理论教育 什么是粒子的本质?探寻我们物质世界的来源

什么是粒子的本质?探寻我们物质世界的来源

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:另外一个未解的重要问题是:粒子的本质是什么。那么,不论是轻子也好,夸克也好,组成这些基本粒子的物质究竟又是什么呢?他们认为粒子不是点状物体,而是一种一维的振动的弦。根据现在的理论,每一个粒子都对应着一个自己的场。这样问题就来了:我们知道粒子是有很多种的,那是否意味着自然界有同样多的场呢?那么,到底是粒子更基本还是场更基本呢?如果这个建议得到证实,那么粒子的本质就变得简单易懂了。

什么是粒子的本质?探寻我们物质世界的来源

另外一个未解的重要问题是:粒子的本质是什么。我们知道世界里许多不同的物质都是由基本粒子组成的,而组成物质的基本粒子又分为两种:一种是轻子,是真正的基本粒子;另一种是重子(包括中子、质子和介子等),实际上是由更基本的粒子(夸克)构成的。那么,不论是轻子也好,夸克也好,组成这些基本粒子的物质究竟又是什么呢?

在今天的粒子物理学里,基本粒子被认为是一种点状物体(point object),它的体积接近于零,往往可以略而不计。那么,这个点状物体的结构是怎样的呢?我们完全不知道。在最近几十年,粒子物理学里出现了一种新的理论,称为“弦理论”(string theory)。他们认为粒子不是点状物体,而是一种一维的振动的弦。但是由于这些“弦”的长度很小,约为10-35米,所以从远处来看,我们看不出它是一条弦,而会以为它是一个点状的物体。

另外,目前的粒子物理学认为,一个粒子就是一个“场”(field)的激发态,因此宇宙中充满了各种场。根据现在的理论,每一个粒子都对应着一个自己的场。例如光子对应着电磁场,电子对应着电子的场(又称为狄拉克场)。同样地,μ子有μ子的场,τ子有τ子的场,每个夸克也对应着各自的场;近年发现的希格斯粒子也有自己的希格斯场(Higgs field)。这样问题就来了:我们知道粒子是有很多种的,那是否意味着自然界有同样多的场呢?为何宇宙有这么多的场?那么,到底是粒子更基本还是场更基本呢?(www.daowen.com)

在本书第六章里,作者建议粒子其实只是真空介质的激发波,不同的粒子只是代表着真空不同的激发模式。如果这个建议得到证实,那么粒子的本质就变得简单易懂了。不过,由于这个建议还很新,目前尚在假说阶段,还需要进一步的理论发展和实验验证。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