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和 Higgs 粒子和中微子相關的灌水帖(3)

(2012-01-09 07:21:01) 下一個
好,有了這些鋪墊,咱們來個花開兩朵各表一枝,咱們接著從另一側麵來考察第一朵烏雲:可能找不到標準模型預言的 Higgs 粒子,亦即為啥這個問題為什麽這麽重要,為啥它能改變物理學的發展:)
 
咱們先從自然界的四種基本作用力說起。提起四種基本作用力,我相信很多文史背景的朋友都能說個所以然來,那就是:萬有引力、電磁相互作用、強相互作用和弱相互作用。這是目前自然界存在的四種基本作用力。當然也有少數其他人認為咱們這個自然界存在其它形式的作用力,例如隔壁有個叫做魯重賢的老教授就堅持認為愛因斯坦的廣義相對論不對,具體而言是廣義等效原理不對,應該被修正,理由是周培源對廣義協變原理提出過合理的質疑;不光如此,魯重賢還認為自然界還存在第五種相互作用力:質量 - 電荷之間的相互作用力。這位老教授固執得可愛,他老人家似乎除了力挺周培源外,就是力貶楊振寧----當然主要是貶楊-米爾斯規範場論。天:)
 
當然這算花絮了,說起來比較有意思的,誰叫俺在這裏扯南山蓋北海捏......
 
周培源、楊振寧的大名,大家一定會說如雷貫耳的,對不對? 周是中國物理學界的泰山北鬥,楊振寧更是上世紀全世界數得著的大宗師 (當然,同為泰山北鬥,周培源沒法和楊相提並論,就如同北大的數學元老程民德沒法和陳省身相提並論一樣,嗬嗬)。介個周培源啊,他老人家素以兩方麵的研究而自豪,其一就是流體力學,特別是湍流理論;其二呢,就是挑戰愛因斯坦廣義相對論的廣義協變原理 (廣義相對論兩個基本假設之一,意思是所有的物理定律在任何參照係下有相同的形式)。大家看看,大家想想,這個原理是多麽地自然多麽地俱備美感顯得多麽地合情合理多麽地 robust 對不對?它在牛頓經典力學不就對應牛頓第一運動定律,對不對。可是咱們的周老教授,盡管在國內逢就就說自己是愛因斯坦的弟子 (實際上不是,不過周老參加過愛因斯坦在普林斯頓高等研究院主持的一個短期廣義相對論研討會倒是真的),實際上專門和廣義協變原理過不去。當然他老人家出發點是好的,據說是為了求得引力場方程的確定解,但是他老人家的結論貌似比較荒謬:他的結論依賴坐標係的選擇。天,結論依賴坐標係的選擇?Give me a break!這也應該是周老的理論被人拋棄的根源之一-----當然,也有追隨者,例如魯重賢教授,嗬嗬。
 

魯的第二個重大觀點就是堅持質量-電荷之間存在相互作用力,並且堅持這初步得到了實驗的證實,盡管我一直沒有看到這方麵有什麽實驗證實了質量-電荷之間存在相互作用力,嗬嗬。魯之所以堅持質量-電荷 (Mass-Charge) 之間存在耦合作用力,理論基礎是基於如下的 RN 度規 (Reissner–Nordström metric)。俺將這個度規拷貝如下,據說它是愛因斯坦引力場方程的第二個解析解:

 
其中
 ,d Omega^2 = d heta^2 + sin^2 heta d phi^2, r_{s} = frac{2GM}{c^{2}}, r_{Q}^{2} = frac{Q^{2}G}{4piepsilon_{0} c^{4}}

如果去掉紅色部分 (或者等價地,假設電荷 Q=0),那麽 RN 度規將變成著名的Schwarzschild 度規,愛因斯坦引力場方程的第一個解析解。如果綠色部分也等於0 (或者等價地,質量 M=0),Schwarzschild 度規空間將變成平直的閔可夫斯基空間,亦即狹義相對論的幾何承載/描述,這時廣義相對論 (引力理論) 就回到了牛頓萬有引力。鑒於上麵綠色部分 (質量M所對應的) 和紅色部分 (電荷所對應的) 符號總是相反,所以電荷紅色部分,亦即魯所理解的電荷-質量之間的作用力永遠是斥力,嗬嗬。

