走進不科學 第六百三十章 歷史 飛啊飛啊飛（上）

    「矢量的規範玻色子？」

    聽到徐雲的這句話。墨子閣 www.mozige.com

    原本就將注意力放在徐雲身上的趙忠堯等人，不由下意識的齊齊一愣，眼下浮現出了一抹茫然。

    這是啥意思？

    眾所周知。

    物理學中按照大分類劃分可以分出兩種基本粒子，也就是所謂的費米子和玻色子。

    其中費米子是遵循費米-狄拉克統計的粒子，包括電子、質子、中子等等。

    費米子有半整數自旋，符合泡利不相容原理，即同一量子態上不能有兩個或以上的費米子。

    玻色子則是遵循玻色-愛因斯坦統計的粒子，包括光子、w玻色子、z玻色子、希格斯玻色子等，它們是構成力的基本粒子。

    玻色子有整數自旋，不受泡利不相容原理的限制，多個玻色子可以處於同一量子態上。

    當然了。

    在如今這個物理學的早期時代，科學界對於這兩種粒子的認知還遠遠沒有後世那麼完善。

    其中費米子的了解相對要深一點，畢竟質子中子這些微粒已經被發現有些年了，甚至直接或者間接誕生過不少諾貝爾獎。

    但玻色子就要淺很多了。

    玻色子這個概念最早由狄拉克所提出，當時他為了紀念印度物理學者薩特延德拉·納特·玻色的貢獻，便給這種粒子取了個玻色子的名字。

    這個時代對玻色子最典型的認知就是光子，然後就僅此而已了。

    沒錯，後續就沒了。

    因此當徐雲提出了後，趙忠堯等人非但沒有絲毫恍然大悟，反倒有些懵逼。

    過了片刻。

    趙忠堯與一旁的胡寧彼此對視了一眼，略微組織了一番語言，對徐雲問道：

    「小韓，你說的這矢量規範玻色子到底是個啥意思？」

    「難道說除了矢量玻色子外，還有標量玻色子？」

    徐雲朝他點了點頭，肯定道：

    「沒錯。」

    趙忠堯頓時皺起了眉頭，不過他並沒有打斷徐雲的節奏。

    根據他過去這段與徐雲打交道所積累的經驗。

    徐雲這人雖然經常拋出一些語不驚人死不休的概念，但這些概念無論多麼超乎現有的認知，徐雲都會對它們做出一個比較詳盡的解釋，幾乎從未出現過拋概念但不給原理的情況。

    這也是為啥基地這麼多專家會這麼快接納徐雲的原因——搞理論的語出驚人不是啥大問題，只要能給出合理的解釋就行。

    眼下這個時期儀器水平相當原始，理論學家基本上和古代的說客無異，能夠駁辯說服他人的就是頂尖的縱橫家。

    果不其然。

    徐雲這次也沒怎麼賣關子，而是很快拿起筆，在紙上寫下了一道公式；

    ds2=c2dt2??dx2??dy2??dz2=ημνdxμdxν。

    接着徐雲在這道公式下方畫了條線，對趙忠堯說道：

    「趙主任，這是一個標準的閔氏時空的線元，擁有一個rΛ4線性空間，配有號差為+2的閔氏度規ημν。」

    「如果我們做一個假設，即單粒子態的算符只取決於延遲時刻的位置和速度，您能做出so群的不可約么正表示嗎？」

    「」

    趙忠堯聞言思考的了幾秒鐘，很快摸了摸下巴：

    「應該可以。」

    上輩子是洛倫茲的同學應該都知道。

    自由場情景下洛倫茲變換不改變場的形式，矩陣d決定了場的變換方式，所以只要考慮群的性質就可以了。

    而w又是小群，對於有質量粒子場想要做出so群的不可約么正表示，只要考慮右邊的湮滅算符就行。

    這種計算對於趙忠堯這樣的大佬來說並不算什麼難題，因此很快趙忠堯便寫下了對應的步驟：

    「先從動量算符入手，p^=??i??」

    「當湮滅算符作用在基態上時得到零，即a??ψa=0，因子??2??w可以約掉」

    「然後再做出無量綱化的共軛復振幅算符，它的時間演化就是乘上eiwt相位變化」

    十多分鐘後。

    趙忠堯輕輕放下筆，露出了一道若有所思的表情：

    「咦諧振子居然有兩個解析解？」

    隨後他又看向了一旁同時在計算的胡寧和朱洪元二人，問道：

    「老胡，洪元同志，你們的結果呢？」

    胡寧朝他揚了揚手中的算紙：

    「我也是兩個解。」

    朱洪元的答案同樣簡潔：

    「我也是。」

    見此情形，老郭不由眯了眯眼睛。

    他所計算的是so和so群的粒子數算符，雖然前置條件是單粒子態的算符只取決於延遲時刻的位置和速度，但這個假設其實和現實幾乎無異。

    而根據計算結果顯示。

    這個模型在數學上具備兩個解析解，對應的是量子所述的玻色子規範場。

    其中一個解析解對應的自旋為1，另一個解析解對應的自旋則為0。

    而自旋為零在場論中對應的便是

    標量概念。

    這其實很好理解。

    量子場論中使用的的自然單位進行計算，真空中的光速c=約化普朗克常數??=1，時空坐標x===，偏微分算符??====

    狹義相對論的能量動量關係式是e??=p??+??，讓能量e用能量算符i??/??t替換，動量p用動量算符??i▽替換，就可以得到-????/??t??=-▽??+??，即▽??-????/??t??-??=0

    讓它兩邊作用在波函數Ψ上得Ψ=0，這就是大名鼎鼎的克萊因-戈登場方程。

    算符????在洛倫茲變換下是四維標量，即??『??=????靜質量的平方??是常數。

    要使克萊因-戈登場方程具有洛倫茲變換的協變，即將方程Ψ=0時空坐標進行洛倫茲變換後得到的Ψ『=0形式不變，唯一要求就是洛倫茲時空坐標變換後的波函數Ψ『=Ψ就達到目的了，這樣的場叫標量場。

