2014年11月10日星期一

孙明羌:爱因斯坦不知道电子的结构



2012年7月4日,核子研究中心(CERN)在瑞士日内瓦召开发布会,宣布他们在大型强子对撞机中探测到了与希格斯玻色子特性一致的新粒子。



2013年3月14日,欧洲核子研究组织发文证实这一新粒子是希格斯玻色子(上帝粒子)。


2013年10月8日,已经84岁的彼得.希格斯(Peter Higgs)教授因为其50年前提出的预测“上帝粒子”存在的理论而获得诺贝尔物理奖。


在粒子物理学里,标准模型是一种被广泛接受的框架,可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。


希格斯玻色子(Higgs boson)是标准模型预言 存在的一种基本粒子,是一种玻色子,自旋为零,不带电荷、色荷,非常不稳定,在生成后会立刻衰变。


理论物理学认为,在宇宙大爆炸之后希格斯场和与之相对应的粒子形成了一种看不见的力,而它赋予其它基本粒子以质量的属性。


如果粒子没有质量便可以在宇宙中以光速前进,而无法产生生命,所以希格斯玻色子被认为是解释宇宙起源的最关键的拼图碎片,也被诺贝尔奖得主李德曼(Leon Lederman)称为“上帝粒子”。


我们眼睛看到的这个世界是由分子构成的,分子又是由不同的原子构成的,原子是由电子和原子核构成的。比原子核更微观的粒子是质子和中子,质子和中子又由夸克构成。比夸克更微观的是中微子。


在原子层面,科学 家对原子核的内部结构研究得很透彻,但是,对电子的内部结构就研究得不那么深入了。迄今为止,科学家也没有说清电子到底是由什么构成的,也不了解电子的基本结构。


也就是说,即使是大名鼎鼎的爱因斯坦,也不知道、不清楚电子的结构到底是什么。


这一现象简直让人匪夷所思。任何一名中学毕业生都会自认为对电子这一概念很熟悉,但是包括爱因斯坦在内的科学家没有人能说清楚电子的内部结构,而人类社会已探究到希格斯玻色子的存在,这或许说明科学是一个“跛子”。


创立广义相对论之后,爱因斯坦开始把主要精力放在了建立“统一场论”的研究上,“统一场论”的基本思想是:藉助一个方程式来描述电磁力、引力和核子力三种基本力之间的相互关系。


现在无从得知爱因斯坦最终有没有成功发现“统一场论”的基本方程式。2003年,有媒体披露,爱因斯坦临终前将其最新科学专著的手稿付诸一炬,其灰烬被他的亲人连同他的骨灰一道埋入地下。


有人认为,可能正是在“统一场论”这一领域的突然发现,促使爱因斯坦毁掉了自己的研究成果。


1943年,曾进行了一次试验。战争中的军事专家们想建立高强度电磁场,希望藉助这种电磁场将光束推到一边,从而实现目标对人和雷达的“隐形”。爱因斯坦作为这一领域最权威的理论家,被授命进行相关的计算。


当时,安装了“隐形发生器”(应该是能产生高强度磁场的设备)的“爱尔德里奇”号在试验开始后,便从人们的视野中和雷达屏幕上消失,就好像是完全消失在另一维空间,过了一会军舰才重新出现。试验取得了成功。


但是,试验结束后舰上的官兵都有点神经错乱,结果令人极为震惊:一些人好像“冻僵”了,丧失了现实的时空空间,另一些人则完全“消失”在空中,希望永远不要再出现……


引力属于宏观作用力,电磁力既是宏观作用力,也是微观作用力,核子力是微观作用力。爱因斯坦要建立“统一场论”,想用一个方程式描述三种基本力之间的相互关系,涉及到贯穿宏观时空到微观时空的统一物理规律。利用这一方面的研究成果设计试验,很可能打开连接宏观时空和微观时空的时空通道,或者是打乱不同时空的相互组合秩序。这对于人类来说,显然是极其危险的,“爱尔德里奇”号试验或许正好证明了这一点。


爱因斯坦在不了解电子结构的情况下,通过纯数学的方法推导“统一场论”基本方程式,他很可能对推导结果所代表的确切物理意义无从判断。这样一来,任何“统一场论”的研究成果,都带有某种巨大的不可预知性危险,在其被利用来造福人类之前,很可能就在一场盲人骑瞎马式的试验中,把人类时空拖入一个万劫不复的境地。


神秘的电子内部结构或许正是人类更深刻了解时空特性的科学研究之门。

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