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[物理] 关于希格斯玻色子专题系列(共六篇,欢迎讨论)

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发表于 2012-10-4 15:40:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
对发现“上帝粒子”意义的宣传完全言过其实(专题一)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(一)
作者  苟文俭
7月初,FNAL(美国费米国家加速器实验室)和CERN(欧洲核子研究中心)都宣布发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。随后有大量的跟进报道及相关的科普介绍,其中许多对发现“上帝粒子”的意义都做了完全言过其实的宣染,对此作者特别撰写了六篇系列公开信,尽可能从专业的角度,使用知识界都容易读懂的文字,诚实地陈述所有相关事实真象,以供读者理性化思考之参考。
(一)
希格斯玻色子记为H粒子,它是满足标准模型演绎需要的一个基本粒子。标准模型是粒子物理学标准模型的简称,本系列公开信都用它的英文缩写“SM”表示。
上世纪30年代,英国理论物理学家狭拉克(Dirac.P.A.M.)等人创建了带电粒子参与电磁作用的QED(量子电动力学)。SM是以QED为模板,第-性原理是对体系能量的拉格朗日量做规范对称变换,具有统一的规范对称观念,包括了用 SU(2)×U(1)群的定域破缺对称表述的电弱统一理论、用SU(3)群的色对称表述强作用的QCD(量子色动力学)、以及用幺模幺正群SU(3)×SU(2)×U(1)直积等方式,表述强、弱、电作用的大统一理论
CERN是在LHC(大型强子对撞机)的上千万亿次强子对撞事例中,观察到了几百个能量均集中在125至126Gev之间的粒子共生现象,FNAL是在Tevatron(万亿电子伏特加速器)的数百万亿次正、反质子对撞中,观察到了数十个能量范围在118至132Gev之间的粒子共生现象,由于具有玻色子衰变特征,被认为这可能就是“上帝粒子”。
所谓粒子共生现象,是指高能粒子对撞中同时产生的两个或多个粒子(包括光子),它们的总能量取值相同。粒子物理学中,粒子质量一般用能量单位“电子伏特”表示,“Gev”指10^9电子伏特,本系列公开信用到的“Mev”是10^6电子伏特。对上述实验发现的新粒子记为X粒子,它到底是什么将在本公开信系列《(六)》中具体论述。
(二)
在有关发现H粒子的报道及科普介绍中,绝大多数文章都说:在SM预言的62种基本粒子中,61种都已被实验证实,只有唯一的H粒子还未被证实。事实绝非如此。
SM预言62种基本粒子的真象是:在QCD及电弱统一理论的矩阵运算中需要有61个独立的粒子单元,在与相互作用联系时就视为是61种基本粒子:其中有12种正、反轻子,36种正、反夸克,8种传递强作用的胶子,一种传递电磁作用的光子,三种传递弱作用的中间矢量玻色子W^±及Z^0,及赋予粒子质量的H粒子。另外还有一种是传递引力作用的引力子,它与SM无关,是超引力量子理论的假设(符号“^”表示上标)。
以电弱统一理论在演绎中使用的基本粒子为例:(1)12种轻子及光子,都是在已被实验证实了以后,理论才在演绎中使用了它们;(2)对 W^±及Z^0的质量,是在实验测量了温伯格角θˇw以后,理论才计算出了与实验测量值保持一致的结果,因此说电弱统一理论计算的W^±及Z^0质量与实验值一致,实际只不过是一个实验对另一个实验的验证。对电弱统一理论自身演绎使用的所有16种粒子,理论事先并没有得到过能够由实验证实的任何预言(符号“ˇ”表示下标)。
与电弱统一理论-样,上述61种基本粒子也都只是SM在演绎中使用了它们,而理论事先也都没有得到过能够由实验证实的任何预言
(三)
参与强作用的粒子称为强子,它有重子与介子这两大类。从上世纪创建SM的探索开始,几乎所有对强子对称性的理论分析都得到了很好的实验验证。
1、1956年,日本的坂田昌一(Sakata Shyoichi)认为,所有强子均由质子p、中子n及Λ重子等三个基础粒子组成,创建了并不正确的坂田模型,但他在用SU(3)对称性分析介子时,预言了还有两种新的中性介子,不久便在实验中相继发现,记为η和η′。
2、1961年,美国的盖尔曼(M. GellMann)与日本的大久保(S.Okubo)共同得到的SU(3)多重态重子之间的质量公式,以及后来盖尔曼在讨论重子十重态中,预言的Ξ^*-、Ξ^*0和Ω^-等三种重子,以后也都相继被实验证实。
3、1964年,盖尔曼在对坂田模型的分析中发现,组成强子的三个基础粒子带有分数电荷,并非是p、n及Λ;他对这种奇怪的基础粒子取名为“夸克”,创建了夸克模型。后来,主要依据夸克与轻子参与弱作用的对称性,粒子物理学家们又预言了第四种c夸克、第五种b夸克及第六种t夸克。从1974年到1994年,实验先后观察到了满足理论这种对称性表述所需要的相关粒子,于是就认为实验证实了c、b、t夸克。特别注意:这并不是直接观察到了c、b、t夸克,而是证实了理论对粒子对称性的唯象分析。
在粒子物理学领域,说夸克与胶子被实验证实,一般是指如下这两个事实:
1、1968年,在用高能电子撞击质子的深度非弹性碰撞中,发现了电子有大角度散射,这意味着质子内部有点状硬结构;粒子理论家认为这就是质子内部有带电夸克的证据。
2、1979年,在正、负高能电子对撞实验中发现了强子三喷注,粒子理论家们认为:一对主要强子喷注就形成于一对正、反夸克,一个次要强子喷注就形成于某个夸克发射的一个硬胶子;强子三喷注也就是夸克、胶子的实验证据。
对上述实验1:开初,理论家们依照质子组成于夸克的所有计算,都与电子大角度散射的实验数据完全不符。后来,美国的费曼(R.Feynman)把每个夸克与设想中它周围的大量正、反海夸克统称为“部分子”,认为质子内的每一个部分子都“冻结”在了自己的位置上,电子也是点结构粒子,由此的计算才与实验数据相符。显然,高能条件下“冻结”的部分子、与QCD的强作用渐近自由的“点”夸克完全相悖。费曼计算的假想前提,就直接否定了QCD最重要的核心内容,即高能条件下的强作用渐近自由
粒子理论家们认为上述实验2的胶子喷注,就形成于硬胶子破裂成的一组正、反夸克(胶子物化)。对这种解释数量化的通常做法是:根据高能粒子的质心系能量及各喷注能量的分布,使用基于“随机数”的蒙特卡洛(Monte Carlo)方法、来获得喷注形成时夸克与胶子到底怎样分布。在这种分析中,不论是对喷注事件样本的选择,还是喷注动力学特征的模拟,QCD自身并不能给出任何有关的初始约束,而都是依照QCD的既定目标做人为假设,如此正、反夸克及硬胶子具体怎么分布,对三喷注做不同的动力学模拟就会有不同结果,得到的都只是一些可能性。因此,说喷注产生于夸克与胶子,实际并没有数量化的确凿证据,仍然只是理论家们的想象。
