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第七百四十九章 強核力與電弱理論的統一1(第1頁)

在物理學界為一位偉大的學者逝去而感到悲傷的時候。

另一邊,金陵。

紫金山腳下的别墅群中,徐川正将自己關在書房中,潛心研究着強弱電三力在數學上的統一。

希格斯教授寄給他的手稿中,有一些以前他沒有看過,也未曾想到過的思路和方向。

沿着這些點走下去,不說一定就能統一強電,但在這條路上再次前行一段距離,應該是沒有什麼太多的問題的。

到目前為止,人類認識到的自然界中的基本相互作用力有4種。

分别是引力,電磁力,弱力和強力。

這種四種力的作用強度千差萬别,作用範圍也不一樣。

如果以量綱為一的耦合常數來表示力的大小,強力的耦合常數是電磁力的100倍,是弱力的10?倍,和引力相比更達到了天文數字103?倍。

引力和電磁力都是長程力,而弱力和強力是短程力,分别在10ˉ1?m和10ˉ1?m的距離内發生作用。

雖然這四種力的性質迥然不同,但它們在物理上都用場論描述,它們的統一自然也是在場論描述方法上的統一。

在量子場論裡,和電磁相互作用一樣,把質子與中子約束在原子核内的強力和在核子中引起β衰變過程的弱力都是規範相互作用,它們滿足各自的規範對稱性。

而數學上,四大力都用規範群來描述。因此規範對稱性在尋求自然界中各種相互作用的量子理論和統一力的嘗試中起着重要作用。

進入二十一世紀後後,電弱統一理論和描述強作用的量子色動力學(QCD)一起構成了粒子物理的标準模型。

從粒子物理上來說,标準模型可以說是物理學史上最成功的理論。

不過相對的,标準模型也有很多的不足。

最大的缺陷,那自然是它的創立者之一溫伯格指出的:“标準模型無法統一引力,它對于引力的描寫,存在着難以克服的數學障礙。”

不過對于當今物理學界來說,這一點其實是可以暫時抛開來不談的。

很簡單,因為引力的本質是什麼,這是一個說了上百年也沒有說清楚的問題,至今物理學界都沒能對引力的本質給出一個準确的答案。

目前來說,物理學界主流的解釋觀點是愛因斯坦提出來的:引力的本質是時空彎曲。

而除此之外,還有牛頓提出來的萬有引力,以及量子力學中的引力是由于兩個粒子交換引力子導緻的等觀點。

但引力的本質至今是什麼,仍然沒有一個準确的答案。

所以在沒有具體化引力的本質之前,想要将其統一到标準模型裡面,或者說建立一個新的模型将引力統一進去,是一件不可能的事情。

而如果抛開引力這個在數學上存在難以解決的障礙後,标準模型中最大的缺陷,那自然就輪到了強核力與弱核力、電磁力的統一了。

在這方面,标準模型已經給出了物理上的答案。

電弱統一理論與量子色動力學在标準模型中合并為一,通過規範場論将費米子跟玻色子配對起來,用以描述費米子之間的力。

簡單的來說,規範玻色子的規範變換是可以準确地利用一個稱為“規範群”的酉群去描述。

而強相互作用的規範群是SU(3),而電弱作用的規範群是SU(2)×U(1)。所以标準模型亦被稱為SU(3)×SU(2)×U(1)。

但遺憾的是,即便是量子理論将強核力與電弱理論統一到了一起,在數學上如何完成這份工作依舊是一件可望而不可及的想法。

.......

作為一名物理學家,徐川對于強核力與電弱理論統一的研究,兩輩子都沒有停止過。

而即便是這樣,即便是他早已經站在了物理學界的巅峰,對于如同統一這兩者依舊沒有太多的想法。

這輩子學習的數學雖然一度帶給他了繁多的榮耀,也解決了不少的問題,比如霍奇猜想、NS方程這些千禧年難題,但對于突破自己曾經在物理學前沿上的邊界,似乎并沒有太大的幫助的感覺。

這讓他這兩年在研究三力統一的時候,一度産生了數學在這方面似乎并沒有多大用處的感覺,有些懷疑頂尖的數學到底能夠在實驗之前幫助自己找到一條真正的路。

這種想法在最近兩年的時光中一直充斥在他腦海中,也是他在完成了楊-米爾斯存在性和質量間隙難題後一直都沒怎麼重新踏入數學領域的原因之一。

這種話如果說出去,或許會被人批死,也有可能會有更多的人覺得他在炫耀。

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