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第十六章 PANGU

    彭罗斯站在他心爱的黑板前,凝视着前方,黑板上写满了公式,也布满了尘埃,他静静地望着这些几个世纪以来没有任何修改的公式,他知道希望渺茫。

    他办公室落的地窗可以俯瞰着王国最大的加速器PANGU的全貌。PANGU环绕地球赤道的同步轨道,加速器的周长有二十六万五千公里,是人类有史以来最大的粒子加速器,这项吞金巨兽足足花了一百年的时间进行建设。期间的建设也遭遇了各种不测,所幸的是最终还是坚持下来了。

    它环绕着地球,看上去如同给地球套上了一个巨大的银色戒指,让地球有了属于自己的星环,成为了行星界的指环王。这项史诗级别的工程,一方面是人类航天工程的极致体现,另一方面也是人类为了突破基础科学发展的天花板而做的最后的努力。

    人类建设如此庞大的粒子加速器,试图获取高能,通过更高能量依靠蛮力轰开微观的底层世界。打开夸克禁闭一探究竟。为了完成困扰人类几个世纪的难题:大统一理论提供现实的观察数据。

    是的,大统一理论集合了人类最顶尖智慧,历经四百年的努力之下,仍是一地鸡毛。

    “彭老,第1313次对撞的数据出来了,分析结果显示:偏离度小于3sigema,没有新粒子的特征数据,没有新发现。”

    智能助理将数据导入至彭罗斯的办公室内,办公室的整个空间变得色彩斑斓起来,粒子对撞之后全息图景浮现在空中:数个如细丝般的三维轨迹在空间内如花朵一般展开,每个轨迹上的尽头上挂着一组组数据。这些数据反应的是质子对撞后所砸出粒子的各项指标,这些指标正如粒子们的指纹一样,是他们自身存在的证明。数据随着轨道的时空变化而变换,如一个个小生命一般地跳动着,呈现在彭罗斯面前。

    彭罗斯面无表情地扫过,这幅图景他已经看了上千次,任何一处细小的变化他都能敏锐的察觉出来,确实没有任何新鲜东西。他背过身缓缓的走向窗台,站在窗边,望着脚底的这具庞然大物在虚空中闪闪发光,看着如此巨大宛若神器的PANGU,心中不禁感叹,难道神器也无法进入吗?这个世界必须存在人类永远无法抵达的地方吗?是神划定的禁区吗?

    “让我一个人待一会。”彭罗斯摆了摆手,示意助手退去。

    已经两百年了!

    无数次不知疲倦的对撞,已经记不清消耗了多少能量和资源,人类像一群疯狂的原始人,像蚂蚁一样一点点搭起巨无霸的攻城乌尔班大炮,猛烈地撞击微观世界那高耸入云的城墙,在墙外疯狂地呼喊着:“让我们进去!让我们进去!”但无论怎么撞击,撞击多少次,这堵城墙不仅纹丝未动,甚至表面连一丝裂纹也没有,坚固得让人绝望。

    从古至今,人类对世界的最基本构成的探索和构想一直没有停下脚步。远古时代,东方的先哲把世界本源归纳为金木水火土几种最简单的基本元素,五行相生相克,构成万事万物的结构关系和运动形式。而古希腊哲学家德谟克利特提出了原子论的思想,认为万物的本原是原子和虚空。原子是一种最后的不可分割的物质微粒,它的基本属性是“充实性“,每个原子都是毫无空隙的。虚空的性质是空旷,原子得以在其间活动。

    无论何种思想,远古先哲们一致认为世界的本源是简单的,用一种或者几种最“基本”加上几条简单的规则既能实现万事万物。世间万物如此纷繁复杂最终归源于极简的构架,或许只有人类才能拥有如此深度的思考。

    当史前20世纪人类打开科学的大门,证明了这样的先哲思想令人惊叹。汤姆生第一次发现电子,卢瑟福提出原子的核式结构,继而发现了光子,并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子,所以把它们叫“基本粒子”。这些基本粒子构成了上百种元素分子,而元素分子向上继续搭建眼花缭乱的物质世界。

