走進不科學 第454章 截然不同的結果（上）

    第454章 截然不同的結果（上）

    算術台上。樂筆趣 m.lebiqu.com

    看着面前兩個內容完全相同的通解。

    在欣喜於一個難題突破的同時，徐雲心中也再次浮現出了一絲感慨。

    他想到了一個多星期前，發生在錦屏地深實驗室的那件事兒。

    當時諸多院士組成的復驗組同樣遇到了一個非常要命的問題，在w-玻色子的能級精度上卡了殼。

    結果在眾人苦思無果的情況下。

    年逾百歲的王老站了出來。

    他提出了用j粒子優化的方案，順利解決了這個難題，這才有了後來的一系列事情。

    今時今日。

    楊老的這次出場，和王老何其相似？

    同樣年逾百歲，同樣狀態不佳，同樣一擊直達關鍵點

    「家有一老，如有一寶啊」

    徐雲深深嘆了口氣，轉頭與對面的周紹平對視了一眼。

    二人都從彼此的眼中，看出了一道想法：

    一定不能浪費楊老的這番心血！

    說句可能不太好聽但卻很真實的話。

    對於楊老這種年齡的長者而言，這種準確涵蓋具體流程的方案，消耗的就是他的壽命！

    想到這裏。

    徐雲再次拿起筆，飛快的進行起了下一步計算。

    眼下隨着楊老的這個提點，徐雲和周紹平所踏出的第一步已經只剩下了計算問題。

    畢竟楊老給出的可是通解。

    通解二字關看字面意思，就不難理解它的用途。

    所以很快。

    徐雲根據能量算符 e^=itφ及自由場為能量的本徵函數，得到一個全新的『態』。

    這個『態』是指『冥王星』粒子確實存在的情況下，系統在真空狀態前的基底態。

    這涉及到了粒子物理.或者說量子力學中非常重要的一個模型。

    也就是能量是量子化的，在這模型中有一個算符，叫做nk。

    它表示模型有nk個波數為k的粒子——沒錯，nk個k，而不是n個k。

    根據徐雲他們得出的通解不難看出。

    當nk=0時。

    系統中一個粒子都沒有，但是它的能量卻並不為0，波函數也不為0。

    這就是真空系統，所以「真空」的能量並不為0。

    沒錯。

    這就是赫赫有名的真空零點能的理論雛形，不過還需要補充虛粒子之類的概念，和眼下的情況無關，因此便暫且帶過不表。

    總而言之。

    徐雲得到的這個態，就是一個存在『冥王星』粒子的系統轉換成真空之前的態。

    這種態的通解算符，叫做佔有數算符，擁有一個歸一化因子。

    這個歸一化因子，就是徐雲和周紹平此番要找的一個核心數據。

    用一個不太嚴謹但很好理解的例子來形容就是

    我們想要在平面上描述定位一個點，最簡單也是最合適的方法，就是用xy軸來表達它的位置。

    也就是（4，2）或者（8，3）等等。

    而歸一化因子，就相當於是其中的x軸坐標。

    鎖定了歸一化因子，剩下的環節自然就是找y軸坐標了。

    兩個「坐標」一旦全部找到，那麼就可以鎖定那個最終目標。

    當然了。

    實際上的歸一化因子是一個概率分佈的描述方式，涉及到了組合學，此處也不多贅述。

    「x軸坐標啊」

    媒體直播區內，陳姍姍重複了一遍這個詞，有些好奇的對張晗問道：

    「張博士，如果把那個佔有數算符看做x軸坐標的話，那麼還需要的y軸坐標又是什麼呢？」

    張晗想了想，解釋道：

    「徐博士和周院士計算出來的那個態位於特定的位形空間，相關內容可見曾謹言先生的《量子力學教程》第二版第8章8.2，具體是在第151頁。」

    「所以除了佔有數算符外，他們必須要計算出一個經過偶數次置換的模量平方算符。」

    陳珊珊眨了眨眼：

    「模量平方算符？」

    張晗肯定的點了點頭：

    「是的。」

    與此同時。

    台下一直在關注着徐雲進度的陸朝陽，也在紙上寫下了模量平方算符這幾個字，並且畫了個圈。

    沒錯。

    在計算出佔有數算符後。

    徐雲和周紹平的下一個環節，就是得把『冥王星』粒子的模量平方算符給計算出來。

    或者準確點說就是.

