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說好的基本粒子結果得到了一個假設 人類微觀世界之路究竟多絕望
- 2023-01-14
琥珀為什麼叫這個名字
曾經的單純
泰勒斯(希臘語:
Θαλής,Thalês
,英語:
Thales
,約公元前
624
年-公元前
546
年),
被
西方思想史稱為
“
科學和哲學之祖
”
。
在西方
他是第一個提出
“
世界的
本原
是什麼?
”
的人。儘管他自己思考的結果,誤認為
“萬物源於水”,但是並不妨礙其提問成為目前仍在不斷探索的主題。
最終哲學界和科學界終於統一地回答了
泰勒斯
:
“
世界的
本原
是
物質。
”
不過描述文字雖然統一了,卻有了兩個絕對極端的外延界定。
哲學對
“物質”的解釋是絕對的宏觀,即在人類的意識之外,獨立存在又能為人的意識所反映的客觀實在。基本上可以理解為在人類的意識之外,所有東西都可以理解物質。
科學對
“物質”的解釋是絕對的微觀,即構成宇宙間一切物體的實物和場。換句話說,物質是構成萬物最基本的東西。
哲學和科學看起來那麼的統一,但又那麼的不可調和。對不起,這裡很可能會冒犯到那些執著於辯解
“哲學也是科學的一種”的人。不過沒辦法,人們對於“物質”之父
泰勒斯
的評價就是把
“
科學和哲學
”分立的。
好吧!從本文標題看。很顯然,本文的重點將駛向
“科學”,準確一點可以說是“物理學”。
既然最基本的東西
“物質”已經定義,那麼大家是不是該各回各家單純的生活下去了。但是對於經常自詡自己為“負熵之物”的地球人類,折騰似乎才剛剛開始。我嚴重懷疑,宇宙產生地球人類這種東西就是覺得世界還不夠混亂。
始亂
公元前
490
~
380
年中的某兩天或一天,希臘哲學家留基伯和德謨克利特(師生關係)分別或同時向“物質”這個本已平靜的湖面扔進了兩顆相同的或者一顆石子,即“物質是某種粒子”。
地球人類的通病是在
“胡亂”定義了某種東西以後,自以為會讓世界看起來更加有序,但殊不知自己正是“熵增”的加速器。就像某些離岸的國度,總是按照自己的意願給大陸的國家們劃分界限,其實質卻是世界的“攪屎棍”。
為了尋找那個預言或者假設中的
“基本粒子”人們開始瘋狂起來,牛頓力學的大廈就是這樣被傾覆的。
既然你們敢提
“物質是某種粒子”,那麼我就對自己再狠一點,提出了“基本粒子(
Elementary particle
)
”——人們
認知
的構成
物質
的最小或
/
及最基本的單位,是組成各種各樣物體的基礎。
至於誰提出的其實並不重要,重要的是
“沒有最狠,只有更狠”這個最基本的行為準則被這個“基本粒子”顛覆了,一句“老子就是最狠的”橫空出世。
“比特幣一出,礦工還會少嗎?”地球人類歷史上最波瀾壯闊、延續至今的“挖礦行為”開始出現。
搶得先機的自然是
“基本粒子”提出者留基伯,第一時間就提出了“原子”即為“基本粒子”,當然他自己在有生之年似乎也沒有打算親眼看看這個“原子”到底是什麼樣。
但是留基伯的學生
——德謨克利特,似乎也隱隱地感覺到老師有什麼不妥的地方。他居然提出了萬物的本原或根本元素是“原子”和“虛空”。或許是因為加入了“虛空”這個概念,為了表達對老師的敬意刻意說明了,原子的根本特性是“充滿和堅實”,即原子內部沒有空隙,是堅固的、不可入的,因而是不可分的。
也不知當時的德謨克利特是不是被人問起了
“雞和蛋”、“蛋有多少”、“蛋怎麼動”、“你能看到蛋”等一系列讓人“蛋疼”的問題。所以乾脆一勞永逸地回答:原子是永恆的、不生不滅的;原子在數量上是無限的;原子處在不斷的運動狀態中,它的唯一的運動形式是“
振動
”
,原子的體積微小,是眼睛看不見的,即不能為感官所知覺,只能透過理性才能認識。
也許正應驗了那句
“話有多狠,臉有多疼”。經過
經過二十幾個世紀的
不斷
“挖礦”,“礦工”們不斷親眼看到了原子。於是
19
世紀初,英國化學家——
J。
道爾頓證實“原子
是一種元素能保持其化學性質的最小單位。
”。但同時又指出“一個原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在
原子核
周圍帶負電的電子。原子核由帶正電的
質子
和電中性的
中子
組成。
”大家有沒有替德謨克利特感到“隔著螢幕都疼”的感覺。
粒子對撞機單臺裝置
粒子對撞機車間
粒子對撞系統施工現場
有多難
其實現在回想起來也不能完全怪留基伯和德謨克利特師徒,想看到確實太難。
有多難?難到大量
