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1999年10月12日，瑞典皇家科学院将1999年度诺贝尔物理学奖授予荷兰乌得勒支大学的赫拉尔杜斯·霍夫特教授和美国密西根州大学退休教授马丁努斯.J.C.韦尔特曼。
霍夫特，1946年出生于荷兰的登海尔德，1972年在乌得勒支大学获物理学博士学位，于1977年任乌得勒支大学教授。由于重整化规范场理论方面的工作，1979年获美国物理协会丹尼·海涅曼奖，1982年获沃尔夫奖，同年成为荷兰科学院院士。霍夫特的研究领域很广，涉及规范场论、量子重力和黑洞等方面，著述颇丰，发表论文159篇。 最近又喜欢上了电脑动画。自言“将自然看作是七巧板，我的任务就是把它们拼在一起。”
韦尔特曼，1931年出生于荷兰，1963年获乌得勒支大学理论物理学博士学位，1963年～1966年在欧洲核子中心工作，表现优异。1966年起，韦尔特曼任乌得勒支大学物理学教授，其后分别在巴黎大学、欧洲核子中心、斯坦福线性加速器实验室工作。1981年起在密歇根大学任教，并于同年成为荷兰科学院院士，1984年成为美国物理学会会员。韦尔特曼获奖颇多，1989年获德国的亚历山大·冯·霍姆玻登奖，1990年获荷兰的第5届物理学里兹奖，1993 年获欧洲物理协会的高能物理奖和欧洲物理学会颁发的高能和粒子物理奖。韦尔特曼共发表85篇论文，同时兼任两个最负盛名的杂志《物理通讯》和《核物理》的主编，在世界物理学界很有影响。密歇根大学称其是“不可或缺的同事”。他的学生也分别是各实验室出类拔萃的人物。
两位研究者获得诺贝尔奖，是由于他们将粒子物理学置于更坚实的数学基础上，运用他们的理论可以精确计算各种粒子的物理量。最近，欧洲和美国的加速器实验室已经证实了很多根据他们的理论得出的计算结果。瑞典皇家科学院称他们“解释了弱电相互作用的量子结构”。
粒子物理理论
我们知道，物体一般由原子构成，原子由电子和原子核构成，原子核由质子和中子构成，中子和质子又由夸克构成。借助于大型加速器，人类得以研究最深层的物质结构。
20世纪50年代，首台加速器诞生，标志着现代粒子物理学的创立，它将所有的基本粒子分为3族夸克和轻子。 基本粒子之间借助交换粒子产生强相互作用和弱相互作用。
不过，最初的理论基础是不完整的，特别是根本不清楚该模型能否用于物理量的详细计算。
在粒子物理的标准模型中，描述粒子间相互作用所使用的理论是规范场论。早在19世纪60年代，麦克斯韦将电磁理论数学化，统一了电和磁，并预言了电磁波。现代物理学称这个迄今依然有效的理论为规范理论。
电磁场用势函数来描述，这些势可以根据某种规则变换（规范变换）而电磁场不变。最简单的例子是给电磁势加一个常数。众所周知，电磁势的零点是任意选取的，因为只有势的差值才有意义。这也是松鼠能在高压线上行走而安然无恙的道理。在物理学家眼中，这种变换就是一种对称性——规范对称性。规范对称性是一个最基本的物理特性。
变换的顺序对变换的结果无关紧要的变换叫做阿贝尔变换。反之为非阿贝尔变换。电磁理论就是一个阿贝尔规范理论。阿贝尔变换的一个简单例子是平面转动，如图2所示。
大约从1925年量子力学创立起，人们就试图将量子力学的波函数与电磁场统一为量子场论，即量子电动力学（QFD）。但是， 新的量子电动力学变得十分复杂，计算结果常常不合理，也就是为提高预言的精确度而进行高阶修正时，某些修正会变得无限大。原因是该理论预言：一个电子或质子会自发地产生大量的短寿命的粒子与反粒子——虚粒子，使本来只有一个电子的系统变成了多粒子问题。