对36种带分数电荷的夸克及8种胶子,QCD禁止它们单独存在。事际上,粒子领域是否有这44种基本粒子,从来就没有确信无疑的实验证据;它们连同引力子,占62种基本粒子的三分之二,都还只是QCD及超引力量子理论在形式化表述中使用的一组数学符号。
事实非常清楚:说SM预言了62种基本粒子,其中的61个都已被实验证实,没有尊重最起码的基本事实,完全言过其实
(四)
相关报道及科普介绍几乎都欢呼说:H粒子的发现,不仅使人类可以弄清宇宙质量是怎么形成的,也实现了对SM的最后验证,物理学将会因此迎来重大突破
对粒子参与作用的实际存在,就称是粒子的动力学存在,当代对其描述的主流与时尚即是SM。人们都认为:规范对称变换不仅给出了SM简洁优美的形式化表述,它也还有与实验数据相符的定量计算。但事实上:对粒子动力学量的所有计算,SM都只能是近似的微扰处理,都有不可避免的无穷大,都只能通过人为的重新定义(即重整化)来消除,也还要引入众多自由参数;对所有实际的具体问题,也都只能象费曼“冻结”的部分子模型那样,要根据实验测量选择特定的计算模型,都要使用实验测量结果做人为假设,而不是从该问题自身的初始条件出发,由SM计算出与实际相符的结果。即对具体的计算问题,SM总是让人为的计算服从实验结果,从来都不是理论自身的计算预言了实验结果
考察从SM得到实验验证的所有结果,包括对实验数据的处理分析,它们都源自对粒子动力学存在对称性的唯象分析。因此对这种唯象分析,就称是SM成功的一面;但这些唯象分析到底根源自粒子什么样的实际存在,SM却是一无所知。这又证明:SM成功一面的唯象分析,只是一种对粒子动力学存在对称性的等效描述。
真正了解SM的学者都清楚如下的事实:
1、对粒子参与强、弱作用的动力学存在,如果完全从规范对称变换的第一性原理出发,对任何实际问题都绝不可能做有确定结果的定量计算,并不具有计算的有效性;对诸如参与强作用的夸克与胶子该如何分布等等这些非微扰问题,更是一筹莫展。
2、大多数粒子物理家也都普遍认为:SM并非是完全正确的最后理论。这方面,本公开信系列《(二)》的论证结论是:SM具有非实在性的丑陋本质。
3、对粒子质量及宇宙质量的形成,希格斯机制早在43年前就已经做出了唯象解释,如果把X粒子视为H粒子,SM需要的22个自由参数仍然不能由理论本身确定,仍然不能对希格斯机制做完全有效的数量化表述,SM非实在性的丑陋本质依然存在。
另外,依照希格斯机制(Higgs mechanism)的论述,粒子质量直接形成于希格斯场,H粒子在形成粒子质量的希格斯机制中相伴出现的,它并不直接赋予其他粒子质量
上述事实必然的逻辑结论是:说发现了H粒子就弄清了宇宙质量是怎样形成的,是对SM正确性的最后验证,将会迎来物理学的重大突破,都是完全不能成立的伪命题,这都只不过是当今人们对发展理论物理学的美好向往与一厢情愿
(五)
在物理学的历史上:由于当时拉瓦锡(Lavoisier.A.L)、拉普拉斯(Laplace.P.S)等权威科学家支持了与热现象表象相符的“热质说”,一直到18世纪它都还是物理学的主流与时尚。对真空的“以太说”,由于满足了光波传播的需要,受牛顿(I.Newton)等物理学权威赞赏,直到19世纪末也都还是物理学的主流与时尚。
SM的规范变换以QED为模板,源自QM(量子力学)与SR(狭义相对论),有成功的唯象分析并可计算,又是众多理论物理学权威参与创建的,自然也就成了当今的主流与时尚。
今天,人类已经离开了“热质说”和“以太说”,明天,人类会不会也离开SM及希格斯机制呢?对此,本公开信系列《(三)》、《(五)》将会有具体论证及明确答案。
历史需要继承,但观念总在不断更新;对此我们不仅要知道,更需要实事求是地思考!
【注】:对一些常见内容的参考文献,本公开信系列均省略了对它们的注释。
                                       完成于2012-08-30
 楼主| 发表于 2012-10-4 15:40:57 | 显示全部楼层
标准模型并不能有效解决它的基本问题(专题二)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(二)
作者  苟文俭
标准模型见本公开信系列《(一)》的介绍,仍记为SM。
物理理论描述的都是现实中的实际存在,对此就称是物理理论描述对象。SM的描述对象是粒子实际参与的强、弱、电这三种作用,属于粒子的动力学存在。
用数学表述的物理理论描述对象的规律、如果与描述对象的实际存在完全一致,就称是有效数学表述。物理理论对描述对象的规律做有效的数学表述时,都会涉及下文(一)所述的三个问题,它们就称是物理理论的基本问题。
下文(二)的论证充分说明:SM并不能有效解决它的基本问题。
(一)
物理理论描述对象的规律都要使用数学表述。如QM,它的描述对象是微观粒子运动,对其量子化规律所做的数学表述,就有求解波动方程、用波函数Ψ猫述微观粒子运动的波动力学,以及将运动方程中的坐标与动量当成算符,使用矩阵运算的矩阵力学。
物理理论的基本问题,是对描述对象的规律做有效数学表述决定的,有如下三个:
1、描述对象是怎样形成的?数学表述的边界条件,确定具体计算初始条件的依据是什么?前者是总结发现描述对象规律的依据,后者则是数学表述有确定性的保证。
2、描述对象规律的数学方程是什么?这是对物理规律做有效数学表述的基础。
3、数学演绎的数量化结果、与表述对象之间的实际关系到底怎么样?这是检验物理规律数学表述是否有效的依据。如在电子束缚态的边界条件下求解QM的波动方程,就可以得到原子中价电子实际定态运动的分立的量子化本征谱,这也就证明了QM对微观粒子量子化规律的数学表述有效。
对上述这三个问题,牛顿力学、经典热力学、麦克斯韦电磁理论,以及QM及SR等等都有明确有效的答案,对此就说这些物理理论都能够有效解决它们的基本问题。
对一个物理理论,只有能够有效地解决它的基本问题,物理规律的数学表述才具有有效性,这样的物理理论也才值得我们信赖。
(二)
对SM中描述强作用的QCD、及描述弱作用的电弱统一理论,它们对自身基本问题解决的简要情形如下。
1、强、弱作用是怎样形成的?对强、弱作用表述的边界条件,以及具体计算中确定初始条件的依据是什么?这些在SM中就并没有与实际相符的有效答案。
QCD描述的强作用形成于带色夸克之间相互传递了色胶子,强子整体无色荷。注意这是类比QED的强作用形成原因,而实际的强作用则是发生在原子核内无色的核子之间,虽然也有使用QCD描述核子强作用的所谓新核理论,但QCD的强作用渐近自由,与核子之间实际强作用的近程排斥、中程平衡、远程吸引的事实完全相悖。
