《世界存在的本质 15》
构成世间万物的标准粒子的本质究竟是什么?其实,没有人能给出一个令人信服的回答。我们可以有一个数学模型,用时空中的场函数描述这些粒子。它们也具有一定的电荷,自旋,色荷等量子数和特定的味和质量(或者说能量)。但是,任何进一层次的描述都有可能是错误的。就我们现有的认知,这已是道可道,非常道的境地。尽管如此,我还是相信这种说法:标准粒子是宇宙时空的能量涨落。我们的宇宙的原始状态是无,或者称为真空态和基态。但是真空态仍然具有能量。宇宙某处的能量扰动就会形成该处的时空扭曲,也就是激发出一个粒子。这就是无中生有,空化为色的过程。这个粒子可以是可观察到的真实粒子,也可以是各种相互作用中的玻色交换粒子,比如胶子,虚光子,虚W玻色子。它们在瞬息间产生或者消灭,不被观察到。
在现代量子观里,空间的最小单元由普朗克长度决定。更小的空间没有物理意义。普朗克长度只有质子半径的一百万亿亿分之一。这意谓着在质子尺度以内完全可能有空间扭曲的存在,可能有下一层次的更基本的粒子。但是这种粒子的能量远远超过我们现在和将来许多年里加速器能够达到的能量。当然,我们也无法知道它们相互作用的性质。对这些粒子的观察是个不现实的事情。现代理论还认为这种时空的扭曲是一段弦或者一个圈。我很难想象超微观里有这般精细的结构。这些理论甚至有些滑稽。我们通过原子和分子结构来理解日常生活里的见到的弦和圈。而这些弦论和圈论又告诉我们基本粒子是一些弦和圈。如果粒子有弦和圈的结构,我们势必要解释弦和圈的组成部分又是什么。为了将引力统一到量子理论里,弦论需要将四维空间扩展到十一维。历史上,卡鲁扎和克莱因做过类似的尝试。最后这个五维空间的理论被抛弃。一个物理理论必须是可实证和可证伪的。
总之,宇宙中的能量涨落,形成时空的扭曲,产生出粒子,由粒子再构成物质。我们的世界只是宇宙的一个形态,一个表象。世界并不存在所谓的质。
两千年前的希腊作家普鲁塔克留下一个悖论。希腊神话中的大英雄忒修斯从克里特岛凯旋归来。他的船作为纪念保留在雅典。为维护这艘船,雅典人用新的木板换掉不断破损腐烂的旧木板。问题是,当忒修斯的船的所有木板换过一遍后,这船还是原来的船吗?一个循乎逻辑的回答是,整体由部分组成。如果部分已经不是以前的部分,整体也就不再是以前的整体。更换掉木板的船不是原来的船。但是这个回答有些独断和草率。我们知道忒修斯的船是一个原子的集合。它时时刻刻不停地和环境交换原子。我们不能说今天的忒修斯的船已经不是昨天的那艘船。忒修斯的船里一个原子里的一个质子里的夸克不断地改变色荷。我们不能说这个质子已经不是原来的质子。这些是自然的过程。更换木板是否改变问题的本质?生命体同时具有自然的从有序到无序和以新换旧的新阵代谢过程。人体肝细胞大概存活一百五十天,就要被更换。人体血细胞和皮肤细胞的寿命更短。我们不能说半年后再见面的老朋友变成一个新人,需要重新认识。
忒修斯之船的悖论其实是我们认知上的问题。这个世界不存在忒修斯的船。当我们界定一个事物时,所指的是一个粒子的集合,是世界的一个局域形态。当这个局域形态具有一定相对的稳定性和连续性时,这个事物就是可以被指定。稳定性和连续性由我们的感知,也就是我们和事物的相互作用来确定。无论忒修斯的船是否损伤腐败,是否换过木板,只要由我们的视觉(光学作用),触觉(电磁作用),嗅觉与味觉(化学分子交换作用),和驾驭的感觉(力学作用)确定下来,忒修斯的船就是原来的船。如果我的一块方糖里的一个氢原子,甚至所有的氢原子都换成氘原子,它仍然是那一块甜味的白色方糖,同样会融化在咖啡里。
事物总是在变化。事物的相对稳定状态都有一定的能量范围。一个钟表经受不起加速器里粒子的轰击。接下来我们可以探索一下我们世界的至大者宇宙自创生以来在非常条件下的不同状态和演变。
--写于2022年8月6日(图片来自网络)