其后，有许多科学家从事这方面的研究，试图解决该问题，并因此获得诺贝尔奖。20世纪40年代朝永振一郎、施温格和费曼采用他们称之为重整化的方法解决了这一困难。为此，他们分享了1956年的诺贝尔物理学奖。该方法将单个粒子视作“在一定距离上”，而不需要一个个地考虑虚粒子对，虚粒子云笼罩着中心的原粒子。据此可以计算出原粒子的电荷和质量。按现在的说法，朝永振一郎、施温格和费曼重整化了一个非阿贝尔规范理论。新的量子电动力学得到了比物理学中其他理论更为精确的验证。如汉斯·德梅特成功地测量出一个离子陷中的电子磁性，精确度达12位，其前10位与计算结果惊人地相符。
历史的相似
20世纪前叶，放射性的发现和研究以及原子物理的相继发展，产生了强作用和弱作用的概念。简言之，强作用使构成原子核的粒子结合在一起，弱作用则使之发生放射性衰变。而基本粒子的弱相互作用提出了新的、更难解决的问题。20世纪30年代，第1 个关于弱作用的量子场论创立，该理论在理解弱相互作用方面是一个巨大的进步，因为该理论很好地系统化地描述了大量的现象。但这个理论比量子电动力学存在更多的问题，如扰动法的理论框架、所谓归一化两个困难。直至20世纪50年代中期，研究者才提出了具有新特性的量子场论——一种非阿贝尔规范理论。与阿贝尔变换不同的是，非阿贝尔变换的结果依赖于变换的次序，这使该理论具有了更复杂的结构，但同时也开辟了新的可能性。非阿贝尔规范理论预言了W、Z粒子的存在，并且在欧洲核子中心观测到了这些粒子的身影，但它不能精确计算W、Z粒子的物理量值。
20世纪60年代，弱电理论建立，推动了粒子物理的发展，但科学家很难认同它。因为用该理论计算得到的W、Z粒子更详细的特性（包含其它物理量）很不合理。这情形与朝永振一郎、施温格、费曼成功地重整化量子电动力学类似。很多研究者对进一步发展该理论表示悲观。
韦尔特曼希望能够重整化非阿贝尔规范场论。20世纪60年代末韦尔特曼升为教授时，他已经发展了名为“Schoonschip”的计算机程序。该程序对采用量子场论计算物理量时所用的复杂表达式进行了代数简化。此前20年，费曼曾经系统化了有关的计算问题，并引入为大家所接受的费曼图，但那时还没有计算机可用。
1969年春，时年22岁的学生霍夫特希望参加韦尔特曼的高能物理研究，并于当年秋，在提交了一份简短的学位论文后，成为博士生，致力于探索一种重整化非阿贝尔规范场论的新途径。他幸运地获得了成功，并于1971年发表了标志该领域重大突破的两篇论文。
借助于韦尔特曼的程序，霍夫特的部分计算结果得到验证。此后，他们又共同制定了一套计算方法。至此，弱电非阿贝尔规范理论已经成为一种功能性的理论工具，它使粒子的物理量精确计算成为可能。弱电理论从一开始就预言了W、Z新粒子的存在，但只有霍夫特和韦尔特曼的工作才可以得到包括W、Z粒子在内的各粒子的物理量的更精确计算。最近，欧洲核子中心的大电子质子加速器在控制条件下产生了大量的W、Z粒子，测量结果与非阿贝尔规范理论的计算结果非常相符，极大地支持了该理论的预言。
利用霍夫特和韦尔特曼的方法，并使用欧洲核子中心的LEP （大电子质子）加速器得到的实验数据，预言了顶夸克的质量。顶夸克是标准模型中第3族的两个夸克中较重的一个。它首次在1996 年于美国费米实验室被发现。理论与实验结果吻合得很好。霍夫特和韦尔特曼创立的理论还预言了一种很重的希格斯粒子H[0]，它的场产生所有其他粒子的质量。希格斯粒子是一个重要但尚未被证实的粒子。正如其他粒子先被理论预言，然后被实验验证的情形一样，人们正等待在实验中观测到希格斯粒子。欧洲核子中心正在建造的大HARDON对撞机可望产生足够的能量对希格斯粒子进行详细的研究，不过，研究人员必须耐心等到2005年才可以进行相关工作。霍夫特和韦尔特曼的突破性的工作对粒子物理学的发展产生了重大的影响，他们当之无愧地获得了诺贝尔奖。