电弱统一理论描述的弱作用与电磁作用类似,也形成于有弱荷的粒子之间相互交换了弱规范粒子。这也是类比QED的弱作用形成原因。该理论中弱荷为中性,不可能必然排斥,这就完全有可能象其它作用那样也可以构成束缚态。参与弱作用的任何粒子均无束缚态。即电弱统一理论中的弱作用形成原因、与实际弱作用始终不能构成束缚态的事实完全矛盾。
QCD与电弱统一理论中表述强、弱作用的边界条件,以及具体计算中确定初始条件的依据,要涉及轻子与夸克为何只有三“代”,强、弱作用的耦合具体是怎样实现的,参与耦合的相关粒子分布规律是什么,为什么不同轻子与夸克会有如此的差异,等等这些非微扰问题,QCD及电弱统一理论均不能做任何回答。
2、对强、弱作用体系的动力学方程是什么,QCD及电弱统一理论都只能做一些猜测,虽然也有表示体系能量的拉格朗日量,也都能够根据猜想与假设做规范变换,但所有这些变换都只有抽象的数学表述意义,根本不知道这些变换在粒子动力学存在中表示的实际存在到底是什么。
3、对强、弱作用的具体计算,本公开信系列《(一)》的结论是:SM总是让人为的计算服从实验结果,如果完全从规范对称变换的第一性原理出发,它们并不能做与实际相符的任何有意义的计算;SM自身并不具有计算的有效性。
上述事实就清楚说明:QCD及电弱统一理论根本不能有效解决它们自身的基本问题。也即是SM不能有效解决它的基本问题。
(三)
用g表示不同作用的耦合系数。SM中g是随作用体系动量变化的曲线。在同一动量坐标系中,如果不同作用g的演化曲线相交于了一点,就视为是这些作用实现了统一。当代主流的超对称理论给出的强、弱、电、引力作用统一的能标为10^19Gev,推算说这只能出现在宇宙大爆炸的10^-44秒瞬间,随后引力便首先分离了出来;到了10^-36秒,温度降到强、弱、电三种作用统一的能标10^15Gev后,就会再发生强作用与电弱作用的分离。
上述主流物理理论的不同作用统一,是指它们的强度相等,称是不同作用强度统一。不同作用这种统一的力程也特别小:四种力统一的力程为10^-36m,强、弱、电作用统一的力程则是10^-28m,它只是原子核中核子观测半径的约万万亿分之一。
现实世界,与不同作用统一相关的实际存在事实是(符号“^”表示上标):
1、任何一个带电的不稳定强子,都会参与四种不同性质作用,它们实际都是同一个粒子动力学存在的不同方面。即四种不同作用的实现机制、有属于同一个粒子动力学存在的统一性;对此就称是不同作用机制的统一。
2、正、负电子对撞产生出不稳定强子,也就实现了从电磁作用到强、弱作用的转变。通常能量条件下的粒子对撞及不稳定粒子衰变,随着不同种类新粒子的产生,也就实现了不同作用的相互转变;对此就称不同作用相互转换的统一。
不同作用机制与相互转换的统一,是不同作用统一的实际存在,其主要事实是:(1)都是通常的能量条件;(2)总是以粒子为单位,发生在粒子之间;(3)作用强度差异巨大,如同样具有无限长程性的电磁作用与引力作用,其强弱程度就相差了约33个数量级。
显然,不同作用统一的实际存在的事实,都与不同作用强度统一的高能标、极小力程完全相悖。由此就自然有如下的合理结论:
当代主流物理理论中不同作用强度统一,相对于粒子的动力学存在,它所做的数学表述与计算,都只是远离了实际存在的纯粹的数字游戏。
(四)
考虑SM只表述了强、弱、电三种作用统一,而不是实际的四种作用统一,因此相对于粒子动力学存在,SM只是对其部分内容做了纯粹的数学表述。
相对于粒子动力学存在,SM数学表述远离了实际存在,并不真实,对此就称是非实在性。即主流的SM对强、弱、电三种作用的强度统一,其数学表述具有非实在性。
物理学是实证科学,这就特别要求:它的数学表述必须与描述对象的实际存在保持一致,对任何涉及具体问题的计算,理论自身都应当提供有确定意义的初始条件,以此实现的自主计算结果都应当与描述对象的实际存在相符,而不是人为的计算服从实验测量。
语言只是人类相互交流的一种语言形式逻辑工具,相样,数学也只不过是人类相互交流的一种数量演绎逻辑工具,它们都具有人为的抽象性,而不具有物理学的实证性。
实际上,数学并不是自然科学,纯粹的数学表述当然也绝不是物理理论。
还容易理解,也正因为SM数学表述的非实在性,它才不能有效解决它的基本问题,才不可能依据第一性原理对强、弱作用的具体问题做有效计算。
注意本公开信系列《(一)》的论述还证明:SM对粒子动力学存在对称性的唯象分析虽然很成功,但并不是粒子动力学存在对称性的实际存在,同样也具有非实在性。
我们知道,QM与SR对各自基本问题的解决都很有效,QED在使用了对相关动力学量重整化的人为定义后,它的数学计算也与电子参与电磁作用的实际相符。QM与SR、及它们综合形成的QED都值得我们信赖。但以QED为模板创建的QCD及电弱统一理论,以及SM,它们不论是数学表述还是唯象分析,为什么又都具有非实在性呢?对此,在本公开信系列《(五)》将做具体回答。
(五)
作为当代的主流与时尚,SM有如下非常突出的两面性。
1、如本公开信系列《(一)》所述,它具有很好的可验证性,形式化体系简洁、优雅、漂亮,对数百种纷繁杂乱的粒子,也做了卓有成效的分类;这些也都是它成功的一面。
2、另一方面,对作用体系动力学量的微扰计算总会有无穷大、需要有不知来自何处的众多自由参数、不能包括引力、有自然性问题及微调问题等等这些涉及物理本质的问题,同时也还有如无法准确计算粒子质量、无法理解宇宙为什么只有正物质星等一系列难以解决的诸多疑难,也就构成了SM失败的一面。
综合已有的证据容易理解:构成SM失败一面的根本原因,是它用纯粹的数学表述代替了物理理论描述对象的实际存在,不论是数学表述还是唯象分析都具有非实在性;对此也称是它具有了非实在性的丑陋本质。对SM成功的一面,因为无法改变它远离了描述对象的实际存在,无法改变非实在性的丑陋本质,只不过是一种靓丽的外在假象。
随着人类社会的进步、认识的进一步发展,相信人们最终会看透SM成功一面的假象,识别它在简洁、优雅、漂亮的纯粹数学包装下非实在性的丑陋本质!
                                       完成于2012-09-03

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 楼主| 发表于 2012-10-4 15:41:34 | 显示全部楼层
gwjian 发表于 2012-10-4 15:40
标准模型并不能有效解决它的基本问题(专题二)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(二)
作者  苟文 ...

