希格斯玻色子被稱(chēng)為“上帝粒子”實(shí)在有些誤導。1993年,美國物理學(xué)家Leon Lederman寫(xiě)了一本關(guān)于希格斯玻色子的書(shū)。在書(shū)中,他稱(chēng)希格斯玻色子為“上帝討厭的粒子”(The Goddamn Particle)。一個(gè)編輯建議他用“上帝粒子”會(huì )更吸引讀者。從此,“上帝粒子”就成了希格斯玻色子的代名詞,使這個(gè)本來(lái)是“否定上帝創(chuàng )世”的粒子賦予了“上帝創(chuàng )世”的內涵。
為什么Lederman原來(lái)稱(chēng)它為“上帝討厭的粒子”呢?這涉及到我們的物質(zhì)世界是怎么來(lái)的問(wèn)題。宗教認為是上帝創(chuàng )造的,科學(xué)認為是宇宙大爆炸釋放出大量的能量和基本粒子在四種物理作用力下產(chǎn)生的??茖W(xué)要說(shuō)服宗教就得拿出證據,證明我們的物質(zhì)世界是宇宙大爆炸產(chǎn)生的,而不是上帝創(chuàng )造的。
多年來(lái),理論物理學(xué)家一直在開(kāi)發(fā)多種理論論證他們的觀(guān)點(diǎn),再用各種手段試圖驗證這些理論的正確性。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家們不斷的提高著(zhù)他們驗證理論的能力。今天,在法國瑞士交界處,位于地下100米深,27公里長(cháng)的大型強子對撞機(LEH)讓科學(xué)家可以模擬宇宙大爆炸的情形,可以在模擬實(shí)驗中驗證物質(zhì)是不是從宇宙大爆炸中“無(wú)中生有”的。如果被驗證,就可以證明:我們周?chē)氖澜缇强梢员徽J識的,其規律均是可以被人類(lèi)掌握,服務(wù)于人類(lèi)的。人類(lèi)不應該把自己的認知能力封閉在宗教的神秘里或寄托在虛無(wú)的上帝身上。
那么,為什么希格斯玻色子被認為是上述終極問(wèn)題研究中決定性的一環(huán)呢?讓我們簡(jiǎn)單回顧一下理論物理學(xué)家開(kāi)發(fā)的各種理論,有關(guān)概念和發(fā)展史。
四種作用力:物理學(xué)家公認宇宙有四種作用力,即引力,電磁力,強力和弱力。引力和電磁力是我們日常生活可見(jiàn)的,如蘋(píng)果掉到地上是引力作用,我們用的電是電磁力作用產(chǎn)生。但是,我們日常生活中不能感應到強力和弱力。它們是微觀(guān)世界,即在基本粒子水平觀(guān)測到的力。引力在宏觀(guān)世界是重要的作用力,到了基本粒子水平,就微不足道了。所以,當研究微觀(guān)世界的量子力學(xué)與描述宏觀(guān)世界的引力理論相矛盾時(shí),科學(xué)家們在微觀(guān)研究中有時(shí)選擇忽略引力,只考慮另外三種力。
基本粒子:我們從中學(xué)課本中懂得物質(zhì)由分子組成,分子由原子組成,原子由夸克(也稱(chēng)強子,包括中子,質(zhì)子,,等)和輕子(包括電子,μ輕子,,等)組成??淇撕洼p子統稱(chēng)為基本粒子,意思是它們是組成物質(zhì)的最基本的東西。在強子之間的相互作用力主要是比電磁力要強的強力??淇撕洼p子還具有一種比電磁力要弱的作用力---弱力。四種作用力作用于基本粒子,使它們有了質(zhì)量。有質(zhì)量才產(chǎn)生引力,才有宇宙中的元素、天體和孕育出我們的生命。這是科學(xué)家對物質(zhì)世界產(chǎn)生的解釋。
宇宙組成:物理學(xué)家認為宇宙組成有4%是我們可見(jiàn)的物質(zhì)世界,73%是暗能量,23%是暗物質(zhì)。宇宙組成的這些部分是如何產(chǎn)生的,它們都是什么,有哪些特質(zhì),,,等是物理學(xué)家研究的課題。在研究中,科學(xué)家發(fā)現描述微觀(guān)世界的電磁力,強力和弱力的量子力學(xué)和描述宏觀(guān)引力的廣義相對論在根本上有沖突,而且不可能兩者都正確。因此,從愛(ài)因斯坦開(kāi)始,科學(xué)家們就在努力建立“大統一場(chǎng)理論”,即能夠把微觀(guān)的三種作用力(電磁力,強力,弱力)和宏觀(guān)上的引力統一起來(lái)的一種理論。