又跑遠了,回到議題。大家曉得,自從電磁學集大成者、永垂不朽的麥克斯韋將電力和磁力統一在麥克斯韋方程組後,將自然界不同的作用力統一在一個理論之中就一直是物理學家們孜孜以求的,包括愛因斯坦在內,而且愛因斯坦是這方麵的急先鋒。愛因斯坦在他的好友兼大學同學格羅斯曼的幫助下完成了廣義相對論的表述後,就著手建立一種理論去統一引力 (也就是愛因斯坦的廣義相對論理論)和電磁相互作用,這也是他老人家以後的主要工作。在當時這兩種相互作用是人們最為熟知的,而且牛頓萬有引力和庫侖定律公式是非常的相似,相似得令人發指---除了電荷有正負但是質量沒有之外。而且這兩種力還是自然界僅有的長程力 (強相互作用和弱相互作用在非微觀尺度就迅速消失變成0了),所以如果四種作用力要先被統一,也基本上應該是電磁力和引力先得到統一,對不對?可能愛因斯坦當初也是這麽認為的。

 結果大家都知道,人類曆史上最俱智慧之一的愛因斯坦沒能完成這個工作----其實不光是沒有完成,簡直是連架子都沒搭好,以失敗告終。這位不世的天才晚年悲哀地歎道,我沒法完成統一場論這項工作。愛因斯坦本人是什麽人?他身邊都有些什麽人?如果他願意,他能讓普林斯頓高等研究院研究數學的幾位糟老頭子當他的助手。那幾位幾位糟老頭子是站在塔尖上的不世天才。我相信那是愛因斯坦一生最孤獨最憔悴的時刻。那份孤獨寂寞,是不是比菊齋裏最俱文采最能昭顯一步三歎甚至一步四歎的詩詞更能摧肝斷腸。
 
嗬嗬樓上既然有人提到楊振寧問是不是現在活著的最牛的人,是不是比殘疾的天才霍金更牛,俺這裏就順便說幾句。俺不也是說了是在胡掰麽:)說楊是現在全世界活著的、聲望和貢獻最大的物理學家,應該是靠譜的。據我個人看法,現在就物理成就而言唯一能和楊振寧相提並論的,也許隻有美國的蓋爾曼 (Gell-Mann)。楊相對而言較年輕,而且長壽,上世紀成就超出楊振寧的,例如愛因斯坦,狄拉克、薛定愕等,本來就屈指可數,可惜他們基本上都作古了。
 
論物理成就霍金當然不能和楊振寧比,說霍金超過楊的,那是說外行話。當然,拋開物理成就,若隻論個人天賦,那就是見仁見智的問題。
 
當然,若論天賦,不少人的天賦在楊之上,例如普林斯頓的威頓 Witten,這個猶太人不是一般的天才,其才可追前輩 Pauli 泡利和 Landau 朗道。但是區別是 Witten 生在物理學沒什麽事情可做的年代,所以 Witten 更像個 Mathematician。
 
楊聰明,數學功底很厲害 (這是李政道不如的地方),而且不墨守成規,他在好幾個重要領域都作出了開拓性的成就。他的缺點也非常明顯:淺嚐輒止,沒有在他某個領域做出更進一步更深刻的成績,否則啊,楊在上世紀的地位,即使不說一人之下萬人之上 (這個一人自然是愛因斯坦,沒人能和他比肩的),也至少能和狄拉克、薛定愕等相提並論。
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閱讀 ()評論 (8)
評論
紫色王家 回複 悄悄話 這個...不得不說 tjkcb 是老楊的頭號粉絲:)
tjkcb 回複 悄悄話 Wow! 非常有洞察力:“楊聰明,數學功底很厲害 (這是李政道不如的地方),而且不墨守成規,他在好幾個重要領域都作出了開拓性的成就。他的缺點也非常明顯:淺嚐輒止,沒有在他某個領域做出更進一步更深刻的成績,否則啊,楊在上世紀的地位,即使不說一人之下萬人之上 (這個一人自然是愛因斯坦,沒人能和他比肩的),也至少能和狄拉克、薛定愕等相提並論。” 楊的文學功底也很厲害:if he had not been a Nobel laureate in physics, he would have been a Nobel laureate in literature.
臥看明河 回複 悄悄話 哈哈,俺連外圍都沒進過~~
寫得好,繼續發~~
紫色王家 回複 悄悄話 不敢,我是道聽途說聽來的,你才是圈子內的人。
臥看明河 回複 悄悄話 你十分了得!那個人是Shaw.
紫色王家 回複 悄悄話 沒有,那是誰啊?我隻知道 Pauli,可能還有位叫做 Shaw 的,更早的時候提出過這個概念 (至於是不是完全和 Yang 一樣,就不知道了,但是數學結構應該是一樣的)。Shaw 好像發表過其結果,Pauli 很保守,好像隻見於私人通信。
臥看明河 回複 悄悄話 有沒有聽說過有一位年輕的劍橋天才學生,和楊同時提出了規範理論,卻怯於輩分,沒有發表?
臥看明河 回複 悄悄話 漸入佳境了
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