第746章 强核力与电弱理论的统一(1)
在物理学界为一位伟大的学者逝去而感到悲伤的时候。
另一边,金陵。
紫金山脚下的别墅群中,徐川正将自己关在书房中,潜心研究着强弱电三力在数学上的统一。
希格斯教授寄给他的手稿中,有一些以前他没有看过,也未曾想到过的思路和方向。
沿着这些点走下去,不说一定就能统一强电,但在这条路上再次前行一段距离,应该是没有什么太多的问题的。
到目前为止,人类认识到的自然界中的基本相互作用力有 4种。
分别是引力,电磁力,弱力和强力。
这种四种力的作用强度千差万别,作用范围也不一样。
如果以量纲为一的耦合常数来表示力的大小,强力的耦合常数是电磁力的 100倍,是弱力的10倍,和引力相比更达到了天文数字10倍。
引力和电磁力都是长程力,而弱力和强力是短程力,分别在10m和 10m的距离内发生作用。
虽然这四种力的性质迥然不同,但它们在物理上都用场论描述,它们的统一自然也是在场论描述方法上的统一。
在量子场论里,和电磁相互作用一样,把质子与中子约束在原子核内的强力和在核子中引起b衰变过程的弱力都是规范相互作用,它们满足各自的规范对称性。
而数学上,四大力都用规范群来描述。因此规范对称性在寻求自然界中各种相互作用的量子理论和统一力的尝试中起着重要作用。
进入二十一世纪后后,电弱统一理论和描述强作用的量子色动力学(qcd)一起构成了粒子物理的标准模型。
从粒子物理上来说,标准模型可以说是物理学史上最成功的理论。
不过相对的,标准模型也有很多的不足。
最大的缺陷,那自然是它的创立者之一温伯格指出的:“标准模型无法统一引力,它对于引力的描写,存在着难以克服的数学障碍。”
不过对于当今物理学界来说,这一点其实是可以暂时抛开来不谈的。
很简单,因为引力的本质是什么,这是一个说了上百年也没有说清楚的问题,至今物理学界都没能对引力的本质给出一个准确的答案。
目前来说,物理学界主流的解释观点是爱因斯坦提出来的:引力的本质是时空弯曲。
而除此之外,还有牛顿提出来的万有引力,以及量子力学中的引力是由于两个粒子交换引力子导致的等观点。
但引力的本质至今是什么,仍然没有一个准确的答案。
所以在没有具体化引力的本质之前,想要将其统一到标准模型里面,或者说建立一个新的模型将引力统一进去,是一件不可能的事情。
而如果抛开引力这个在数学上存在难以解决的障碍后,标准模型中最大的缺陷,那自然就轮到了强核力与弱核力、电磁力的统一了。
在这方面,标准模型已经给出了物理上的答案。
电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一,通过规范场论将费米子跟玻色子配对起来,用以描述费米子之间的力。
简单的来说,规范玻色子的规范变换是可以准确地利用一个称为“规范群”的酉群去描述。
而强相互作用的规范群是su(3),而电弱作用的规范群是su(2)xu(1)。所以标准模型亦被称为su(3)xsu(2)xu(1)。
但遗憾的是,即便是量子理论将强核力与电弱理论统一到了一起,在数学上如何完成这份工作依旧是一件可望而不可及的想法。
作为一名物理学家,徐川对于强核力与电弱理论统一的研究,两辈子都没有停止过。
而即便是这样,即便是他早已经站在了物理学界的巅峰,对于如同统一这两者依旧没有太多的想法。
这辈子学习的数学虽然一度带给他了繁多的荣耀,也解决了不少的问题,比如霍奇猜想、ns方程这些千禧年难题,但对于突破自己曾经在物理学前沿上的边界,似乎并没有太大的帮助的感觉。
这让他这两年在研究三力统一的时候,一度产生了数学在这方面似乎并没有多大用处的感觉,有些怀疑顶尖的数学到底能够在实验之前帮助自己找到一条真正的路。
这种想法在最近两年的时光中一直充斥在他脑海中,也是他在完成了杨-米尔斯存在性和质量间隙难题后一直都没怎么重新踏入数学领域的原因之一。
这种话如果说出去,或许会被人批死,也有可能会有更多的人觉得他在炫耀。
毕竟在杨-米尔斯存在性和质量间隙难题后,他可是干掉了弱黎曼猜想这个解析数论中最顶尖的难题。
不过真实的情况的确是他脑海中的想法一样,弱黎曼猜想的研究其实是在研究爱因斯坦罗森桥的过程中意外得到的灵感而已。
而他之所以想研究爱因斯坦罗森桥,不仅仅是因为时空洞这一概念吸引人,更是因为他想证明自己当初的选择没有错。
数学,在顶尖物理的研究上,有着突破性的帮助。
现在,他或许可以回答这个答案了!
书房中,徐川盯着眼前的稿纸,嘴里在不自觉的轻声念叨着。
“众所周知,在量子场论里,力的强度依赖于力的媒介粒子的质量和耦合常数。而质量来自对称性的自发破缺;耦合常数则是出现在理论基本方程中的数,刻画了媒介粒子在反应中被发射和吸收的强度.”
“从电弱对称性破却的能级来看,超对称提供了一个可以描述费米子和玻色子的框架。它在通常的四维时空上附加另外的四维超空间用以容纳费米子奇异的几何性质。”
“那么强核力在破缺的时候,其关键就在于夸克的自由渐进上。”
“.”
记忆中那些对他而言不可能忘却的知识在这一刻汇聚成一道道小小的溪流,沿着物理的高地朝着最终的雄关汇聚而去,一点一滴的聚聚在城墙之下,冲荡这座物理学大厦的圣地。
就在徐川闭关研究强核力与电弱理论统一的时候,第三天,一则电话打到了他的手机上。
虽然对某个问题进行研究的时候,他的手机会调整成工作模式,进而屏蔽掉绝大部分人的来电。
不过考虑到一些紧急情况,还是有一些亲友是安置在白名单里面的。
对于这些亲友来说,只要连续拨打两次电话,那么来电则会通过工作模式的审核,进入他视线。
随手拾起了放在书桌角落边的手机,徐川看了一眼来电显示,电话是爱德华.威腾打过来的。
“喂,导师,有什么事吗?”