希格斯机制并不具有合理性(专题三)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(三)
作者  苟文俭
对物理理论表述的合理性,世界著名的理论物理学家温伯格(S.Weinberg)于1974 年就提出了这两个标准:(1)要自然,它包含的参量不是手放进去的,而是可计算的;(2)要现实,它的预言要能够得到实验的验证。
物理理论描述对象都实际存在,这就决定了物理理论描述的每一件事、以及演绎所得的每个结果,“都是真实的自然而然的”。因此,“要自然”与“要现实”理所当然就是判定物理理论合理性最根本的标准。
对一个离开了描述对象实际存在的物理理论,它的数学表述当然无任何实际意义。
希格斯机制是具体由希格斯场与物质场的汤川(Yukawa)耦合表述的物理理论,是SM的关键内容,判定其合理性的根本标准,当然也就应当是如上温伯格所述的“要自然”与“要现实”。
(一)
上世纪60年代中期,苏格兰物理学家希格斯(P.Higgs)提出希格斯机制的目的,就是为了在使用Yang-Mills场描述电弱作用统一时,实现电弱作用对称破缺:使在SU(2)对称表述中使用的弱规范粒子获得质量,形成弱作用的短程性,而在U(1)对称表述中使用的光子质量仍为零,与电磁作用无限长程性相符。
希格斯机制中,真空普遍存在非零期望值的希格斯场,它有四个自由度,在用SU(2)×U(1)群表述的电弱作用对称性破缺中,有三个自由度被弱规范粒子吸收,成了质量很重的中间矢量玻色子W±及Z0,余下的自由度即是H粒子。
特别说明:(1)虽然希格斯场不等于H粒子,但由于H粒子是希格斯场的一部分,它们必然“同生共亡”;这就如电磁场有三维矢量势A与一个标量势Φ,电磁场不等于Φ,但电磁场与Φ必然“同生共亡”的存在相同;(2)由(1),H粒子的寿命也就应当与希格斯场的寿命相当,希格斯场形成粒子质量的汤川耦合过程,自然也就会与H粒子寿命相当。
由此就自然有如下合理结论:
有汤川耦合形成粒子质量的地方,必然有H粒子;希格斯机制中汤川耦合形成粒子质量过程,都应当与H粒子寿命相当。
希格斯机制的数学表述要引入非零真空的平均值ν,及构成H粒子质量的希格斯场自作用耦合系数λ。但希格斯机制自身无法确定ν、λ的取值,如果要让ν有确定值,对相关的其它一些原始参量就必须做无法想象的精细调整,使它们都成了完全是由“手放进去的”;对此一般就称是SM的自然性问题。
另外,SM的希格斯机制还有如下更严重的问题:(1)希格斯场自作用的累积必然导致H粒子质量为无限大,而且参数λ也总是要随作用体系能量标度的变化而变化,即使不考虑希格斯场自作用的累积,也只能根据演绎的要求估计H粒子质量;(2)无法由希格斯机制得到轻粒子质量;(3)如果要使用希格斯机制计算不同粒子质量,对每一个粒子就还必须引入一个与质量成正比的待定耦合参数,这样的待定参数不仅都完全由“手放进去的”,其数目也比质量未知的粒子个数还多;(4)对希格斯机制形成质量的所有过程,都不能做有唯一确定结果的计算,不能进行完全有效的数量化表述。
非常清楚,希格斯机制虽然满足了SM演绎的需要,也成功给出了粒子质量的唯象解释,但依据温伯格的上述两个标准去考证,它根本就不具有任何合理性。
(二)
为了解决希格斯机制的上述不合理性,天才的粒子理论家们便提出了一些改善SM及希格斯机制的新物理模型,基本思路就是引入突破SM的新观念,具体可以分成如下两类:
1、在SM原有的规范对称基础上再添加超对称(SUSY)。这是一种玻色子与费米子整体规范变换不变的对称,由此创建的新模型就统称是超对称新模型。
引入了超对称后:(1)可以把SM无法描述的引力包揽在同一个数学体系,可实现四种作用强度统一;(2)超对称伙伴粒子对费曼图闭合圈的贡献大小相等,符号相反,这就自动解决了SM中因此形成的发散困难;(3)能够使H粒子的质量稳定在可观测的费米能标(大约100GeV);(4)在宇宙学领域可以实现宇宙初期的暴涨,这就抹平了大爆炸带来的不规则性,从而消除了关系到传统宇宙大爆炸理论生死存亡的一块心病;(5)演绎给出了电中性的长寿命超对称轻粒子,据称这就为宇宙暗物质粒子提供理想的候选者。
在所有超对称新模型中,最受关注的是MSSM(最小超对称标准模型),它只含有最基本的粒子谱,在标准模型的基础上引入的新参数也最少,但满足演绎需要的是十个H粒子:两个带电、三个为电中性,另还有五个超对称的希格斯微子。
SUSY SM(超对称标准模型)的H粒子都是一组,有多个,而非SM中的一个。
所有SUSY SM都有如后这四个明明白白的问题:(1)它克服的所有疑难都出自SM的数学演绎需要,并非出自SM描述的粒子动力学的实际存在;(2)现实所有粒子的超对称伙伴粒子,因为质量极大而不可验证;(3)在低能标再回到SM时,那些难以解决的困难、非实在性的丑陋本质仍然存在;(4)在高能标,它的人为性及不可计算程度远远超过了SM。
2、在突破SM的研究中针对某个不可克服的疑难,对量子场或粒子存在添加某种新内容,再通过对SM的数学表述自身的调整来克服它的该疑难。这种不使用超对称观念创建的新模型,针对的是某个特定的专门问题,就称是专题新模型。
如最近美国的斯塔克曼(G. Starkman)等四人就共同提出了修正SM的一个设想,其要点是:把希格斯场的四个自由度视为四个粒子,H粒子是其中的一个,其余三个粒子在弱作用尺度下被“吃掉”、与弱规范粒子合并成了W^±和Z^0,再使用戈德斯通定理(Goldstone’s Theorem),通过恰当的数学处理就避免了H粒子质量的二次发散,这样就解决了SM中因H粒子质量问题构成的危机(符号“^”表示上标)。
所有专题新模型也都有如后这两个明明白白的问题:(1)假设的某种新内容所依据的,既非SM的第一性原理,也不是实验观察事实,完全是由“手放进去”的人为假想;(2)这样的人为假想只能消除SM的某个特定问题,既不能解决SM的所有不可克服疑难,更不能对它非实在非的丑陋本质有任何改善。
上述这些明明白白的问题都证明:为了克服SM及希格斯机制不合理性的所有新模型,它们完全由“手放进去”的东西及不可计算的内容,与SM相比不是减少了,而是增多了,根据“要自然”与“要现实”的标准,它的不合理程度不是降低了,而是更高了。
(三)
当今物理学的主流对希格斯机制还有如下重要描述内容。
1、对形成粒子质量的物理机制普遍解释是:由于带电轻子、夸克等所有这些粒子游弋在了希格斯场的“海洋”,它们的物质场与希格斯场就会发生的汤川耦合中粒子会受到“拖拉”,从而就构成了粒子的物质惯性,因此也就使粒子获得了质量。
2、SM中粒子质量有这两个部分:(1)所有基本粒子的自有质量,它形成于希格斯场的汤川耦合;(2)在相互作用中,由拉格朗日量决定的能量构成的质量。
在强子质量组成中,上述(2)的部分都超越了(1)的部分。
3、希格斯场与能量场的耦合是禁戒的;这也是电弱作用对称破缺的依据。
4、汤川耦合赋予粒子质量的使命早在宇宙大爆炸开初就已经完成,现在我们只有在高能粒子对撞机中模拟宇宙开始时刻,才能使H粒子在实验室“复活”。
对希格斯机制的上述重要描述内容,都与如下所述的可观察事实完全相悖。
1、以实际的原子运动为例:它运动是原子整体位置移动,它的惯性即表现为阻碍原子整体运动的变化,而构成粒子质量的汤川耦合是对组成原子的每个粒子而言的,都只能是原子的内力,由力学基本规律它就绝对不可能阻碍原子整体运动的变化,这与原子内的电磁作用不会阻碍原子整体运动变化的道理相同。即希格斯机制构成质量的机制、与受力物具有惯性的事实严重相悖。
    2、依照宇宙大爆炸理论,大爆炸开始的“奇点”空间线度趋于零,什么结构都没有,大爆炸生成的只是一团能量,而希格斯场与能量场耦合是禁戒的,由此显而易见的结论是:宇宙物质不可能有由汤川耦合构成的惯性,这就与我们观察到的宇宙事实完全不符。
另一个事实是:高能粒子对撞中的能量可以毫无阻碍地转变成有惯性的粒子固有质量,这也就与希格斯场不与能量场耦合的理论描述完全矛盾。
3、由狭义相对论,粒子因运动增加的质量也有惯性,但此时粒子固有质量不增加,增加的运动质量都实现于动能,属于相互作用能的部分,但它并不形成于希格斯机制,因此运动质量也就不可能有惯性。这也就与运动质量有惯性的事实严重相悖。
4、以重轻子μ±的衰变为例。SM描述的事实是:只有实验室的μ±衰变中,才会有希格斯场使电弱作用对称破缺。因此,说汤川耦合赋予粒子质量的使命宇宙大爆炸初就已经完成,与电弱统一理论的描述事实完全相悖。
由于希格斯机制的重要描述内容均与相关的事实完全相悖,这就证明它并不是粒子形成质量的实际过程,由此的合理结论即是:为了满足SM演绎需要的希格斯机制,实际只不过是理论家们的人为加工品而已。
(四)
粒子质量并非形成于希格斯机制,还可以用J/ψ介子衰变这样的实验事实来证明。
我们知道,J/ψ介子近200种衰变道所产生的,有正、反重轻子e、μ及质子p,它们的总质量差异很大,但从主流粒子理论考察:(1)J/ψ介子衰变的真空条件相同,即希格斯场相同;(2)都实现于带电中间矢量玻色子W^±,质量场也都相同。如此相同的希格斯场与质量场的汤川耦合结果(即粒子总质量)也就应当相同,即来自W^±的粒子总质量都相同,但与实验事实完全矛盾。这就证明粒子质量并非形成于希格斯机制,H粒子当然子虚乌有。
当代主流的粒子物理学,除了对上述基本事实置若罔闻以外,对希格斯机制的理论表述也还没有遵守最起码的逻辑常规。如在电弱统一理论中,为了实现电弱对称破缺,希格斯场与能量场耦合是禁戒的,但在大爆炸产生宇宙时,这种耦合确要允许发生。这种依照理论家的主观需要,对要表述的内容做完全矛盾的人为规定,就是不遵守最起码逻辑常规的典型例证!