    但科学大门一旦打开,这样的探索不会停止。逐渐人类很惊讶地发现了数以百计的不由质子、中子、电子组成的新粒子;又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。从史前20世纪后半期起,人们在对宇宙射线的研究中陆续发现了一些新的粒子。发现了正电子、μ子、K介子和介子。。。。人类索性就将“基本”二字去掉,统称为粒子。

    事情变得越来越复杂,人类已经不再满足于发现这么多的粒子,实在是太多了!先哲思想告诉人类,这里不是终点,一定还有更基本的粒子没有被发现。既然无法自然状态下发现更“基本”的,于是人类发明了粒子对撞机,向微观世界,向世界本源前进的神器。通过将粒子不断不断的加速赋予高能,将其加速至接近光速,然后两个粒子对撞,用蛮力将粒子的内部轰开。

    这一撞不要紧,结果撞出个新世界!

    通过一次次的对撞,人类发现微观世界像动物园一般的纷繁复杂,各种各样千奇百怪的粒子被撞出来,根据特征来看多达百种,让人大跌眼镜。世界本源这么杂乱吗?就像人类掀开了微观世界的床单,对着床底一探究竟,结果去发现藏着有瓜子壳、有玻璃弹珠、有猫调走的毛绒玩具。。。。。。一大堆的垃圾!但理论物理学家们如获至宝,他们扒拉扒拉这堆垃圾,拿着放大镜,细心的分辨和归类,像一位家政大师一样,一点一点在这堆垃圾中找到了规律。终于经过几代物理学家辛勤努力,最终建起了沿用至今的粒子标准模型(StandardModel):一种微观粒子的收纳格子。

    按照这种分类,世界上所有的基本粒子本质上只有两种,即费米子和玻色子。这两种粒子以史前两位科学家的名字来命名。

    本质上而言:费米子是粒子,构成物质的基本子,比如,电子、强子、中微子等等

    而玻色子则力子,传递力的基本子,比如光子、胶子等等

    在这个粒子标准模型之下,按照属性、正反、种类这样的分类原则整整齐齐地分成六十多种基本子,这些格子里的基本子各司其职,构成宏观世界的雄伟宫殿。

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    标准模型似乎是很完善了,但是标准模型不能解释如下的基本事实:

    1、没有引力

    在标准模型之中,虽然可以很完美的构成宇宙组成四大基本作用力之三个,但引力在其中没有位置,格子方方正正的,每个粒子都有自己的位置和规则,难道要为了引力单独再划出一个属于它自己单独的格子吗?引力子?这种做法不仅牵强,而且也没有任何支持这类做法的发现。

    2、神秘的中微子

    无论是核裂变还是核聚变,都会产生大量的中子、中微子和伽马光子(许多中微子的研究就在核反应堆附近进行)。这就是说,物质中有中子、中微子和伽马光子,我们知道,中微子是一种神秘的宇宙粒子,具有不可思议的极强的穿透能力,能够自由地穿过墙壁、山脉、甚至地球与其他行星.物理学家估计,中微子能够自由穿透厚度比地球到太阳的距离还高出几十亿倍的铁板.如果有数光年厚的一个铅做成的壁垒的话,中微子也能从容穿过。

    这就是说,中微子几乎不同物质发生相互作用,中微子既在物质中存在,但一旦离开了物质,又几乎不再同物质发生相互作用.这是为什么?

    既然中微子在物质中存在,那么我们要问:中微子为什么能够在物质中存在?

    换句话说,中微子是被何种粒子的何种作用力囚禁在物质之中的?

    标准模型不能解释,因为标准模型中不包含囚禁中微子的力。

    3、光子

    同样的问题仍然存在,光子既存在于物质中,又几乎不同任何物质产生相互作用,光子只能感受巨大的引力,但是标准模型中不包括引力。即使标准模型中包括引力,对光子来说也没有什么用处,因为已知的物质粒子的静止质量根本不能提供足以囚禁光子的极其巨大的引力,既然光子在物质中存在,那么我们要问:光子为什么能够在物质中存在?换句话说,光子是被何种粒子的何种作用力囚禁在物质之中的?标准模型不能解释,因为标准模型中不包含囚禁光子的力。