段时间里，虽然多数物理学家承认物理学的未来征途还很漫长，我们对自然界的许多现象还没有足够透彻或足够优越的描述，却很少有人能从实验上找到基础物理定律——比如广义相对论或粒子物理标准模型——的反例。

不过这种情形在最近几年里也许已经起了变化，本文将要讲述的“μ子反常磁矩之谜”就是一个虽然还算不上是结论性的，却很值得关注的例子。