基本事实无法否认,最起码的逻辑常规必须遵守。但作为当代主流的希格斯机制却是逆行其道,它自身不仅有一系列违背实际存在的事实、不遵守最起码逻辑常规的错误,而且还总是要把这些错误强加给当今人类社会,这不仅严重损害了理论物理的尊严与美妙,也造成了物理学观念的极大混乱及社会资源的严重浪费,对此我们决不应该视而不见!
                                    完成于2012-09-06       
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 楼主| 发表于 2012-10-4 15:42:07 | 显示全部楼层
gwjian 发表于 2012-10-4 15:41
希格斯机制并不具有合理性(专题三)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(三)
作者  苟文俭

新发现的粒子与希格斯玻色子毫不相干(专题四)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(四)
作者   苟文俭
新发现的粒子,即是CERN和FNAL在7月初宣布发现的粒子,对此我们确信无疑。这种新粒子仍称是X粒子,希格斯玻色子也仍记为H粒子。
本公开信系列《(三)》的充分理由已证明H粒子子虚乌有,它当然不可能被实验发现。本文还将根据理论描述的H粒子属性进一步分析指出,它与X粒子毫不相干。
(一)
在CERN与FNAL的实验中,科学家们把共生粒子视为是X粒子的衰变生成物,与H粒子挂钩所做的分析是如下三个方面:
  1、理论描述的H粒子是一个玻色子,它的自旋是0或1的整数倍,而不是半整数倍。因此要分析共生粒子的总自旋是否具有H粒子的自旋属性。
  2、测量X粒子质量取值,看它是否具有理论描述的H粒子质量属性。
  3、分折X粒子的衰变方式、电荷、宇称等,看它们是否也是理论描述的H粒子属性。
特别说明以下两点:
1、共生粒子的定义见本公开信系列《(一)》。CERN发现X粒子依据的共生粒子主要是双光子。对形成粒子质量的汤川耦合与H粒子的关系,本公开信系列《(三)》已指出:有汤川耦合形成粒子质量的地方,必然有H粒子;希格斯机制中汤川耦合形成粒子质量过程,都应当与H粒子寿命相当。
2、不同理论有不同的H粒子。对SM的H粒子就记为(SM)H粒子,SUSY SM的H粒子也记为(SUSY)H粒子。所有H粒子属性实际都形成于各自理论数学演绎的特定需要,并非是理论自身演绎结果的预言,因此作者就称它们是“理论描述的”而不说是理论预言的。
本文以后所述的H粒子属性,也都是“理论描述的”。
(二)
在CERN与FNAL实验中,已经确认的X粒子属性是:
1、它的质量在H粒子质量范围,特别是CERN已给出了125至126Gev的精确值。
2、它的自旋是0或1,属于玻色子,但还不知道自旋到底是0还是1。
根据SM对粒子的区分:如果X粒子自旋是0,它就只有电中性这一种,与(SM)H粒子自旋属性相符;如果X粒子自旋是1,表明它有同位旋三重态,有三种不同电荷(+1、-1、0),这就是(SUSY)H粒子的自旋属性。
由X粒子的自旋属性,还无法确定它到底是(SM)H粒子还是(SUSY)H粒子。
由本公开信系列《(三)》:(SM)H粒子质量无法确定;如果忽略希格斯场自作用的累积,假定规范变换到普朗克尺度都有效,有的理论家估计它的质量可能在115至180 Gev之间,也有理论家估计它的最大质量可能达到1400Gev。
(SUSY)H粒子质量均可以有具体取值。《2008年粒子物理手册》公布的一组(SUSY)H粒子质量是:中性H0的质量大于110.0或92.8Gev,两个带电H±的质量大于79.3Gev。
如下的论证与结论都很容易理解。
1、见本公开信系列《(三)》,根据希格斯机制不合理的事实可知,如果认为X粒子是(SM)H粒子,由于它的质量确定,意味着要对其它原始参量做不可想象的精细调整,SM的自然性得到了实验证实,即希格斯机制完全不合理得到了实验证实,这自然也就证明不存在有(SM)H粒子。
2、如果认为X粒子是(SUSY)H粒子,它就绝对不只是一个,而且更容易发现的只能是质量较小的带电H粒子。由于X粒子是唯一的电中性粒子,它也就绝非(SUSY)H粒子。
因此,根据对X粒子已经确认的属性就可以确定,它与H粒子毫不相干。
(三)
在理论描述中,H粒子有不同衰变形式,也称是衰变道,通俗的说法是它可以有不同的碎片粒子;它除了主要的双光子衰变道外,也还有小几率的轻子衰变道,或可转换成夸克的强子衰变道。
主流粒子物理对H粒子衰变原因的解释是:因为它只存在于宇宙大爆炸之初的非常状态,高能粒子对撞机中它只能瞬间被“复活”,所以只是昙花一现,实验都只能看到它的衰变生成物;而且让H粒子重新“复活”的机会也非常稀少,估计至少要每万亿次正、反高能强子对撞才可有能出现一个衰变的H粒子。
以上的理论描述就称是H粒子衰变属性,对此就很容易有如下所述的分析与论证。
1、粒子衰变的电弱对称破缺,由于发生了希格斯机制,必然有H粒子;还有在实验中新产生有质量粒子时,其质量也只能形成于新粒子的产生过程,这些事实也都无可辨驳地证明:任何现实的粒子反应几乎都有H粒子出现,而且也还是通常的能量状态,这就与H粒子特别稀少、又只能瞬间出现于高能粒子对撞机的理论描述完全相悖。  
2、质子或电子也可以在实验室产生,它们均有长期保持不变的精确质量值。由于汤川耦合形成粒子质量的过程与H粒子寿命相当,如果X粒子是H粒子,它寿命极短,并不具有可观测性,这就说明汤川耦合在还来不及形成可测量的结果时它就已经终结了,这自然也就不可能测量到有长期保持稳定的精确质量值。这显然不是事实。
3、如果X粒子是H粒子,根据形成粒子质量的汤川耦合过程就很容易估计,它的力程一定小于弱作用,说明与汤川耦合相伴的H粒子一定深藏于粒子的电荷分布半径内,或紧挨着夸克。这样每一个有质量粒子产生时就都会观察到有H粒子衰变,但这绝非事实。
4、理论描述中,中性H粒子无色无夸克,无电磁结构,形成质量的汤川耦合也并非电磁作用或强作用。由此进一步就可以确定:
(1)与介子不同,中性H粒子由于无电磁性,它就绝不会有直接辐射光子的电磁衰变,如果是联级衰变辐射了光子,就一定有参与电磁作用的时间。实验中双光子事件并没有这样的时间,都是大几率的直接衰变。因此,把双光子事件看成是H粒子衰变毫无依据。
(2)实验中高能双光子都可以通过联级衰变形成小几率的有质量粒子衰变。因此,在CERN与FNAL的实验中,小几率的衰变道与H粒子之间并没有必然的相关性。
综合上述事实就必然有这样的合理结论:从理论描述的H粒子衰变属性考证,它与实际观察的X粒子绝对扯不上任何关系。
(四)
CERN实验中,一位负责分析CMS项目实验参数的科学家对媒体说:如H粒子这样,它“往往被某一种理论预言,你必须选择信仰一种理论,然后通过海量实验去寻找它”。他还说:因为人们信仰SM,它“现在就缺这么一个希格斯粒子,这就让全世界的几千人找了40多年才找着”;说“希格斯粒子找着了,剩下的事儿就是继续找”,去找电子里面、夸克里头还有没有更小的结构?