    角動量。

    上輩子是粒子的同學應該知道。

    談論某個粒子的性質，其實就是在談論這個粒子的場的拉氏量有什麼樣的特徵。

    這樣一來呢。

    就可以把粒子性質分為兩種：

    靠拉氏量就能體現出的特徵，以及由相互作用體現出的粒子特徵。

    其中通過相互作用才能體現出的粒子性質有很多了，比如最具代表性的就是電荷這個概念。

    所謂的電荷，其實就是復場的u(1)對稱性導出的諾特荷。

    當考慮u(1)對稱性的定域化，就要引入某個無質量矢量場來與這個復場相互作用。

    如果這個無質量矢量場是電磁場，則上述的諾特荷就被詮釋為了電荷。

    至於自由粒子拉氏量能直接體現出的粒子性質就比較少了，攏共只有兩種。

    一是粒子的質量，這由拉氏量中Φ項的系數給出。

    二是粒子的自旋，這可以由拉氏量在空間轉動變換下的諾特流給出。

    對於『冥王星』微粒來說。

    目前包括徐雲和威騰在內，沒人任何人能夠計算出它粒子的質量——因為信息不足。

    但自旋就不一樣了。

    粒子物理裏頭有句爛大街的話，就是自旋是粒子的內稟屬性。

    內稟是個啥意思呢？

    在電視劇里警察審訊一個人的時候，大家應該多多少少都聽過這樣一句話：

    「xxx，你的秉性其實是不壞的，只是缺乏正確的引導罷了，進去以後好好改造，爭取出來做個好人。」

    這句話里的秉性其實和粒子的內稟在某些程度上是一樣的，屬於『先天』的屬性，誕生之初不會以環境為轉移。

    比如一個寫小說的鴿子，雖然他欠了幾十上百章更新，但他自身的秉性其實並不壞，只是有些懶罷了。

    當然了。

    這只是一個比喻。

    實際上粒子的內稟性質非常複雜，涉及到了規範對稱性。

    比如徐雲身邊那位胖乎乎的尼瑪——這裏再解釋一下，這位的名字真叫尼瑪，英文名為nima arkani-hamed。

    在數年前，尼瑪曾經說過一句很有名的話：

    3不等於2，這就是規範對稱性，2不大於3，這就是內稟。

    總而言之。

    就像球面這種二維面其實並不依賴嵌入到三維空間裏，所以曲率就是其內稟屬性一樣，模量平方算符也是一個可以用數學計算出來的內稟屬性。

    只要確定了模量平方算符，再加上之前的佔有數算符，就能鎖定『冥王星』粒子的概率位置。

    或者準確點說。

    這是數學上的概率位置，能不能捕捉到就需要實際操作了。

    要是玉皇老兒在自家地界不準備給西方的上帝面子的話，威騰到頭來竹籃打水一場空也說不定。

    「小徐。」

    在確定好準備計算模量平方算符後，周紹平沉吟片刻，對徐雲說道：

    「這樣，球坐標基矢對各坐標變量的導數交給你來做，沒問題吧？」

    徐雲翻了翻文件，快速點點頭：

    「沒問題。」

    說完他頓了頓，猶豫片刻，又補充了一句：

    「周院士，要不徑向和角向分解也交給我來吧？」

    徐雲的這番話不是逞強，也不是搶戲，而是有些擔心周紹平的身體。

    雖然周紹平比楊老要年輕一輪，但年紀也奔着90去了，今天前前後後還忙活了這麼久，體力和精力的損耗其實是很大的。

    他這個25歲的年輕人此時都有些疲憊，周紹平的情況肯定要更糟糕，只是一直強撐着罷了。

    實際上不僅僅是周紹平。

    現場除了尼瑪這個五十歲的「年輕人」，剩下的希格斯、特胡夫特、波利亞科夫都是八十九十歲的人，到了這時候精力的損耗都不低。

    只是眼下這個情況說是分組計算，實質上也可以看做一次無聲的戰場，各人代表的都是各自的國家——例如希格斯身邊的都是英國人，特胡夫特的兩位助理也都是尼德蘭人，波利亞科夫的助理則是毛熊人。

