纽约,本杰明出版社1970年版。
《论文选))(SelectedPapers(1937~1976)由弗·拉特(M.Flato)编辑,多特莱赫特,1979年版。
《量子电动力学》(QuantumElectrodynamics)(编辑)纽约,多佛丛书1979年版。
施温格,朝永振一朗(Sitl-itiroTomonaga)和范曼(RichardFeynman)“因他们在量子电动力学方面的基础研究,对基本粒子物理学所产生的深刻影响。”共获1915年诺贝尔物理奖,量子电动力学是结合20世纪物理学二大重要成就——爱因斯坦狭义相对论和量子力学——成为描述带电粒子之间电磁相互作用的物理学理论。在这样一种量子场论里,电磁场的经典波成了粒子一样的量子,被称为“光子”。
1928年狄拉克提出的电子的量子力学理论(它包含有相对沦的某些特征),卓越地预言电子固有的自旋和电子反粒子、正电子(1932年被发现)的存在。但在30年代,人们已经认识到,现存的具有相对论性质的量子理论遇到了理论上的困难。在量子电动力学里,电子的本征能量(self-energy)和电磁场的量子源(zear-point)波动导致了“发散”,即对许多预测来说有无数答案。人们已经认识到这些困难部分是由于“真空”——所谓虚空空间(emptyspace)——不是一个简单的实体,而是确实具有可极化媒介特征的实体。除这些理论问题外,提出寻找一种新量子电动力学的现实紧迫性始于30年代后期。1947年,兰姆,卢瑟福,弗利(Foley)和库什(kusch)在实验小获得了有价值的观察材料,这些观察材料表明,狄拉克理论错误地预言了氢原子能级谱,从而无法给予电子磁矩以恰好的精确值。
施温格独立进行研究,提出一种(1948~1953年)通过质量与电荷重正化过程的处理方法。由于本征能量影响和真空波动所造成的发散的紧凑和系统化的形式方式,因而他能对观察得到的物理量作相对论性恒定的场论计算。不但施温格,还有弗曼的相对论性量子力学的研究方法都运用了作用(action)这一基本概念。不过弗曼最后系统阐述的是一种普遍性观点,相反,施温格最后阐述的是一种特殊性观点。弗曼的方法更直观,缺乏严密性,但通常更容易运用于实际的计算。
施温格是一位具有惊人的创造才能和举止文雅的数学形式主义者。在他的诺贝尔奖演讲里,他写道,“数学是理论物理学的天然语言。它是洞悉物理现象不可替代的工具,这种物理现象远远超出了作为传统语言基础的普通经验范围。”
施温格进行了大量富有重要意义的研究,其中多数研究由于其拘泥形式的独特性具有不易理解的过分技术性困难,尽管他与其它物理学家合作研究并掌管大批哲学博士生,但他还是倾向于独立研究当前不时髦的问题和方法。从这点上讲,他常常提出一些后来得到成功贯彻的思想。
除了对量子电动力学和量子场理论结构的著名研究外,施温格对物理学的其他领域也作出过重要贡献(从他16岁发表第一篇科学论文开始)。由于他在第二次世界大战期间(在麻省理工学院放射性实验室当研究员)研究波导(waveguide)和装置,所以后来他继续发表有关经典电磁理论的著作——包括衍射问题和来自电磁场加速电荷的辐射等问题。低能核散射是他最早感兴趣的问题之一,1950年他介绍了首次公布的有效区域偏差。
1957年,在一篇题为“基础相互作用理论”的论文里,施温格作了许多随后20年里由研究所辉煌证实的推测,它们是:弱相互作用的矢量轴,矢量理论,存在两种与电子和μ介子(1962~1963年实验中发现)相联系的不同微子,存在带电荷的大量居间介子,这些介子正象不带电、无质量的光子传播电磁力一样,传播弱作用力以及弱相互作用与电磁相互作用动态地统一到一个单一的标准理论中的可能性。
从60年代中叶以后,施温格考察了量子场理论中磁荷(实验中从没观察到过)的作用,提出一种高度推测性的强相互作用理论,在这一理论中双合子(dyons)——既带电荷又带磁荷的粒子——在物质结构内部起根本作用。