这位科学家的言语,也代表了当今一些主流粒子物理学家们的思想,同时也给我们透露了如下两个明确信息:
1、在CERN与FNAL实验中,科学家们认为X粒子可能就是H粒子,出自对SM的信仰。尽管许多事实都充分证明,理论描述的H粒子、与实验发现的X粒子毫不相干,但由于信仰SM,因此相信“就缺这么一个希格斯粒子”一定会存在!
把X粒子看成可能就是H粒子,原来,科学家们早就有了信仰SM的心理暗示,以及发现它的强烈愿望。
2、当最终确定了X粒子就是H粒子后,在实验方面,当然也会在理论方面,当代物理学的主流还会沿着SM的规范对称观念继续走下去。
对本来就是人为制造的H粒子,当代物理学的主流为什么就深信不疑、全世界的几千人竞找了40多年呢?细心琢磨,其理由不外乎是如下这三个方面:
1、SM有很好的实验支持,满足了“要现实”的要求,它可信赖。对此,本公开信系列《(二)》的论证结论是:SM的可验证性是一种假象,它并不能有效解决自身的基本问题,具有非实在性的丑陋本质,根本不值得信赖。
2、希格斯机制使SM具有了更为简洁优美的数学表述,从美学的角度也使人不得不相信有H粒子。但事实给出的结论是:SM的纯粹数学表述已远离了被描述粒子动力学的实际存在。因此,尽管希格斯机制为SM的数学表述增添了靓色,这实际只不过是在稻草人的驱体上穿戴了漂亮的服饰而已。
3、它根源于QM与SR,出自名门权威。对此我们也必须明确:任何物理理论形式化体系不完备性是普遍规律,它们都有由形式化体系的自身逻辑前提所严格规定的适用条件;物理学绝非宗教,只有满足某种心理需求的宗教,才会不顾及事实真相而以信仰为本。
对具有实证性的物理理论,与描述对象的实际存在完全相符,才是信赖它的最高原则。在当今的粒子物理学领域,置SM失败一面的非实在性丑陋本质于不顾的盲目信仰,无异于是崇尚并不具有任何有效性的数学游戏,是在欣赏穿戴漂亮服饰的稻草人,是把物理学视为了满足某种心理需要的宗教。
为一个不存在的H粒子,人类已经付出了高昂代价,难道我们智慧的当代人还要沿着纯粹数学的道路,为了穿戴漂亮服饰的稻草人,毫无意义地再追加更为巨量的成本吗?
                                     完成于2012-09-09

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 楼主| 发表于 2012-10-4 15:42:47 | 显示全部楼层
gwjian 发表于 2012-10-4 15:42
新发现的粒子与希格斯玻色子毫不相干(专题四)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(四)
作者   苟文 ...

粒子物理学需要全新的起点(专题五)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(五)
                            作者  苟文俭
粒子实验的测量事实是:任何自在的粒子,均占有半径约为10^-17m的空间位置。对不大于该实验值的粒子存在区域就称是粒子内部空间,大于了该实验值的区域也称是粒子外部空间。相应地,对力程不大于10^-17m的粒子动力学存在,就称是粒子内部存在,力程大于10^-17m的粒子动力学存在,也称是粒子外部存在(符号“^”表示上标)。
QM、SR、QED的描述对象都属于粒子外部存在,其规律称是粒子外部物理规律,也称它们是粒子外部理论。QCD及电弱统一理论的描述对象都属于粒子内部存在,其规律也称是粒子内部物理规律,对它们也统称是粒子内部理论。
(一)
所有粒子及由粒子组成的所有存在物之集合,就称是现实世界。
对粒子内部理论,本公开信系列《(二)》所述的、它的第一个基本问题必须要首先弄清楚,具体也就是粒子内部存在形成的原因、表述的边界条件、及具体计算中初始条件怎样确定等等,这就必然要回答这样一些问题:粒子的物质、电荷、自旋、正反等等,它们各自到底表述了粒子内部什么样的动力学存在?在粒子动力学存在中,左右手性及对称性、不同性质作用、运动与物质波等等,各自形成的原因到底是什么?
上述所有这些“是什么”都涉及了现实世界的本源,对在这些问题表述中使用的基本概念,就统称是本源性概念;它们所表述的粒子动力学的实际存在,就称是它们的实在性定义。在对粒子动力学存在的探索中,当代物理学主流理论的基本事实是:
1、对本源性概念,粒子外部空间理论均只有数量化表述意义,没有实在性定义。
2、QCD与电弱统一理论作为当代粒子内部主流理论,它们使用的所有本源性概念,实际都只是根据数学演绎的需要做了数学定义,都是以实现理论纯粹数学形式化体系的自洽与完备为目的,也都具有了保证数学演绎自圆其说的数学表述意义。
由此就容易理解,当代粒子内部主流理论有如下典型的逻辑学错误。
1、数学协调性理论指出:形式化理论绝不可能去解决超越概念定义域的任何问题。
对本源性概念,QED等粒子外部理论都没有实在性定义,而粒子内部物理规律揭示的最重要内容,就是相关本源性概念之间的关系如何。因此,当代粒子内部主流理论以QED为模板,也就是要使用粒子外部理论的本源性概念,去解决涉及本源性概念实在性定义域的某些问题,显然就具有了违背数学协调性理论的逻辑学错误。
2、1931年,数学与逻辑学家哥德尔(K.Godel)发现并证明的不完备性定理指出:形式化体系概念的不完备不协调不可避免,相容性不可判定,自身的逻辑起点或前提均不可证明。但在粒子内部主流理论的表述中,不仅本源性概念的数学表述意义以保证数学演绎自圆其说为宗旨,还有如强子构成于三代夸克,不同场量子是什么模样,粒子质量形成于希格斯机制,超对称实现于10维或11维时空等等对这些非微扰的论述,也都是以理论形式化表述的自洽与完备为依据人为假定的,这也就在形式上具有了理论自身形式化体系的协调性。显然,这也就具有违背哥德尔不完备性定理的逻辑学错误。
(二)
实际上,SM在满足自身纯粹数学协调性的需要中,对许多本源性概念的数学表述意义、也都与实际存在的事实完全不符。对此本文仅举如下两例。
首先是“物质”概念。SM表述中,粒子物质也即是粒子实现的存在。粒子实际存在除了有用质量量度的物质外,也还有用半径量度的内部空间,二者无任何逻辑关联,绝对不等同。因此,粒子物质根本就无法与粒子实现的存在划等号。
再说“真空”概念。SM表述中:真空是一无所有的“虛空间”;任何具有实际粒子所有特性的正、反成对的粒子,都可能在任意真空“点”位置突然冒出来,由于它们来自真空,湮没迅速,在还来不及辐射时,就在湮没中再回到了“虛空间”。
事实是:正、反粒子对湮没辐射光子的能量,是正、反粒子固有能相加的总和;真空涨落有不可避免的零点能。因此,如果任意真空“点”位置真的都有正、反粒子冒了出来,真空涨落使它们湮没辐射能量也就不可避免,而且这种辐射能的累积将会与宇宙同在,现实的宇宙真空必然会成为大火炉。但实际上,现实宇宙真空的温度都极低。
任意真空“点”位置均可被激发产生出粒子,真空就绝不是一无所有的“虛空间”!
