《世界存在的本質 14》

這就是我們對世界構成組成的現代認知。上誇克和下誇克在強相互作用下組合成質子和中子。質子和中子又通過強相互作用的吸引，抵消質子之間的電磁排斥作用，合成不同的原子核和化學元素。原子核由電磁吸引作用束縛電子而形成原子。原子之間的電磁作用促成了分子，以及更大更複雜的物質結構。強相互作用，電磁相互作用和弱相互作用都統一在標準模型裏。可以說，標準模型是現代物理學了不起的成就。雖然它具有優美而又深奧的數學形式，標準模型還隻是一個唯象理論。愛因斯坦的廣義相對論發源於第一性的物理原理。相比之下，標準模型更多的是從觀察出發而在不斷完善的一套物理詮釋理論。

首先，我們認為存在著彌散於整個宇宙的希格斯場。但是我們不知道它的根源。標準模型裏包含有二十多個參數，其中有希格斯玻色子質量，相互作用耦合強度，誇克和輕子的質量，和費米子之間的混合係數等等。這些參數不能從別的物理原理推導出來，隻能由實驗觀測確定。相比較，廣義相對論的場方程隻有三個係數，光速，萬有引力常數，和愛因斯坦宇宙常數。在標準模型裏，粒子的電荷和自旋量子數很一致。但是我們不知道誇克為什麽帶有奇特的分數電荷。我們也不了解標準粒子的質量背後是否有特別的規律。從不到一個電子伏特的中微子到超過一千億電子伏特的頂誇克，粒子質量跨度超過十一個數量級。事實上，同類電粒子的電子和陶子的質量就差十億倍。另外，當我們嚐試著稍微調動這樣參數的數值時，就會得出和我們現實的粒子結構完全不同的結果。這暗示著這些參數之間肯定有現在還未知的聯係。萬有引力至今無法統一在標準模型。這些問題都說明標準模型不可能是終極完備的理論。而且，許多人像狄拉克和費曼一樣認為重整化方法隻是一個權宜之計。

我們生存的世界本來就很奇特。一百多年前，麥克斯韋統一了電磁現象，也很快發現電和磁並不對稱。這個世界有單獨的電荷，但是沒有單獨的磁荷，或者說磁單極子。這是當前物理統一理論的一個基本問題。狄拉克和安德森預言和發現了正電子之後，人們證實了一切粒子和物質都有對應的反粒子和反物質。但是，宇宙中的物質遠遠多於反物質。中微子具有一定的手征性。這意味著所有中微子的自旋方向按左手螺旋指向運動的方向。反中微子則相反，是右旋性。標準模型允許這種中微子特定的手征性。而當中微子具有質量時，中微子中的一部分就會有右旋性。部分的反中微子會有左旋性。但是這種情況並沒有出現過。這也是遺留給標準模型的一個挑戰。還有，我們以後會談到，宇宙裏充滿了無法探測的暗物質和來曆不明的暗能量。普通物質隻占其中的百分之五左右。我們對這個世界了解得遠遠不夠。可以肯定一點，我們生存在一個不完美，對稱破缺的世界。

--寫於2022年8月3日（圖片來自網絡）