    如果讓洛倫茲變換特殊一點，保持時間不變，而在空間中旋轉，這樣旋轉後的波函數Ψ『=expΨ。

    這就是說在時間t不變的情況下，波函數Ψ的空間坐標矢量x在角動量s方向旋轉無窮小α角後變成矢量x『。

    而波函數Ψ變成expΨ=Ψ『，並且Ψ=Ψ『。

    唯一的辦法就是讓自旋角動量s=0，這說明克萊因-戈登場方程描述的場粒子自旋為零。

    非常簡單，也非常好理解。

    換而言之

    玻色子確實如同徐雲所說的那樣，可以分成標量玻色子和矢量玻色子。

    「」

    過了片刻。

    趙忠堯胸口微微起伏了兩下，整個人深吸一口氣，平復好心緒後繼續看向了王淦昌手中的第三方報告。

    如果考慮到矢量玻色子的影響

    那顆強子的末態位異常就不難解釋了：

    強子也是一種典型的複合粒子，內部存在一種矢量規範玻色子的結構完全稱得上合理——這也是朱洪元他們歸納的『元強子』的一種嘛。

    某種意義上來說，這個解釋甚至有點索然無味？

    不過趙忠堯卻沒有因為這個索然無味的解釋而感到無趣，此時他的好奇心反倒出奇的有些旺盛：

    「小韓，你說的標量玻色子到底是個什麼情況？」

    上頭提及過。

    趙忠堯在徐雲引導下計算出來的解析解有兩個，分別對應矢量玻色子和標量玻色子。

    其中矢量玻色子雖然有些出乎趙忠堯現有的認知，但它本身卻屬於得知真相後可以理解的範疇。

    畢竟量子場論中有個概念叫做規範對稱性，也就是規範場論。

    規範場論的典型代表就是光子，也就是最少在電磁相互作用中是成立的。

    如今規範玻色子拓展到弱力或者強力，趨勢上還算正常。

    好比你平時追一本網絡，原本那個作者玩的都是實時的梗，發生事件不是今天就是昨天，大家都在調侃。

    結果某次突然發現作者玩的梗沒時效性了，發生的時間超過了三天，那麼讀者自然就會懷疑這個作者有了三天以上的存稿。

    而規範玻色子呢，就相當於作者承認自己手上有七天的稿子。

    這個時間跨度比三天要多，但趨勢性上倒也不難接受。

    但標量玻色子就有些超乎讀者們的邏輯接受範圍了——它就相當於作者說自己手上有二十萬存稿，讀者不吐槽電信詐騙都算是夠意思了

    眼下的趙忠堯就屬於這麼個情況，他是真想不出一個每天四千字的作者是怎麼有二十萬稿子的

    不過他對面的徐雲表情卻很平靜，在決定踹出這一jio後他便沒怎麼遲疑了：

    「趙主任，不知道您對玻色子的認知是怎麼樣的？」

    「我對玻色子的認知？」

    聽到徐雲的反問，趙忠堯先是微微一怔，旋即便答道：

    「當然是傳遞力的粒子了，類似於兩個人扔皮球，規範玻色子就是那個皮球。」

    徐雲輕輕點了點頭，沒有評價趙忠堯這番話的對與否，而是繼續說道：

    「既然如此趙主任，您是否想過一個問題呢？」