(三)
对粒子内部存在的描述,主流理论以QED为模板,最核心的内容,就是认为对粒子内部存在的动力学体系也都可以使用经典力学的拉格朗日量。
经典力学中,拉格朗日量可以表征体系能量的前提,是保证守恒定律成立的时空平移不变及旋转不变。在粒子外部,这种表述确实与空间的实际特性保持了一致,但在粒子内部却完全是另一回事。
1、实验表明,粒子内部的弱作用空间存在着某种有方向的“螺旋”,以及弱作用宇称不守恒。这就证明,对弱作用规律做空间旋转不变性的表述,就与粒子内部弱作用存在的实际完全矛盾。
2、强作用有“渐近自由”及“夸克囚禁”又证明,对强作用规律做空间平移不变性的表述,也就与粒子内部强作用存在的实际完全矛盾。
3、除中子外,所有不稳定粒子一秒钟后就都不复存在了。这又证明,对粒子内部实现存在的规律做时间平移不变性表述,也就无法与这种存在的实际时间保持一致,这种情形,也类似热力学的熵增规律不满足时间平移不变性。
弱作用、强作用及粒子内部实现存在规律,即是粒子内部物理规律。上述事实表明:粒子内部动力学体系根本不能使用经典力学的拉格朗日量。因此,虽然QM与SR都很有效,QED也与实际相符,但以QED为模板创建的SM就只能做非实在性的数学表述。
也正因为如此,当代以SM规范对称观念为依据的进一步探索,就仍然只能依赖于猜测与想像,一个又一的所谓“突破”,如从一个H粒子增加到多个H粒子这样,其结果总是使未知因素与理论自身的疑难更多了,不合理程度更高了;这是地地道道的倒退!
QED的规范对称观念只适用于粒子外部存在。当代物理对粒子内部存在及现实世界本源探索,以QED为模板是一条走不通的“死胡通”。
(四)
粒子外部理论不是创建粒子空间理论的依据,要创建与粒子内部存在保持一致的有效物理理论,就需要全新起点;即粒子物理学需要有全新的起点。在对这种全新起点的探索中(1),作者的依据是主流粒子物理学已有的如下两个普遍结果:
    1、不论是实验事实还是理论分析,都显示了粒子是由某种更基本的单元组成。对组成粒子的基本单元作者就称是基元,并用字母“V”表示。
2、基元要组成粒子,而粒子又都产生于受激发的真空“点”位置,由此即可以确定:基元一定来自真空,也一定有真空态V与非真空态V这两类。
作者根据真空“点”位置受激发的可判定事实(2),认识了真空态V有物质元素a、广延元素s,及a在s内受制约的真空信息i,再以真空态V的实际存在为唯一依据,就归纳总结了所有物理理论的全新起点及形式化表述平台,对此称是IV模型。
根据本公开信系列随后论述的需要,特别介绍IV模型的如下四点相关结论(3):
1、V有nˇ0个用字母“f”表示的结构自由度;固有存在的真空态V记为Vˇ0,它的nˇ0个f各向同性,有完美的对称性,是一切基元V的原始基态(符号“ˇ”表示下标)。
2、Vˇ0存在涨落会发生对称破缺,就转变成了有左、右手性的不对称真空态V,有多余的右手性真空态V,并且有的a也可能在V之间发生转移。
在a转移中,有的真空态V就可能获得多余a,它也就因此成了非真空态V。
3、在全宇宙真空,大量多余的右手性真空态V构成的真空演化,最终会产生出特殊的非真空态Vˇc,它的nˇ0个f因为都有多余a的可动性而实现了各向同性。左右手性的Vˇc分别记为Vˇcl和Vˇcr。对在Vˇc的nˇ0个f实现了各向同性的多余a都记为aˇi。
4、有质量粒子就是Vˇc在nˇ0个f追求Vˇ0对称的过程中,把相反手性V组织起来的最小V集团。(1)粒子的固有物质或静止质量物质,就是在粒子V集团聚集的ai,它们在Vˇc实现的各向同性存在中就形成了物质惯性,并通过aˇi生成的真空信息i的传递就形成了引力场,以此为依据就可以测量到完全等效的惯性质量与引力质量(4)。(2)以左右手性Vˇc为基础,也就可以组成正、反成对的粒子。

                                       完成于2012-09-12
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 楼主| 发表于 2012-10-4 15:43:18 | 显示全部楼层
新粒子是所谓“t夸克”的同胞小弟(专题六)
——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(六)
作者  苟文俭
本文所述的新粒子,也即是CERN和FNAL在7月初宣布发现的粒子,仍记为X粒子。所谓“t夸克”,即是SM中第三代的top quark,它是FNAL在1994年4月6日宣布发现的。当年,FNAL共找到了56个t夸克事例。
《2008年粒子物理手册》公布的t夸克质量实验值为171.2±2.1Gev。
(一)
IV模型中粒子的Vc在n0个f追求V0对称时,传递的真空信息i有三种(1):(1)只有纵向分量的iˇl;(2)另有两个横向分量的iˇt;(3)iˇl与iˇt在f转录时相互叠加的iˇs。
根据Vˇc在nˇ0个f传递的i不同,就可以对粒子内部存在做如下分类:
1、每个f只传递iˇt的Vˇc记为Vˇct,它在每个f追求实现的Vˇ0对称记为iˇt对称。
2、每个f可传递iˇl的Vˇc记为Vˇca,它在每个f追求实现的Vˇ0对称有两种情形:
(1)在每个f独立传递了iˇl实现的Vˇ0对称,就记为iˇl对称(符号“ˇ”表示下标);
(2)在每个f传递的是iˇl与iˇt叠加的iˇs,实现的Vˇ0对称就记为iˇs对称。
当一些转移的a进入粒子的Vˇc冲击了某个区域时(2),Vˇc会发生单向形变,并会产生Vˇc或粒子运动;这种多余a记为aˇct,它们冲击Vˇc某个区域时,都有nˇe个f指向了同一方向。
费米子是以单手性Vˇc为基础的粒子,它们有如下四类(3):
1、以左、右单手性Vˇct为基础,每个f在实现的iˇt对称中就组成了负的或正的电子。
2、以左、右单手性Vˇca为基础,每个f在实现的iˇl对称中就组成了正、反重子,在实现的iˇs对称中就组成了负的或正的μ重轻子或τ重轻子。
3、对单向形变的运动Vˇc,当nˇ0个f的aˇi不能满足实现Vˇ0对称的特定需要时,它就会以持续转移aˇi的方式孤立存在。由于每个f可以传递三种i,孤立的Vˇc就可以有三种类型,它们均为单手性,穿透性极强,具有三“代”中微子的所有特性,即是中微子。
一对左、右手性Vˇca相互挤压中,它们之间在单一方向实现的个体Vˇ0对称就记为Iˇc对称,以此为基础就可以组成玻色子,有如下三类(4):