    因此眾人雖累，卻沒人願意先開口退場。

    周紹平顯然也明白這一點，只見他稍加思索，便很快點了點頭：

    「好，那就辛苦你了，小徐。」

    聽聞此言。

    周紹平對面的楊老不由抬起頭，輕輕看了他一眼。

    雖然楊老前半生常年待在國外，2003年底才重新回國，與國內的科研派系沒太多糾葛與接觸。

    但周紹平在國際上也頗有名氣，因此他的性格和經歷楊老還是有所耳聞的。

    周紹平早些年有個很喜歡的學生，天資極佳，大二的時候就被已經當選院士的周紹平收做了弟子。

    幾年後，那位學生考上研究生，順利的進入了周紹平的項目組。

    結果在某次實驗中。

    周紹平因為一直加班身體欠佳，那位學生便主動提出了為周紹平分擔部分項目的想法，周紹平很自然的同意了。

    結果

    那位學生在某個環節上出現了計算失誤，導致光源因量級過大而超限溢出，造成了設備的嚴重損壞。

    最終整個項目功虧一簣，5000多塊錢的經費打了水漂。

    要知道。

    那可是1983年的五千塊錢。

    同時由於實驗使用的是一代輻射光源，超限後的輻射射線直接穿過了縱向梯度二極磁鐵，導致四位最近的研究人員遭到了輻射，出現了嚴重的熱輻射燒傷現象。

    其中一人在三年後去世，一人肺部出現了極其嚴重的後遺症，一人雙目失明。

    沒錯。

    這就是發生在懷柔基地的那次意外，也是華夏高能物理史上相當慘重的一次實驗事故。

    而那位雙目失明的工作人員，正是周紹平的學生黃武祥。

    自那之後。

    周紹平平日裏雖然樂呵呵的不發脾氣，但在研究上卻有個很古怪的堅持：

    凡是已經劃定好的任務，他絕不會交給別人去做。

    這個習慣周紹平保持了整整40年，沒想到在今天他居然.

    破例了？

    是因為體力不支？

    楊老掃了眼周紹平，心中輕輕搖了搖頭。

    不太像。

    雖然周紹平看起來確實有點疲憊，但無論是臉色還是計算效率，都遠遠沒有到『撐不下去』這種程度。

    而既然不是體力原因，那麼答案就只有一個了——

    周紹平遇到了可以真正信賴的後輩，這股信心之強，硬生生蓋過了心中的那道夢魘。

    想到這裏。

    楊老又悄悄看了眼身邊的徐雲，臉上的表情有些微妙。

    周紹平、章公定、侯星遠、王老.哦，還有楊老本人。

    不知不覺中。

    這個年輕人已經與如此多老一輩院士有過接觸，並且得到了他們的承認與幫助，被一位又一位老院士載予厚望。

    縱觀整個華夏科學界的年輕一代，徐雲是唯一一人。

    不過很有意思的是.

