希格斯場有什麼作用?沒有希格斯場會怎樣?希格斯粒子如何產生的?

閒逸靈犀


導讀:本章摘自獨立學者靈遁者量子力學科普書籍《見微知著》。此文旨在幫助大家認識我們身處的世界。世界是確定的,但世界的確定性不是我們能把我的。

那麼引力波是什麼?其實我在《變化》中有詳細的論述。引力波是時空的漣漪。

這兩個發現意味著什麼?答案就很明確了。希格斯粒子的發現,就基本可以證明希格斯場的存在。但這個還不敢說是百分之百。為什麼呢?你來回答一下。

答案還是很簡單,“管中窺豹”難免有漏。萬一希格斯粒子本身就是存在的,但並不是希格斯場的激發,那就是說希格斯場不存在。就像我們對於光子,電子,等這些粒子的存在,不會說有一個光子場,電子場,輕子場,夸克場存在。每個粒子這樣論的話,太荒謬。

從我的觀點來說,希格斯場可以存在。可以是一種時空效應,但這種時空效應就是可以用“希格斯場“來說。但其實可能不存在這樣的場。只存在這樣的時空交互。這是不同的。 就是說它不像電磁場那樣。

所以我基本贊同希格斯先生關於希格斯場的理論設想。這非常了不起。畢竟你要考慮這樣一個問題,粒子通過希格斯機制獲得質量,那麼希格斯機制就應該有運行的“平臺”,這個平臺就是希格斯場。

但這個理論所預言的希格斯場的存在,還是要強調不是百分之百。你再好好想想。為什麼不是百分之百?

再來說引力場,引力波被探測到更是對引力場的佐證。引力場是存在的,這是我的一貫觀點。在《變化》中我是這樣寫的:“所以就很明顯了,引力波是時空的漣漪,那麼什麼是引力場? 時空就是引力場,很顯然這樣的引力場是全域場。這和現有的引力場定義有根本區別。

其實不難理解,引力是時空性質,引力場自然也是時空性質。它們的區別就是時空在線,面,體的不同表現,但都是出於同一時空性質!

所以引力場的定義就是:引力場是一種全域性的時空性質,其場強度和能量物質分佈及物體運動速度成正比關係,與物體距離成反比關係。

關鍵詞:全域性,物質能量分佈,運動速度,距離。

所謂全域性是指從理論上來講引力場是整個時空的性質,那麼它的廣度就是時空所在處必然存在引力場。

物質能量分佈該怎麼理解,在整個時空中物質能量的分佈是不均的,引力場強度自然就是不同的。雖然是理論上是全域性的場,也就是瀰漫整個宇宙。但是從微分思維出發,由於這種的物質能量的不均性,我們可以把全域場劃分為N個局域場。

但要清楚這種劃分是人為的,是為了更好的研究引力理論而設想的。”

各位,重點來了。 引力場和希格斯場的關係重要的思考有兩個點,你認為是什麼?? 思考1分鐘,接著再往下看。

第一個點:希格斯機制通過希格斯場賦予粒子質量。而有質量的物體皆具有引力。各位,這就是第一個聯繫。兩個宇宙中最根本概念,從大的思維上去想,竟然是如何融洽。

第二個點:從上面我說了,引力場是全域性的場,也就是宇宙的普遍場。同樣希格斯場也必須是全域性的場。就是這種機制在宇宙的任何一個角落,都是這個規則。但是大家別忘了,愛氏的引力方程是宏觀世界的規則體系;希格斯機制是量子世界的規則體系。

所以我一直贊同宇宙大統一理論的存在。因為無論從哪個角度出發,我們都能找到聯繫,而找到聯繫的規則,就一定能囊括在一個大的規則裡面。

但是,這個“但是”後面的話,要比前面的往往更重要。因為我們要考慮自身,站在宇宙的角度,就要考慮宇宙自身。

我告訴大家,這絕對是一場思想盛宴,要多美麗就有多美麗,要多刺激就有多刺激!