從上世紀到今天,理論物理學(xué)家們就此提出了三個(gè)主要理論:標準模型理論、超對稱(chēng)理論、弦理論(包括超弦理論和 M-理論)。
標準模型理論:是由六個(gè)科學(xué)家小組在上世紀60年代提出來(lái)的。這個(gè)理論體系綜合了電磁力,弱力和強力,從理論上計算出宇宙大爆炸可能產(chǎn)生62種基本粒子。從那時(shí)起到今天,已有61種粒子已經(jīng)被實(shí)驗證實(shí)存在,只有希格斯玻色子懸而未決。而希格斯玻色子又是其他基本粒子的質(zhì)量之源,因為質(zhì)量是其他基本粒子與希格斯玻色子碰撞的結果。沒(méi)有希格斯玻色子,就無(wú)法完成這個(gè)模型中“從無(wú)到有”的物質(zhì)產(chǎn)生過(guò)程。
希格斯玻色子是1964年英國物理學(xué)家Higgs(希格斯)提出來(lái)的。希格斯為了解決英國物理學(xué)家Goldstone模型中出現的零質(zhì)量,零自旋粒子的問(wèn)題,提出了希格斯機制:基本粒子本身無(wú)所謂質(zhì)量,質(zhì)量是基本粒子與希格斯玻色子相互作用的結果。當時(shí),他寫(xiě)了兩篇論文論證這個(gè)機制,但沒(méi)有引起人們的重視;他的第二篇論文甚至被歐洲《物理快報》雜志退回,理由是這與粒子理論無(wú)關(guān)。1967年,場(chǎng)論的重量級人物---美國物理學(xué)家Weinberg(溫伯格)用希格斯機制使規范粒子獲得質(zhì)量,并和其他科學(xué)家一起確立了弱力和電磁力統一規范模型(簡(jiǎn)稱(chēng)為弱電統一規范模型),希格斯機制在現代粒子物理學(xué)中的重要地位才開(kāi)始被認識。
超對稱(chēng)理論:是1966年由日本物理學(xué)家為彌補上述標準模型的不足提出來(lái)的。1974年,Wess和Zumino將它運用到了四維時(shí)空中。但是從它提出到現在幾十年來(lái),人們卻沒(méi)有發(fā)現任何存在超對稱(chēng)粒子的驗證。倫敦的Nash教授說(shuō):【我們至今未能找到任何直接或間接的證據證明這一理論,這說(shuō)明要麼我們對這樣理論的理解不全面,要么它的本質(zhì)和我們所想還存在差異,再或者就是這種粒子根本就不存在?!侩m然沒(méi)有發(fā)現超對稱(chēng)粒子,但是超對稱(chēng)理論可以巧妙地用于解決高能物理中一些棘手的問(wèn)題,今天在所有物理學(xué)前沿領(lǐng)域都可以看到超對稱(chēng)理論的影子。打個(gè)比喻,就像在地球上我們可以看到三維(上下左右前后),卻看不到時(shí)間,但我們知道時(shí)間是存在的??茖W(xué)家認為超對稱(chēng)粒子也許有點(diǎn)兒像時(shí)間。
弦理論:其雛形是由意大利理論物理學(xué)家Veneziano在1968年提出的,后來(lái)被美國理論物理學(xué)家Susskind發(fā)展成玻色弦理論,后來(lái)又成為弦理論。它完全不同于其他兩種理論,它認為我們迄今觀(guān)察到的粒子都是一段能量弦線(xiàn)。像我們聽(tīng)到二胡弦震動(dòng)帶來(lái)美妙的音樂(lè )一樣,能量弦不同的振動(dòng)頻率和形狀讓我們觀(guān)察到不同的粒子。弦理論有兩次革命性飛躍。第一次飛躍是統一了量子力學(xué)和廣義相對論,第二次是1990年美國理論物理學(xué)家Witten提出了M-理論,統一了五種不同的弦理論和十一維超引力。
標準模型理論和超對稱(chēng)理論依據的是“粒子模型”,無(wú)法把引力用到其模型里,無(wú)法解決物理學(xué)界最關(guān)心的如何統一微觀(guān)的量子力和宏觀(guān)引力的問(wèn)題。因此,只能解釋占宇宙組成4%的物質(zhì)世界,無(wú)法解釋更多的宇宙組成部分。弦理論依據的是“波動(dòng)模型”,它研究的“弦”包括點(diǎn)狀,膜狀物體,更高維空間,平行世界。弦理論把引力、電磁力、弱力、強力四種力統一在一起,能解釋更多的宇宙組成,最有可能成為物理學(xué)家夢(mèng)寐以求的“大統一理論”。這就是為什么霍金喜歡弦理論。在弦理論里沒(méi)有希格斯玻色子,霍金先打賭不存在希格斯玻色子,后輸掉了這個(gè)賭。但這并不否定弦理論的存在,只意味著(zhù)“在條條大道通羅馬”的假設下,有一條道有障礙,科學(xué)會(huì )在新發(fā)現的基礎上繼續前進(jìn)。