    他本人似乎並沒意識到這一點？

    其實如果徐雲能追更到這一章的話，他或許能透過文字內容了解到楊老心中所想。

    但遺憾的是，他並沒有這個能力。

    所以此時他的心思壓根就沒去考慮什麼期待或者信任，而是一心投放到了數據的計算上。

    畢竟這是最後的boss了。

    有着狄利克雷的加持，徐雲的腦海顯得一片清明。

    唰唰唰——

    大量的公式隨着筆尖的移動，一個接一個的出現在了算紙上。

    模量平方算符中同時含有位置算符與動量算符，二者存在一種很精確的對易關係。

    如果是通過現象測得的微粒，推導起來其實是很容易的，套模板就行了。

    但問題是『冥王星』粒子並沒有被捕捉過，所以推導過程就非常麻煩了。

    而徐雲這次準備的切入點是

    龐加萊群。

    因為龐加萊群有個很特殊的地方：

    它的表示可以完全由其迷向子群及誘導表示決定。

    藉助 poincare群萬有覆蓋的小群在自旋空間上的表示，即可得到該萬有覆蓋在希爾伯特空間上的不可約么正表示，即誘導表示。

    不同的迷向子群給出不同的誘導表示，對應不同的單粒子態。

    即粒子的不可約么正表示，是完全由時空的基本對稱性決定了的，不會有其他因素干擾。

    嗯，上面這段話是標準的漢字和人話。

    過了片刻。

    徐雲在密級的計算內容下方，寫下了算符 l^z本徵值為 m的本徵態：

    l^+ψm=cψm+1

    同時[l^z，l^+]=l^+可得 l^zl^+=l^++l^+l^z=l^+(1+l^z)，所以可見 l^+相當於一個生成算符， l^相當於一個湮滅算符。

    它們使得 l^z的本徵值總是依次遞增或遞減整數1，當角動量的模量平方取定且 l^z的最大本徵值為m=l-1時，則必有l^+ψl=0。

    看到這裏。

    可能有部分眾所周同學就感覺有些奇怪了：

    為什麼最大本徵值是m=l-1呢，不應該是等於l嗎？

    原因很簡單。

    因為當角動量的模量平方取定且l為 m的量最大允許值時，本徵值為l+1的態是不存在的。

    由於系統總可以處於軌道角動量為0的狀態，所以0必是分量算符 l^z的一個本徵值。

    而由l^+與l^的行為可知，對於角動量分量算符 l^z，它的相鄰本徵值之間總是相差一個整數1。

    所以分量算符 l^z的本徵值只能為m=0，±1，±2，.±l-1。

    當然了。

    徐雲能夠想到這點，很大部分要歸功於此時他擁有的視野。

    就像威騰他們之前忽略了孤位基矢的畸變一樣，l+1的態並不在常規的校驗範圍里，比它重要的流程還有不少。

    而一旦在這裏計算失誤

    那麼這次的推導.至少周紹平和徐雲代表的科院組的推導，將會徹底功虧一簣。

    解決了這個問題，剩下的就是二元旋量了。

    在這個過程中。

    需要把 s^z的本徵值σ看作是一個變量，則粒子的自旋波函數是σ的函數——此前提及過，冥王星粒子的自旋是半奇數，也就是1/2、3/2或者5/2等等

    因此它的矩陣因素只有一種表現形：

    ξ′1η′2ξ′2η′1=(αδβγ)(ξ1η2ξ2η1)。

    這是兩個二元旋量的組合，是一個在二元旋量空間中的標量。

    寫到這裏。

    徐雲再次翻動了一下之前的數據。

    「果然沒錯.行列式等於1，這就是導致flux取值太大的真正原因。」

    其實在之前的過程中，徐雲一直感覺有一個疑惑沒有被解答：

    那就是在孤點粒子測算中，預期的background是3.2fb^-1——這是他親手檢測出來的數據，並且檢測了不止一次。

    但對應的flux取值卻依舊變大了，雖然現象上看是因為『冥王星』微粒的影響，可空間算符上卻一直沒有一個合適的解釋。

    如今看來

    原因就是因為變換後的行列式等於1。

    也就是它的外部限制條件改變了。

    因為對於非相對論情形，ξ1ξ1+ξ2ξ2的物理意義是在空間中確定的某一點處找到粒子的概率。

    因此ξ1ξ1+ξ2ξ2必須是一個標量，即應有：

    ξ′1ξ′1+ξ′2ξ′2=(uk1ξk)(uk1ξk)+(uk2ξk)(uk2ξk)=ξ1ξ1+ξ2ξ2。

    但對於相對論情形，ξ1ξ1+ξ2ξ2的物理意義不再是在空間中確定的某一點處找到粒子的概率，而是一個四維矢量的時間分量。

    也就是它只有3個獨立的實參量，並且其中一個是固.等等！

    驀然。

    徐雲在紙上行進的筆尖突兀一頓，腦海中冒出了一個有些驚悚的念頭。

    「臥槽，不會是那玩意兒吧？.」

    註：

    外公外婆快出院了，下個月應該可以小爆一波，應該。