物質的質量一直是一個謎,到底怎麼來的,困擾了多少科學家。直到打破宇稱守恆,楊——米爾斯理論誕生。科學家南部,戈德斯通,溫伯格,希格斯等人通過對稱破缺,希格斯機制賦予粒子質量。

但最最關鍵的是這樣的——無論是希格斯場還是引力場,都可以說是自相互作用的結果。各位這就尷尬了。這就有意思了。

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你自己想,如果引力場和希格斯場都是普遍場,那麼如何脫離自己?所以就沒有任何挑剔的,去看看希格斯粒子是怎麼得到質量的。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它通過自相互作用而獲得質量。

那麼費米子和玻色子獲得質量的情況是一樣的嗎?根據理論還是有區別的。具體是這樣的,我在前面關於希格斯場的文章中有介紹。大家可以去看看。

為什麼費米子、W玻色子、Z玻色子具有質量,而光子、膠子的質量為零?希格斯機制可以解釋這問題。

希格斯機制應用自發對稱性破缺來賦予規範玻色子質量。在所有可以賦予規範玻色子質量,而同時又遵守規範理論的可能機制中,這是最簡單的機制。根據希格斯機制,希格斯場遍佈於宇宙,有些基本粒子因為與希格斯場之間相互作用而獲得質量。

更仔細地解釋是,在規範場論裡,為了滿足定域規範不變性,必須設定規範玻色子的質量為零。由於希格斯場的真空期望值不等於零,造成自發對稱性破缺,因此規範玻色子會獲得質量,同時生成一種零質量玻色子,稱為戈德斯通玻色子,而希格斯玻色子則是伴隨著希格斯場的粒子,是希格斯場的振動。通過選擇適當的規範,戈德斯通玻色子會被抵銷,只存留帶質量希格斯玻色子與帶質量規範矢量場。

費米子也是因為與希格斯場相互作用而獲得質量,但它們獲得質量的方式不同於W玻色子、Z玻色子的方式。在規範場論裡,為了滿足定域規範不變性,必須設定費米子的質量為零。通過湯川耦合,費米子也可以因為自發對稱性破缺而獲得質量。

這就是它們獲得質量的不同。但這不是我要表達的重點,這樣我要推出重點的一個條件。

這個觀點非常重要,那就是宇宙一定是以自己賦予自己質量。各位看似矛盾。但其實沒有矛盾!因為你無法找出矛盾。

你如果一定要找矛盾,就會得出不是有一個宇宙的結論,即這個宇宙的能量來源於那個宇宙。

可是這又不符合我們對於宇宙的定義。宇宙是囊括一切空間,物質,時間的。也可以這樣說,一切空間,物質,時間就是宇宙。

宇宙的能量竟然來源於自身,這好像極其荒謬。但事實就是這樣的。我確實在前面的章節中說過,你要證明一個東西,就必須在這個東西之外去找答案。對於一個理論的證明也是這樣的。

這個時候哲學就顯得尤為重要了,因為數學在這裡有點吃力了。不過不得不承認,數學的邏輯的牛叉。

還記得哥德爾不完備定理嗎?我在《變化》和這本書中提到它不下5次吧。因為它很了不起,揭示了宇宙的這種矛盾。

哥德爾證明了任何一個形式系統,只要包括了簡單的初等數論描述,而且是自洽的,它必定包含某些系統內所允許的方法既不能證明真也不能證偽的命題。

原文如下:

第一定理

任意一個包含一階謂詞邏輯與初等數論的形式系統,都存在一個命題,它在這個系統中既不能被證明為真,也不能被證明為否。

第二定理

如果系統S含有初等數論,當S無矛盾時,它的無矛盾性不可能在S內證明。

各位這就是我上面所要表述的思想,用數學語言來描述的樣子。就是這個樣子。

好,希望大家還能緊緊跟著我的思維在走。那麼玻色子通過自相互作用獲得質量,就不尷尬。同樣希格斯場是宇宙的普遍場,引力場也是。我們就不能排除它們的自相互作用。

懂了嗎?而它們反映的是宇宙的性質。那麼宇宙的所有能量都來源於自身,而非其身外。

好了,這就是我要表達的重點。我們的問題還是永遠沒有最後一個。你問吧。我來回答。 你沒有問題嗎? 好,我有!

我們該怎麼理解?我們該怎麼解釋,這樣的情況呢?

