原来是这么回事。。。。

戴榕菁

我最近对夸克产生兴趣主要因为看到它提供了又一个非常有意义的证明狭义相对论在理论界制造麻烦的例子。相应地，夸克的运动速度自然就是我最关心的有关夸克的物理量。

目前显然没有人实际测量过夸克的速度，因此我只能去找计算夸克速度的理论。但是，在被物理学界认为是专门为夸克（及胶子）创立的Quantum Chromodynamics (QCD)理论体系内，似乎对夸克的速度没有兴趣，我怎么找也无法从有关QCD的文章中找出如何计算夸克速度的内容。但另一方面，所有谈到夸克速度的文章都煞有介事地说夸克的速度接近光速或基本上就是光速-----反正是比人们一向以为非常接近光速的电子还要快许多。这就让我好奇了：既然你没人测过夸克的速度，而那个负责夸克的QCD又不关心夸克的速度，你们是怎么知道夸克的速度是接近光速的呢？

经过这几天的千辛万苦总算搞出点眉目了：

首先，我要分享一下从量子物理学家们那里学到的关于误差概念的一个重要秘密。

根据海森堡测不准原理我们知道如果要高精度地测得微观粒子的位置，那么它的速度（动量）的误差范围就会非常大。这是在任何一本公开发行的涉及量子力学的书籍中都明确叙述的。而物理老师（以及数学老师）们又从来都告诉学生们实验误差范围的意义就是实验中发生错误的范围，表明实验数据与真实值之间的差别在这个范围内是不确定的（否则你只要将确定的错误与实际测得的值合并就能得到准确的值）。因此，我对海森堡测不准原理的理解一直就是：如果你位置测得很准，那么你测得的速度的错误的范围就很大因而你的误差的实际值就越不确定。但是，这两天我才发现原来我误解量子物理学家们的意思了。量子物理学家们确切的意思应该是：假如粒子的位置误差范围很小，那么它的速度的误差不是不确定，而是相当确定地很大，或者更确切地说，它的速度（动量）一定是确定地很大。

估计会有科普人士一看到我上面这段话马上就跳起来对我拍桌子叫唤。别着急，我这不是随便说的，我至少在三篇文章（一篇作者是因夸克研究获诺贝尔奖的大咖，一篇作者是被誉为物理学权威的中咖，一篇作者是在论坛上回答问题的普通咖）在有关如何确定夸克速度时看到这样的逻辑。尽管他们的咖级别相差很远，基本逻辑非常一致：因为原子核非常小，所以有关夸克的位置的范围的误差就非常小，所以根据海森堡测不准原理可以知道夸克的速度一定非常大。

当然，由于他们都不敢违背狭义相对论，就必须要再加上一点：因为夸克的质量基本为零，所以夸克基本上以光速运动。

以上就是今天的量子力学界的基本粒子标准模型理论专家们所能给出的如何得知夸克基本上以光速运动的“标准”答案。当然，为了更精确一些，这里还必须要给出计算夸克质量的逻辑。这就更有意思了：夸克质量是由不提供夸克速度结果的QCD来计算的。

也就是说这里完整的逻辑是：

【需要先在忽略夸克动能的前提下计算夸克的质量，然后由夸克体积很小这点运用海森堡测不准原理得出夸克速度很大的推理，然后根据狭义相对论做出夸克基本以光速运动的结论。】

除此之外，还有另一个途径，就是发现（我在之前的文章中提到的）EMC（European Muon Collaboration）现象所使用的途径：它是用轻子撞击强子然后根据轻子的散射来推论强子内的夸克的动能。由于物理学家们发现当强子的原子变大时轻子的散射程度变小从而推测夸克在大原子内的动能较小。说实在的，尽管MIT的团队对此现象很兴奋，作为圈外人我觉得前面的“标准”解释听上去似乎更有意思一些。当然，这两种解释彼此之间是不矛盾的 ------因为按照前面提到的逻辑，原子越小原子核内的粒子位置的“误差”越小。

总之，越了解今天的量子物理界在运用被誉为过去一百多年里甚至人类历史上最伟大的科学成就的基本粒子标准模型来解释夸克的质量和动能，越觉得他们被狭义相对论害惨了，而且至今还没有觉悟。更严重的是：他们没有意识到只要他们不放弃狭义相对论，在这个世界已经花在基本粒子研究的万亿美金基础上再砸几万亿他们也走不出那个死胡同，吃亏的还是勒紧裤带的纳税人。

当然，这是我的观点而目前来说他们肯定不会认同我的观点，直到他们意识到他们已无力挽救狭义相对论的那一天。。。。。。