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戴榕菁
這兩天因被理論物理學家們的創造力所驚訝,就花時間對有關誇克的文章泛泛地瀏覽了一下,越看越為物理界的靈活性感到驚豔。
首先,當他們在計算誇克對於物體質量的貢獻時,他們采用一個叫做GCD的理論,在有關這個理論的文章裏,你是查不到“速度”,“運動”這一類詞匯的,那麽自然就不會有動能對質量的貢獻了。至於勢能,雖然說起來是所謂膠子作用力的勢能,但GCD實際上把亞原子看成是一個真空泡,那個泡本身提供勢能,所謂膠子的作用力也就成為一種解釋而已了。既然是環境提供的勢能,那麽自然也就不需要擔心動能與勢能的平衡問題了。這就是他們可以整篇文章都完全不提動能的原因。
但這裏有兩個問題沒人解釋:1)亞原子不是細胞,沒有一個細胞壁包著,除了其中的所謂誇克和膠子之外根本就沒有其它東西了,哪裏來的環境勢能?沒有人回答這個問題,因為他們畢竟有膠子作用力這個名詞在那裏擺著。但是,如果這個勢能是由作為誇克之間的相互作用力的膠子力產生,那你就不但完全不能回避動能,而且動能必須與勢能匹配。這一點我已在前麵幾篇文章中有詳細討論(什麽是能量?,連這都是一筆糊塗賬,能推就推的現代物理學。。。。,
用狹義相對論計算質量背後的一個夢想,再談狹義相對論對質量概念的幹擾)。
2)假如你的QCD的真空泡不能提供動能,你怎麽解釋宇宙間運動的萬物?
物理學家們在運用這個QCD時似乎並不關心上麵這兩個問題,因為在他們需要用QCD來解決的問題裏沒有直接和運動有聯係。這就叫妙用實用主義。
網上論壇裏倒是有人對此做了這樣的解釋:在量子力學中速度是不確定的,因此質量主要由勢能提供。當然論壇裏的話不必太當真,那個人似乎忘了在海森堡的測不準原理中位置和速度是成對的,也就是說如果你的勢能是由兩個粒子之間的距離來決定的話,那麽它與動能一樣也不確定,除非你的勢能是由那個不存在的“環境勢能”來提供。另外,如果你覺得動能這個概念是宏觀物理的概念,你幹脆就不要用能量這個概念好了,否則你光有勢能沒有動能就擺明了你根本沒打算要有能量守恒,何必虛掛一個能量的名稱呢?
但是,上麵這隻是故事的一半。少了另一半,故事就不精彩了。
用QCD計算質量不提動能並不等於物理學界就真的不在乎誇克的運動了,他們隻不過在不方便談論動能時才不提誇克的運動。如果你單獨去查誇克的運動,那又是另一筆賬目了。你同樣會查到很多有關誇克的速度的文章。在這些文章裏他們會告訴你誇克是以接近光速或幹脆就是基本為光速(Practically speed of light)做無規則的任意方向的運動的。與此同時,狹義相對論是所有關於誇克運動的量子理論的基礎。除了在“用狹義相對論計算質量背後的一個夢想”一文中提到的SCIRP的那位作者之外,似乎所有的人都忘了按照狹義相對論如果一個粒子的運動速度基本上就是光速的話,不論它的質量有多小,它的動能是可以趨於無窮大的,因此按照愛因斯坦的質量能量關係換算的話,它對質量的貢獻是不能被忽略的。
這就是物理學家們在運用過去一百年裏被譽為人類文明最了不起的基本粒子標準模型時所表現出來的超級靈活性:他們需要想起運動的時候不會忘記,需要忘記的時候不會想起。
除此之外,物理學界在關於是否存在自由誇克似乎也還沒有達成共識。有的2022年更新的文章還在說誇克之間的強作用力是無法打破的,因子對撞機產生的隻是由誇克組成的強子的jets,而不是自由誇克。但同樣是2022年的文章也有引用前幾年的文章說,自上世紀90年代起,歐洲的CERN和美國的BNL就已經能用對撞機產生由自由的誇克與膠子組成的誇克膠子漿(Quark Gluon Plasma)了,關鍵是要製造高於Hagedorn溫度的強子溶解溫度。
按理說我們應該選擇相信有實驗證明產生了誇克膠子漿的報告而不是那些認為人類從未得到自由誇克的文章,但是考慮到量子物理的很多結論都是從某些測量中推測出來的而不是象宏觀物理那樣看得見的,所以還真不好說應該相信他們哪一派的意見。比如在“用狹義相對論計算質量背後的一個夢想”一文中我提到MIT的一個團隊先是說他們通過實驗發現在大原子中的誇克速度比小原子中的誇克速度慢,然後說接下來他們要做的是實際測出誇克的速度。結果我到維基百科查了一下發現MIT提到的所謂的誇克速度變慢的結論是一種推論,這就不難解釋為什麽他們已經知道了誇克速度的變化才想到要去測量誇克的速度了。
但是,對於我來說,這兩天最大的收獲是:粒子物理的所有這些自相矛盾的混亂的文章都突顯一點:狹義相對論錯了。。。。從他們給自己製造的這些麻煩可以明顯地看出一點:隻要放棄狹義相對論,他們的麻煩就會消失。。。。。。