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说到高能粒子对撞击，说到了标准模型都被验证的差不多了，还有什么搞头呢？ 杨振宁说了，高能物理对撞机已经过气了，需要研究别的了。那么大概是个什么回事呢?量子物理与高能物理啥关系?爱因斯坦与这些有关系吗?相对论难道不需要对撞击吗？杨老说的数学之美要干什么呢? 其实吧，这个太深奥了，若干本大部头也说不明白，不读3个博士后你是搞不清楚的。读了呢，也未必搞得清楚。但就一个量子物理就够一般人头大的了。 （1）一个个的小颗粒：粒子粒子：这个最直观，就是分子、原子、电子、质子、中子，都是实实在在的存在的东西，是组成我们这个世界的硬件，就像沙子一样。 粒子，世界的组成 （2）小颗粒的不同状态：量子这个就玄乎了，很多人说不清楚这个是啥，与粒子有啥区别。好吧，你可以把它理解为一个概念，或者说是物理实在粒子的一种状态，一种性质。只不过，可以不是一个粒子的状态，而是可以涉及一对粒子，或一堆粒子的一种状态。 量子态 打个比方说，我们有两个双胞胎同学，一模一样的“双胞胎”，课堂上一个在睡觉，一个在听课。每个同学又是一个人，“人”对应了一个“粒子”。 当我们说，一个粒子的量子态时呢，是指这位同学在课堂上同时可以睡觉，也可以听课，处于模棱两可的状态，叫量子态，你只有问他个问题，才能确定他到底听课了没有，这个叫观测导致的量子坍缩。 “双胞胎”呢这个概念也可以对应于“量子”，一个“量子对”可以对应一对“双胞胎”。就是说，两个不同地方的粒子还可以像双胞胎一样存在，就是说同时在睡觉，或同时在听课，这个太神奇了。 所以呢，如果没有人，也就没有双胞胎了。为什么要有量子这个概念呢，因为实验发现，一个粒子一会儿是波，一会儿是粒子。就是说一个同学同时在睡觉，同时在听课。也可以像双胞胎一样的存在。 于是，我们只能发明一个“量子”这样的概念来说明，解释单个粒子具有这样的物理现象，以及，两个粒子像双胞胎一样形成“量子纠缠”。 奇特的量子特性 这样，就发展出来了一套理论，量子力学、量子场论，可以解释很多物理现象，电磁力，强弱相互用等等吧。包括标准模型，也逃不脱量子场论的范畴，来说明我们可以有多少种粒子。甚至可以解释狭义相对论。 所以呢，量子也可以看作是一种数学模型，用来解释量子的奇怪物理现象的，但他本身呢，也确实对应一些奇怪的粒子性质。 这是不是就齐活了呢？可惜，不是。 （3）用来盛小颗粒的弹力布：引力场注意，是时候引出爱因斯坦了，但其实，爱因斯坦先是提出了狭义相对论，后来才有波尔等人发现的量子理论。好在，量子场论与狭义相对论兼容，至少说明，狭义相对论在微观世界还没有被驳倒。 但爱因斯坦牛的是，还有一套广义相对论，这个就是“引力”的理论。这个广义相对论是个啥，前面说了，我们有：粒子，以及作为粒子状态的量子。那么，广义相对论就是为大家造了一口锅，就是引力场，而这口锅呢，是一块绷紧的弹力布做的锅，在这口锅里，粒子就像玻璃滚珠一样转动，质量大的珠子会压出坑，形成了引力场。要是珠子蹦一下，这块绷紧的弹力布就会颤一颤，远处的珠子也会跟着动两下，这就是引力波。 这么看来，爱因斯坦是真牛了，但这对量子学派却不是好消息，因为，标准模型里没有“引力”，解释不了引力场。换句话说，到目前为止，最牛的还是爱因斯坦，我的狭义相对论跟你的量子场论兼容，我的广义相对论，你量子场论却解释不了，这真是，无话可说了。 （4）弹力布上的弹力纤维：弦但，一统江湖，江湖一统，大牛总是想用一个模型统一所有，也就是想把量子、引力、作用都统一到一个模型里来，就好比用一个模型把锅，弹力布，珠子，珠子的性质都包括了。爱因斯坦晚年一直致力于此，可惜，没有啥成果。 这时候就轮到弦论出场了，好吧，这个事其实就是，你看，锅是一个维度、布是一个维度、珠子是一个维度、珠子的性质又是一个维度、他们之间怎么联系起来，再添加一些维度，是这样，这样，然后这样，又多了若干个维度。 原来呢，爱因斯坦用黎曼几何建立了引力场理论。这个黎曼几何呢，就是研究弹力布的几何，后来演化为微分几何。微分几何呢，就是把几何的东西变成代数、微积分一样的形式来研究了。这样呢，引力场里的空间呢，就变成了弦了、薄膜。就像一块布上的一根根布纤维一样，而粒子，你大概可以把它看做是搅在一起的线团。这样呢，就把布、粒子、统一在一个模型中啦，这也就是为啥微分几何大师丘成桐也参与最近的杨振宁大决战其中的原因了。 弦的世界我不懂 总之呢，这就是个一锅烩的东西了，超出了人类的理解极限，根本就无法理解了，就不说了。 杨老对弦论也似乎敬而远之了，因此，才说了，还缺少一个数学之美，你不能把事情搞得太复杂了，数学之美就是简洁，一针见血。那么，大型对撞机跟弦有关系吗？天晓得，咱是不动了。 其实，你说这个大一统理论是不是有点偏执，有点钻牛角了，你说，锅就是锅，布就是布，珠子就是珠子，只不过碰巧放到你这块布上了，你非要统一起来说，这个是不是有点为了什么而为了的意思呢，好吧，你牛，墙都不扶舅服你。 |
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