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审视现代物理粒子质量构成机制(PM13)
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gwjian 2010-3-18 22:43:25 1 楼
作者 苟文俭
【内容提要】粒子内部存在并不遵循通常的动力学规律;现代粒子物理学中,表述强作用及弱作用的粒子内部量子场论,因为是类比粒子个体受电场力的量子电动力学的数学形式创建了,其逻辑前提完全错误,包括希格斯机制在内的所有数学表述都是人为的想像,根本就不是粒子内部具有实在性的物理存在。
◎ ◎
粒子质量构成是指粒子质量取值是怎么来的,这在现代量子场理论的标准模型中,它实现于希格斯机制。因此,希格斯机制也就是现代物理粒子质量构成机制。
(一)
希格斯机制是英国的彼得•希格斯及其他物理学家于1964年提出来的。首先,让我们从历史的角度,来看一看希格斯机制到底是怎么一回事。
在量子场理论中,对任何粒子场或力作用场,一般总用能量密度的拉格朗日函数来实现动力学表述的。在非常有效的量子电动力学中,如果对表述电子场能量密度的拉氏函数做一次相位改变(规范变换),但只要用光子场耦合(发生电磁作用),用光子场与时空求导运算子合起来主导电子场的这种改变,电子场-光子场表述的电磁现象将不会改变,从而这就在数学运算上满足了可以用U(1)群表述的么正对称性,以此也就能够很方便地表述电子参与的电磁作用。
1954年,杨振宁和他的同事米尔斯大胆认为,由海森堡提出来的统一质子和中子、具有SU(2)群表述的同位旋场,就对应着核子的强作用机制,并认为与量子电动力学表述的电磁力一样,对场的拉氏函数的任何其它相位的不变性都对应着一种相互作用。如此他们在量子场理论中首先引入了规范场,习惯也称这是杨-米尔斯场。
但杨-米尔斯场的场量子无质量,力程无限,而实际粒子内部的强力和弱力力程都很短,使用量子力学的测不准原理,表明力作用量子质量都很大。那么,怎样改造杨-米尔斯场,使强力和弱力的交换粒子获得质量,从而把它们的力程变短呢?
在对该问题的多年思考中,希格斯想起了在凝聚态物理中,有一种用声子场描写非超导-超导相变的理论模型,受此启发于是他设想:在杨-米尔斯场之外如果还存在一个类似的声子场,这样通过耦合使杨-米尔斯场的对称发生破缺,它就可以变得是有质量的场了。这种与杨-米尔斯场耦合的类似的声子场,即是我们现在所称的“希格斯场”,希格斯场的激发态场量子,也就是现在LHC正在搜寻的希格斯粒子。
按照英国伦敦帝国学院和美国南卫理公会大学四位英物理学教授合作,他们解释希格斯机制时说,希格斯首先假设了有一种只有质量而没有其他属性、自旋为零的玻色子,也称是H粒子;他赋予了对H粒子场拉氏函数表述所需要的超过10个自由参数,使该粒子场在基态时并不为零,这样由于在最低能量的“空的空间”、存在着一些本身并没有能量的H粒子,它们都会对所有实物粒子形成作用,当外界试图要移动这些实物粒子时,H粒子就会“拉着”不让他们动,于是这些实物粒子的惯性就产生了,因为有惯性,这些实物粒子也就都获得了质量。这也就是现代物理中构成粒子质量的希格斯机制。
用这四位教授后话说,所谓希格斯机制,也就是宇宙“空的空间”处处填满了希格斯场,它要自动对实物粒子构成作用,通过对粒子可动性的阻碍使它们因为有惯性而获得了质量。一般教科书只是解释说,希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺,并将质量赋予规范传播子和费米子,同时在现实世界留下了一个自旋为零的希格斯粒子。当然,实现希格斯机制的数学过程相当复杂,这既要涉及拉氏函数的级数展开及规范变换,也还要涉及对称自发破缺及多个自由度极化的数学处理。
显然,希格斯机制依据基本的事实是:宇宙“空的空间”处处填满了希格斯场,因此,宇宙四处也都自然会充斥着无限多的希格斯粒子。但奇怪的是,目前世界上粒子实验的能量值,早已达到甚至超过了理论给出的希格斯粒子能量,但为什么老是就找不着它存在的任何踪迹呢?