    趙忠堯看了他一眼：

    「什麼問題？」

    徐雲豎起了一根手指：

    「力的傳遞有媒介也就皮球，那麼丟皮球的人的質量又是從哪裏來的？」

    「質量？」

    趙忠堯重複了一遍這個詞，數秒鐘後，整個人瞳孔頓時狠狠一縮！

    質量。

    這是粒子領域中一個很重要的屬性。

    在宏觀世界裏，所有的宏觀物體都是由原子構成的，原子是由原子核和核外電子構成的。

    相對於原子核的質量，電子的質量可以是忽略不計的。

    所對於宏觀物質而言，它們的質量可以認為都集中在原子核上。

    但微觀領域卻不一樣。

    例如原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子構成的，質子和中子之內又有「元強子」，這些微粒之間力的傳遞已經有了相關描述，但質量的賦予機制卻依舊空白一片。

    而質量又不可能憑空出現，因此這種機制一直以來都是一個非常前沿的理論探討區間。

    不過遺憾的是無論國內還是國際上，都從未有人能夠拿出一套合理的解釋。

    但眼下看來

    徐雲引導趙忠堯推導出的這種標量玻色子，莫非就具備這種可能性？

    隨後徐雲想了想，雙手手掌在面前比劃了一塊區域，說道：

    「趙主任，您應該知道，在相對論量子理論中，因為能量極高，所以粒子的產生和湮滅可認為是必然現象。」

    「這個現象導致了系統粒子數不守恆，因此引入了有無窮多自由度的場作為量子化的起點。」

    「當時考慮一種滿足相對論協變性的復標量場，於是便要求場的拉氏量儘可能簡單，也就是說復標量場乘以因子exp後其拉氏量不變。」

    「然後仿照愛因斯坦提出廣義相對論的思想，把拉氏量中的導數寫成協變導數，就得到了新拉氏量——這樣做的後果就是必然引入一個矢量場。」

    「這個矢量場在相應的規範限制下，最簡單的模型就是電磁場。」

    這一次，趙忠堯身邊的陸光達先一步點了點頭。

    徐雲的這番話他並不算陌生，當初他的好友楊振寧就是基於這個思路得到的楊米爾斯場。

    不過這個時代的楊米爾斯場和電磁場一樣沒有質量，不能描述短程相互作用。

    接着徐雲掃了眼陸光達，繼續說道：

    「眾所周知，楊米爾斯場存在有一個很大的弊端，那就是這個模型不存在質量——所以楊老咳咳，楊振寧先生當初獲得諾獎的成就並非楊米爾斯場，而是宇稱不守恆。」

    「但另一方面，如果引入某個全新的思路楊米爾斯場卻可以成為一個非常完美的理論與數學基地。」

    徐雲話音剛落。

    陸光達便忍不住咽了口唾沫，迫不及待的問道：

    「什麼思路？」

    徐雲沉默了幾秒鐘：

    「考慮簡併真空。」

    註：

    明天開始加更，一直加到月底，平均每天要8374字，算起起來8400好說了