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【心筆散漫】《孤獨和空虛的物理學內涵和外延》之五

(2018-04-25 08:34:01) 下一個

我們這個世界在不斷動蕩中進化,因為宇宙在不斷膨脹和演變。人們關於宇宙膨脹的認識有個三級跳,至今基本完成了前兩級,第一級,知道我們現在經曆的這個宇宙不是恒常的,而是有個誕生發展過程。第二級,鏡頭往前推了一步,知道這個誕生過程的前期是如此壯觀劇烈,絕非任何現世景象可比其億億萬份之一,甚至連最基本的萬有引力在當初都表現為萬有斥力;可是即便如此,這個誕生過程在前期已然納入自然規律的軌道,掌控今天尋常物質世界的自然律也掌控這個匪夷所思的宇宙誕生過程。未完成的第三級,我們對這個誕生過程的最終起點幾乎還是一無所知。

要對這個最終起點有更多的了解,許多外圍問題需要先予掃清,其中很主要的一個,是宇宙誕生之初隻有高輻射能量場,然後才從中轉換出物質的塊壘形成萬有引力,那麽,決定物質而為物質的質量(mass)到底是什麽,如何而來?這裏就得說到西格斯(Higgs)場,西格斯場在宇宙誕生之刻就存在,隻是能態極高,隨著宇宙膨脹能量密度迅速降低,西格斯場也迅速消退,但有趣的是,當西格斯場抵達某個值的時候,就一直滯留在那裏而成為越來越稀的宇宙中一個恒常的存在。

1965年希格斯(Higgs)等人根據公認的物質標準模型(Standard Model)推出物質的質量主要來自各種基本粒子與一種彌漫宇宙的叫做Higgs場(Higgs Field)的相互作用,而希格斯波色子就是Higgs場的傳遞粒子。這個理論很快就為物理界接受,但是人們苦於技術限製而一直無法驗證,直到2008年耗資巨大的高能強子對撞機在CERN落成才有了實驗可能。

那麽西格斯場到底有何特殊使命?原來,所有的物質基本粒子(或它們代表的量子場)沐浴在這個彌漫整個宇宙的西格斯場中,它們與西格斯場相互作用的不同強度,就決定了它們粒子的質量(mass)。光子與西格斯場的作用最最低,所以光子幾乎沒有質量。這隻是理論,西格斯場究竟存在嗎,要實證,前麵說過,就要看通過實驗是否能找到西格斯場的載體粒子 - 西格斯波色子 (Higgs Boson)。這個神秘的賦予萬物以質量的粒子,竟獲得了上帝粒子God Particle的尊稱。

2012年6月,隨著歐洲聯合核子研究中心(CERN)強子對撞機的兩聲炮響,西格波色子被發現了。這個劃時代的發現,其意義絕不低於當年對生命核糖核酸大分子DNA的發現。2012年7月4日,歐洲聯合粒子研究中心(CERN)宣布:兩個互相獨立的研究小組分別從強子對撞機實驗結果中發現了一種新的粒子,這種粒子在99.99996%的可能性上就是半世紀前理論上推出的被戲稱為上帝粒子的 Higgs Boson粒子。舉世嘩然。

科學家在慶賀之餘也大大地鬆了一口氣,如果希格斯波色子久久不能被發現或證明是不存在的,那麽整個物質標準模型就麵臨被推翻的可能,幾代人的努力付諸東流,粒子物理將被打回半個世紀前重起爐灶。2012年7月4日將留載史冊,人類終於在基本粒子層次找到並驗證了形成物質世界質量的機理,並且,在“以太”被推翻一個多世紀後,終於認識到並證明了茫茫宇宙空間並非一無所有的虛空,Higgs場彌漫其間。

科學家對彌漫宇宙包括其真空的某種存在始終充滿無限好奇,從以太,到時空引力場,到宇宙常數,到背景輻射,到量子潛能,到暗物質暗能量,於此相關的各種學說此起彼伏,直到今天,西格斯波色場終於呼之欲出(畢竟還沒有100%獲得肯定)。在這上麵,科學也許早晚會成為強弩之末,但至少順著這個方向,我們已看到宇宙的誕生並非憑空而來,宇宙的胚胎沐浴在那樣一片海洋般的場裏,而洋麵之上,雲蒸霞蔚,氣象萬千。空非空,神創宇宙,到處都有實跡。

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