答案是——該怎麼解釋,就怎麼理解。宇宙是自相互作用的系統,而愛氏的場方程是非線性的。宇宙定然是非線性開放的系統。只有這樣,宇宙的自相互作用,就不尷尬。因為宇宙是無限的。

如果宇宙是有限的,自相互作用系統,必然有一天達到熵寂狀態。宇宙滅亡。

所以一來宇宙是無限的,二來有能量守恆定律,此兩者保證了自相互作用的順利進行。沒有毛病,但有矛盾是必須的,可以理解這種矛盾。可以理解的矛盾不會讓人恐懼。這就是怎麼解釋,怎麼理解的意思。

寫到這裡,你可能覺得該結尾了,但我卻產生了更多的想法。後面這才是壓軸菜。一起來看看吧。

經過上面的分析,我們可以有以下認識。

1、粒子通過希格斯機制,希格斯場獲得質量。無數粒子組成我們現在看到的物體。

2、有質量的物體就有引力,有質量的粒子,就有引力作用。

3、引力場和希格斯場都是全域場。

問題來了,有希格斯粒子,也基本有希格斯場。那麼有引力場,引力子嗎?

引力場我上面說了,是存在的。那麼引力子存在嗎?從邏輯出發,應該是存在的。我之前也不確定,所以在《變化》中,細心的朋友會發現,我其實避開了這個問題。雖然我不是專業的,但沒有能根據現有理論,解釋通之前,我還不敢隨便說。如果隨便說,那就真成了“小說”了。

但前幾天到今天,我一直在思考這個問題。也就是上面的這些描述,所給的啟發。

得出的結論是引力子是不存在的。先簡單的看一下引力子的概念。

引力子,又稱重力子,一種量子物理學中,基於量子場論的架構,提出的假設基本粒子,這種量子的交換,可產生引力。但目前仍未知是否真正存在。引力子被設想為一個自旋為2、質量為零、不帶電荷的玻色子。為了傳遞引力,引力子必須永遠相吸、作用範圍無限遠及以無限多的型態出現。

在這個介紹中,有一點忽略,是關於速度的問題。我們知道理論上引力作用是無限遠的。也就是說你和100光年之前的一個外星人是有引力作用的。那麼如果是通過交換引力子的話,這個事情就真的很難想象了。超光速的問題會出現,而且在這100光年距離之間,還有很多物體。所以大家可以想象一下,這種交換的情況,有多複雜,規則是如何的,確實難以想象。

但引力是時空性質的話,就不需要解釋這些。就是說本來就是這樣,無需解釋。即時空引力自己回答問題!

那麼我們的時空圖像就清晰多了。希格斯機制賦予粒子質量,有質量的物質在時空引力場性質下具有引力。無需交換引力子。

最後總結一下引力場和希格斯場的關係。這兩個場之間的關係,相信大家已經看到了,是相當密切的。而且我要強調,一個是宏觀世界的規則描述,一個是量子世界的規則描述。

它們的關係,不能用一體兩面來說。那樣的話,就等於說引力場就是希格斯場。電場和磁場我們可以說是一體兩面。這樣大膽的想法,我腦中出現過。但被過濾掉了。還是認為它們不是一個東西。

可以這樣來形容,它倆的關係就像一對龍鳳胎的關係。怎麼理解呢?就是說是不同的人,但有相同的反映,即時空。可以看做是它們的“母親”。

這是我能想到比較通俗易懂的例子,希望可以幫助大家理解。希格斯機場是“鳳”,引力場是“龍”。這是從兩者所處的哲學概念角度來說的。前者“暗”,後者“明。”

具體解釋是這樣的。希格斯場理解為時空能量的交互蠕動,引力場是時空能量性質。

還是拿一個例子來表達吧。我在《變化》中形容引力場的時候用海洋做過比喻,說引力場海洋。而希格斯場像是引力場中的一個個小漩渦。這些小漩渦不是獨立的,是彼此連接的,是疏密有別的。

我畫了一個圖,方便大家理解。如下圖。

水平有限,畫的不好。希望你能看出我要表達的意思。

所以大家也看到了,量子世界和宏觀世界就是如此相連接的。那麼在數學理論上也必然是融洽的。我很有信心,人類會寫出大統一理論的。


我們的問題,永遠沒有最後一個。我知道,你也知道。今天就分享到這裡。思想盛宴,完美結束。祝諸君開心。

摘自獨立學者靈遁者量子力學書籍《見微知著》


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