像超對稱(chēng)理論一樣,弦理論誕生幾十年來(lái),沒(méi)有得到實(shí)驗驗證。弦理論能不能成功地解釋基于所有已知作用力和物質(zhì)所組成的宇宙,以及應用到宇宙“黑洞”、宇宙“大爆炸”等需要同時(shí)用量子力學(xué)與廣義相對論的極端情況,但這還是個(gè)未知數。主要原因之一是目前還沒(méi)有人能夠對弦理論有足夠的了解或做出正確的預測。其次,弦理論研究的是量子力的高能量范圍,需要更強的高速粒子加速器。對于第一個(gè)原因,《優(yōu)美的宇宙》一書(shū)的作者----美國物理學(xué)家Greene說(shuō)這需要愛(ài)因斯坦那樣能夠帶來(lái)飛躍的人,需要像Witten教授那樣有洞察力的人,需要有能力從山頂往下看的人。
這個(gè)人在哪里呢?這些人在哪里呢?筆者認為,在中國人體科學(xué)和量子物理學(xué)的結合之處,在人體科學(xué)這個(gè)“珠穆朗瑪峰”(錢(qián)學(xué)森語(yǔ))的登山群體中。為什么這么說(shuō)呢?
【弦理論確信至少需要十個(gè)維度才能建立一個(gè)理論框架,讓引力與量子力學(xué)互相兼容。弦理論科學(xué)家假定,宇宙中所有粒子都被局限在一個(gè)四維的膜宇宙中,而膜宇宙又漂浮在一個(gè)更高維度的體宇宙里。在四維的膜宇宙里,有幾種特殊的粒子可以從膜宇宙中穿入穿出,最出眾的就是引力子和惰性中微子。(百度百科)】
下面是90年代一位道家氣功大家的話(huà):【道家不是道教,,,道家的宇宙觀(guān)是對三維物質(zhì)世界和宇宙的認識,,,空間的概念從三維空間擴展到四至九維陰性(不可視)感應空間,最后歸到零維空間。道家思想中的下三界是一至三維空間,存在著(zhù)氣,光,物;中三界是四至六維空間,存在著(zhù)人,魂,智;上三界是七至九維空間,即是慧、靈、天的空間。突破上三界,就進(jìn)入零維空間,即空界,無(wú)極靜的狀態(tài)?!窟@與弦理論說(shuō)的十維空間有著(zhù)驚人的相似之處。這位道家氣功大家不可能在90年代懂得Witten教授1990年才發(fā)展出的M-理論,可見(jiàn)中國道家思想是一種非宗教的先進(jìn)科學(xué)思想。
而且中國道家不光有理論,還有能夠實(shí)踐其理論的技術(shù)與手段。下面是另一段道家修養的話(huà):【入靜有許多不同的層次,,,一層入靜時(shí),可以聽(tīng)到心臟血液的流動(dòng);二層入靜時(shí),宇宙都靜下來(lái)了,天沒(méi)有光和亮;,,,九層入靜時(shí),亮中生慧;到了十層入靜時(shí),就是智慧都停下來(lái)了,宇宙一片安詳,言語(yǔ)不能形容。十層靜歸零,零就是宇宙形成以前的狀態(tài),即沒(méi)有任何振動(dòng),沒(méi)有任何干擾,各種的波動(dòng)雖仍存在,但我們的意識已完全脫離波動(dòng)的干擾,意識進(jìn)入極靜狀態(tài)。,,看到宇宙開(kāi)始衍化,看到五行相生的過(guò)程,看到宇宙的孕育過(guò)程?!?br>
如果中國的科學(xué)家和氣功家們能夠沿著(zhù)錢(qián)學(xué)森院士提出的【解放思想,勇于實(shí)踐,科學(xué)考察,去偽存真,重新認識氣功】,能夠同心協(xié)力,不計名利,不計恩怨前嫌,共同努力攀登人體科學(xué)的“珠峰”,中國將在世界科學(xué)進(jìn)步中發(fā)揮領(lǐng)軍作用。中國將會(huì )為緩慢前進(jìn)的現代物理學(xué)提供飛躍所需的催化劑,為人類(lèi)對宇宙認知的飛躍提供推進(jìn)的燃料,中國將會(huì )是下一個(gè)愛(ài)因斯坦的誕生地!
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