“礦工”都放棄了深挖底層而去開挖“平層”。於是各種“原子”紛紛被挖了出來,索性整成了一個“元素週期表”,索性整出了一個分支學科“化學”。
當然,沒有放棄的人最終都整成了
“諾貝爾獎”級別的“大佬”。相當於從“礦工”直接升級成了“礦老闆”。
比如
1661
年,自然哲學家
羅伯特
·
波義耳
出版了《
懷疑的化學家
》(
The Sceptical Chymist
)一書,他認為物質是由不同的
“
微粒
”
或原子自由組合構成的,而並不是由諸如氣、土、火、水等基本元素構成。
被
恩格斯
認為是最早把化學確立為科學的化學家
。
1897
年
,物理學家
約瑟夫
·
湯姆生
(
J。J。Thomsom
)
開始使用
陰極射線
轟擊原子的方法,屬於目前牛得不能再牛的對撞機的鼻祖。
發現了電子以及它的
亞原子
特性,粉碎了一直以來認為原子不可再分的設想。
1909
年,在物理學家
歐內斯特
·
盧瑟福
(
Ernest Rutherford
)的指導下,菲利普
·
倫納德(
P。E。A。Lenard
)用氦離子轟擊金箔。發現有很小一部分離子的偏轉角度遠遠大於使用湯姆生假設所預測值。盧瑟福根據這個金鉑實驗的結果指出:原子中大部分質量和正電荷都集中在位於原子中心的
原子核
當中,電子則像
行星
圍繞太陽一樣圍繞著原子核。帶
正電
的氦離子在穿越原子核附近時,就會被大角度的反射。這就是原子核的核式結構。
1926
年,
“養貓人”
薛定諤
(
Erwin Schrödinger
)使用路易斯
·
德布羅意(
Louis de Broglie
)於
1924
年提出的
波粒二象性
的假說,建立了一個原子的數學模型
,得出
“電子
在數學上不能夠同時得到位置和動量的精確值
”。最終
沃納
·
海森堡
(
Werner Heisenberg
)提出了著名的
測不準原理
,得出了最經典的
“電子雲”原子模型。
1950
年,隨著
粒子加速器
及粒子探測器的發展,科學家們可以研究
高能粒子
間的碰撞。他們發現中子和質子是強子的一種,由更小的
夸克
微粒構成。核物理的標準模型也隨之發展,能夠成功的在亞原子水平解釋整個原子核以及亞原子粒子之間的相互作用。
隨後
“礦工”們對“
高能粒子
間的碰撞
”依賴到什麼程度?據說最新的“正負電子對撞機”建成需要
1000
億人民幣。
當然,效果確實讓人滿意。在
“鐳射冷卻阱”的加持下,“單個原子過於微小,被認為不能夠進行科學研究。”的魔咒被開啟。但是“礦工”們正在向“一個絕望的結果”飛速靠近。
“希格斯場”概念示意圖
最終的寂寞
看來
“色即是空,空即是色”這句話真的比“一生二,二生三,三生萬物”來得高明,至少“礦工界”是這樣認為的。
原子
=1
強子
+
輕子
=2
強子
+
輕子
+
媒介子
=3
質子
+
中子
+
電子
+
媒介子
=4
質子
+
中子
+
電子
+
光子
+
膠子
=5
質子
+
中子
+
電子
+
中微子
+
光子
+
膠子
=6
質子
+
中子
+
介子
+
超子
+
電子
+
中微子
+
μ子
+
τ子
+
光子
+
膠子
=10
……
3
×夸克
+3
×夸克
+3
×夸克
+3
×夸克
+
電子
+
中微子
+
μ子
+
τ子
+
光子
+
膠子
=18
………………………………………………………………
400
種
不是說好只有一種基本粒子嗎?
不,親。據說現在
“礦工界”已經取消“基本粒子”這個概念了。
但是,你真的以為
“一生二,二生三,三生萬物”?
正當
“礦工”們覺得取消“基本粒子”就是萬事大吉,一個意外情況出現。
質子
、
中子
一類複合粒子的質量,只有約
1%
是歸因於將質量賦予
夸克
的希格斯機制
,剩餘的
99%
的質量居然是非粒子的。
也許是本著
“從哪裡跌下去,就要從哪裡爬起來”的精神,乾脆就以建立“
希格斯機制
”的物理學家
彼得
·
希格斯
姓氏為名
,假定了一個遍佈於全宇宙的
量子場
——“希格斯場”,即剩餘的
99%
的質量就都變成了由無形的“希格斯場”賦予。而且透過粒子在“希格斯場”內“
自發對稱性破缺
”,“希格斯場”還能差異性賦予不同粒子的質量。
這就好比對於
“物質本原”的追求始於“假設的、有形的粒子”,終於“假設的、無形的希格斯場”。
本來越來越多的
“基本粒子”已經讓一把鼻涕、一把淚,看著一堆“礦產”,滿頭大汗的“礦工”們心在滴血。結果再告訴他們,挖出來的礦只佔了
1%
,其餘
99%
是什麼我們也不知道。
看來再多的道士念一萬遍
“一生二,二生三,三生萬物”,都比不上一個和尚說一句“色即是空,空即是色”。這幾千年來的辛苦最終都化為了“希格斯場”的寂寞。