1975年7月，三位俄羅斯理論物理學家Arkady Vainshtein、Valentin I. Zakharov和Mikhail Shifman在前蘇聯的專業(yè)物理學期刊JETP Letters上發(fā)表了一篇討論K介子衰變的論文，其中第一次計算了奇異夸克（strange quark）通過下面左圖所進行的單圈衰變過程。1995年10月，Mikhail Shifman教授在回憶20年前的這一重要工作時，把相應的費曼圖（Feynman diagram）簡化成了下面的右圖，這就是粒子物理學中著名的“企鵝圖”?！ ?/p>
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其實真正讓企鵝走進物理學的是英國理論物理學家John Ellis。他在和別人打賭輸了之后，不得不絞盡腦汁把“企鵝”這個本來與基本粒子毫無關系的動物引入物理學來描述夸克的味道改變中性流過程。在維基百科的“Penguin diagram”詞條中，有John Ellis本人對這段往事的詳細記敘，這里我們只是簡略地描述一下故事梗概，補充一些與科學問題本身有關的史實以及“企鵝圖”的后續(xù)故事。
John Ellis 圖片來源：維基百科
1977年6月30日這一天，美國費米實驗室宣布發(fā)現了第五種夸克，即底夸克（bottom quark）。消息一出，全世界的粒子物理學家都興奮異常。身為歐洲核子研究中心（CERN）理論部科學家的John Ellis馬上和他的合作者Mary Gaillard、Dimitri Nanopoulos以及Serge Rudaz著手計算底夸克衰變過程中的物質-反物質不對稱效應。就在這期間的一個晚上，正在CERN實驗組實習的美國女學生Melissa Franklin約John Ellis和Serge Rudaz到附近的一家小酒館玩飛鏢，并打了一個難度很大但小女生味十足的賭：假如John Ellis輸掉了投飛鏢的游戲，他就必須在下一篇學術論文中使用“企鵝”一詞。后來Melissa Franklin本人有事提前離開了小酒館，但Serge Rudaz最后卻贏了John Ellis。當然，John Ellis本人故意輸掉了游戲也說不定。
總之，John Ellis選擇了遵守自己的承諾，但把企鵝與底夸克物理聯系起來絕非易事，這讓他大傷腦筋。據John Ellis本人回憶，他在某天晚上和幾個朋友一起抽了一點不合法的東西之后，回到自己的住處繼續(xù)寫論文，突然間腦洞大開，發(fā)現底夸克的味道改變中性流衰變的費曼圖其實可以畫成企鵝的形狀，并把它稱作“企鵝圖”。John Ellis及其合作者迅速完成了這篇論文，并在1977年7月14 日將它投到了歐洲物理學會主辦的專業(yè)期刊Nuclear Physics B，很快就正式發(fā)表了。這幾位作者在論文的結尾之處感謝了Melissa Franklin等同事以及與他們的有益討論。The phenomenology of the next left-handed quarks（下一種左手夸克的唯象學），Nuclear Physics B 131 (1977) 285，這篇論文不僅成就了“企鵝圖”一詞在粒子物理學中的廣泛應用，而且成為研究夸克混合與物質-反物質對稱性破缺的經典文獻。
2012年10月，筆者應邀在日本福岡海濱舉辦的第一屆Asia Europe Pacific School of High Energy Physics國際講習班授課時，聽John Ellis教授講述了“企鵝圖”的后續(xù)故事。據說加拿大裔美國理論物理學家Mark Wise曾在加州理工學院的一場學術報告中提到了著名的“企鵝圖”，當時坐在聽眾席上的物理學大師Richard Feynman不屑一顧地指出，“企鵝圖”其實長得并不像企鵝。聽了費曼這話，在場的另一位物理學家馬上義正詞嚴地反駁道：“費曼圖”長得也不像費曼！
2017年9月15日，在上海交通大學李政道圖書館舉辦的國際研討會招待晚餐期間，John Ellis教授在大家的慫恿下又講了一遍自己創(chuàng)造的“企鵝圖”的故事，引來聽眾的陣陣笑聲。毫無疑問，科學家們在好奇心的驅動下探索未知和享受發(fā)現，但也不可避免地要忍受寂寞和經受失敗的考驗，因此擁有一顆童心和足夠的幽默感至關重要——這既是一種健康的生活態(tài)度，也是激發(fā)創(chuàng)造力的心靈源泉。
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