(二)
需要希格斯机制描述粒子内部存在的量子场论,有如下两个基本的逻辑前提:
1、在粒子内部空间发生的强作用与弱作用,与在粒子外部空间个体之间的电磁作用规律相同,场的能量都可以用拉氏函数表示。
2、粒子的组成单位在粒子内部空间存在也遵循量子力学的测不准原理。
仅以下最平常的事实就可以确认,上述粒子内部量子场论的第一个逻辑前提不成立:
1、粒子自旋反映了粒子内部空间转动,但它既不满足狭义相对论运动规律,也无法用量子力学理解;这就是上述第一个逻辑前提不成立最直接的证据。
2、同一种粒子有多种衰变道,许多不同共振粒子又可以有相同的衰变结果,因此沿粒子衰变的逆过程再回到衰变之初,逻辑上就具有完全的不确定性;即弱变作用时间不可逆,而在粒子外部空间个体之间的电磁作用,时间总是可逆的。
上述粒子内部量子场论的第二个逻辑前提,也可以用下述普遍事实证伪。
1、因为测不准关系给出的是不可观测、不遵守物理规律的虚过程,而场量子又总要在Δt~h/ΔE、Δx~h/ΔP的时空中传播,由于这是测不准虚过程,这就等于说不发生相互作用的物理场,由Δt和Δx形成的时空区域不可观测,也无规律可循。这显然与物理场可观测可描述的事实严重相悖。
2、小到原子、分子,大到天体、宇宙星系,经验领域任何实际的有质量客体,它们运动存在的时空标度,都不是根据它们的质量、由测不准关系得到的;除粒子外的其它所有客体,固有频率都与普朗克量子h亳无关系。即测不准关系并非是自然界的普遍规律。
我们知道,测不准关系是海森堡在分析波函数的动量或能量取值时的演绎结果,这就规定了它成立的必要条件是有物质波存在。对物质波在自然界是否普遍存在,我们并没有逻辑上的论证,也无事实的支持。因此,在粒子内部量子场使用测不准关系,就无任何理由可言。
注意,我们说粒子内部量子场论对测不准关系的使用无任何理由可言,这并非是量子力学本身的错误;对微观客体物质波存在内容的描述,量子力学是成功的物理理论。
(三)
希格斯机制是用广泛存在后H粒子对实物粒子作用、通过使实物粒子获得惯性,因此也就形成了粒子质量,这也有如下两个难以自圆其说的疑难。
1、相互作用可以使粒子获得质量,这也就使粒子获得了固有能量,为了满足能量守恒,作用体系的势能会更低;这就与H粒子场是在最低能量“空的空间”发生的作用相悖。
2、这种H粒子可以把所有实物粒子拖住使其获得惯性,那么“空的空间”处处填满了希格斯场,它为什么又不把光子拖住使其获得惯性呢?
还有更严峻的如后两个问题:(1)粒子质量是对物质多少的量度,应该先有物质,才有物质的惯性与引力,靠H粒子把实物粒子拖住产生质量,那么质量到底是对物质的量度呢,还是对H粒子拖力的量度?(2)粒子空间区都差不多,因此,所有粒子所受H粒子的作用都应当差不多,但为什么不同粒子的质量又会有很大差异呢?
希格斯机制认为物质惯性源于外部作用,其实在一个世纪认前马赫就说过了,他认为物质惯性就产生于宇宙物质间的相互作用;希格斯机制只不过是换了一种说法,把马赫所说的宇宙实际存在的可见物质,换成了在“空的空间”不可见的H粒子这个神秘的小怪物。
(四)
作者以构成粒子存在的事实为依据创建的IV模型表明,弱作用体系无势能,表述能量的拉格朗日函数不能用来对粒子内部存在做描述,粒子内部存在的可动性也不满足经典运动学规律。作者的研究得到的结果表明:当代描述粒子内部存在的量子场论,不是以构成粒子存在的事实为依据来发现规律,而是理论家们以不成立或可证伪的逻辑前提为依据,用天才的大脑来创造规律,理论表述的并不是粒子的内部具有实在性的物理存在。
作者的研究还表明:粒子内部量子场论对粒子个体对称存在的表述与实际相符。也正因为如此,弱电统一理论与量子色动力学能得到一些实验支持。但这些实验实际都源于理论对粒子个体的对称存在的表述,而涉及粒子内部存在的所有实验验证均不能被确认,特别是我们决不可能观察到带分数电符的夸克。这就是给我们研究错误的严重警示。
再说由人为创造出来的希格斯机制,虽然它实现了理论对强作用或弱作用形式化表述的需要,在唯象方面讲很有效,但因为在黑格斯场的汤川耦合中,耦合常数对于每一种费米子都有一个独立取值,至使标准模型的拉格朗日函数所包含的与质量直接有关的自由参数数目、比原先需要解释的质量参数数目还多。因此它并不能给出多少有用的结果,只是把在可观测的粒子领域不能解决的问题,转稼到了完全未知的不可观测的“空的空间”领域,这不是解决了问题,而是进一步增加了解决问题的难度。
在作者创建的IV模型中,粒子是由基本单元V组成的V集团,而V则是由具有自主对称存在的真空固有基本单位(V0)破缺形成的;粒子物质,则是由V0的原始物质要素(a)经转移、在粒子V集团中的聚积;粒子质量的多少也就聚积a的多少,其取值决定于粒子V集团对实现V0确定性存在的程度。
在量子场论中,虽然使用了主要来自希格斯场的近二十个自由参数,却并没有建立起计算不涉及这些自由参数的所有粒子质量的有效方法,甚至理论也还不能对希格斯粒子质量大小做有确定性取值的任何预知。但IV模型确中,仅使用源于V0的四个参量,通过简单计算,就能准确得到所有常见粒子质量。
以上的事实充分表明:由于希格斯机制是出自粒子内部量子场论数学演绎的人为创造,虽然有华丽与诱人的外表,但不仅不能最终解决粒子质量构成问题,除了给艰苦卓绝的主流理论家们“心理”安慰及体现了数学形式化的娇姿外,实际从它那里我们什么也得不上,反而又给解决粒子质量构成问题带来了更多的疑虑与困惑。
创建相对论的爱因斯坦、创建量子力学及量子电动力学的普朗克、玻尔、海森堡、奥本海默、狄拉克等现代物理理论先驱们太伟大了,后人崇拜他们,结果把他们的理论当成了宗教教义,终于在现代物理理论中创造出了象希格斯机制这样的怪胎,居然还大行其道,让全世界化近百亿美元去验证它,这既是现代科学与人类的不幸,也更使物理学为此蒙冤受屈。
尽管网上广泛流传了《希格斯认为LHC会很快发现希格斯粒子》的文章,也有报道说,LHC的专家说他们已观察到了希格斯粒子的某些迹象,但作者还是坚持认为,自然界的最深处,根本就不会有对物质从外界产生惯性的怪物-希格斯粒子!


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