1、在一对Vˇca相互挤压的相离方向,每个f仍然各自实现了Vˇ0对称的,称是介子。
2、一对Vˇca只在相向方向实现了Iˇc对称,相离方向每个f没有单独实现Vˇ0对称的,称是类粒子,有三种,分别记为iˇc粒子、iˇt粒子及iˇr粒子。
3、粒子衰变中,如果粒子V集团的Vˇca在Ic对称中转移了多余a,它们就只能以aˇct的可动方式通过真空持续转移,并在aˇct的持续转移中组织了一大群左、右手性的真空态V;这也就是我们常说的光子。
(二)
在每个f实现各向同性的Vˇ0对称时,粒子的Vˇca个体在单一方向整体形成Iˇc对称的所有aˇi实现的存在,称是单向纵向要素,记为lˇe,其质量记为lˇe质量,有如下四种(5):
1、Vˇca在每个f保持了独立存在的,称是理想lˇe0,其质量用Δmˇe0表示。
2、受 Vˇca在每个f实现iˇl对称影响的,称是l型lˇel,其质量用Δmˇel表示。
3、受 Vˇca在每个f实现iˇt对称影响的,称是t型lˇet,其质量用Δmˇet表示。
4、受 Vˇca在每个f实现iˇs对称影响的,称是s型lˇes,其质量用Δmˇes表示。
对各lˇe质量,IV模型的计算值分别是Δmˇe0=70.025243Mev、Δmˇel=76.866552Mev、
Δmˇet=72.081880Mev、Δmˇes=67.48830Mev。
上述(一)的三种类粒子中,iˇc粒子与iˇt粒子的主要属性如下。
1、iˇc粒子。是正、反高能粒子碰撞时, 一对左、右手性Vˇca在各向同性条件下实现个体Iˇc对称的类粒子(6);产生它的条件固有动量为Pˇc0,计算值为9595.9785Mev/c(c为真空中的光速)。ic粒子质量计算值为9460.3005Mev;这即是由正反b夸克组成的Υ(1S)介子。
iˇc粒子有五种l激发态、六种t激发态。由质量计算可知,它的五种l激发态就是实验中的五种Υ(1S)介子共振粒子,六种t激发态即是实验中的六种Χˇb介子共振粒子。
所有这些粒子质量计算值均与实验值高度一致。
2、iˇt粒子。是正、反高能粒子碰撞时,一对左、右手性Vˇca在只有纵向传递i的条件下实现个体Ic对称的类粒子(7);产生它的条件固有动量为Pˇt0,计算值为60.2933Gev/c。
it粒子不能被激发,但由于iˇt与iˇl在同一方向做相同传递要相互叠加,通过衰变生成物可区分它有五种:(1)三种分别表现为正、负、及电中性的iˇtl粒子,它们的质量相等;(2)表现为电中性的iˇts粒子;(3)所有多余a都只能以aˇct的可动方式转移的、表现为电中性的iˇtt粒子,这也即是观察中的光子。
lˇe是Vˇca的每个f都实现了Vˇ0对称的单向纵向存在,是类粒子实现Iˇc对称的基础。因此,类粒子实现的Iˇc对称存在,都只能以lˇe为基础,相关质量具有线性的正比关系。
只考虑以不同le为基础实现Iˇc对称存在的理想情形,计算得到的iˇtl粒子理想质量为80.2348Gev,iˇts粒子理想质量为91.3843Gev,质量不确定的iˇtt粒子质量中心理想值为88.1479Gev。根据《2008年粒子物理手册》公布的W^±与Z^0质量实验值可以确定:
正负itl^±粒子就是所谓的中间矢量玻色子W^±(实验值为80.398Gev),中性的its^0粒子也就是所谓中间矢量玻色子Z^0(实验值91.1876Gev)(符号“^”表示上标)。
(三)
正、反高能粒子碰撞时,一对左、右手性Vˇca个体在保持相对独立条件下实现了Iˇc对称的类粒子,也即是iˇr粒子;产生它的条件固有动量为Pˇr0,计算值是120.5865Gev/c。
由于iˇr粒子的一对左、右手性Vˇca保持了相对独立,就具有了以理想lˇe0为基础形成Iˇc对称存在的可能:不以lˇe0为基础的记为iˇrn粒子,以lˇe0为基础的记为iˇry粒子。又由于一对Vca没有实现i的相互传递,它们转动各向同性的横向存在将始终占主导。
1、设iˇrn粒子的固有动量为Pˇrn。不以理想lˇe0为基础也即Vˇca在每个f保持的独立存在不影响Iˇc对称,因此每个f仍有追求Vˇ0对称的纵向存在。Pˇrn有如下两个独立分量:
(1)有Vˇca转动各向同性存在的横向方向分量,用Pˇrt表示;它首先是Pˇr0支配的结果,必等于Pˇr0,同时也还要以t型lˇet为基础;即有Pˇrt= Pˇr0∝Δmˇet;
(2)每个f有追求Vˇ0对称的纵向存在,这也就又构成了Pˇrn的纵量,用Pˇrl表示;由于Vˇca转动各向同性的横向存在占主导,形成Pˇrl的基础仍是t型lˇet,但同时还有纵向l型lˇel要通过nˇe个f构成影响,其取值就有Pˇrl∝(Δmˇet+Δmˇel/kˇα)(kˇα=nˇ0/nˇe)。
kα取值等于原子超精细常数的倒数(8)。使用Δmˇet、Δmˇel的计算值及kˇα实验值,以及动量公式Pˇrn^2=Pˇrt^2+Pˇrl^2,就可计算得iˇr粒子的质量为171.2002Gev。因此,所谓SM的t夸克,也就是类粒子中的iˇˇrn粒子,它的理想寿命为4.309793×10^-25s(8)。
2、设iˇry粒子的固有动量为Pˇry:(1)以lˇe0为基础,一对Vˇca在每个f也就没有追求Vˇ0对称的纵向存在,无纵向分量;(2)在横向方向Pˇry受Pˇr0支配时,因为iˇt与iˇˇl通过f转录的情形相同,会叠加成iˇs。Pˇry取值决定于如下两个独立因素:
(1)首先要以理想lˇe0为基础,其取值就有Pˇry∝Δmˇe0。
(2)同样也要被Pr0支配,同时其存在也还要以s型les为基础,则有Pry=Pr0∝Δmes。
即有Pˇry/Pˇr0=Δmˇe0/Δmˇes,进一步计算可得iˇry粒子质量为125.1194Gev。这也即是CERN和FNAL发现的X粒子。因此,属于玻色子的X粒子,它并非“上帝粒子”,而是所谓“t夸克”的同胞小弟。根据iˇr粒子具有的实际存在,对它还容易有如下认识:
1、正、反高能粒子碰撞产生ir粒子时,形成理想le0的机会少于实现的个体Iˇc对称,因此与iˇrn粒子(即t夸克) 相比,iˇry粒子(即X粒子)产生的几率更少。
2、由于始终是Vˇca转动各向同性的横向存在占据主导,衰变中一对Vˇca的多余a就都只能以aˇct的可动方式转移,即只有辐射双光子的直接衰变。当然,其联级衰变也还可以产生出有质量的其它任意正、反粒子,但这些都只能是小几率衰变。
(四)
粒子中的Vca追求V0对称的存在方式,就称是Vˇca状态。
作者计算了77种有不同质量的粒子质量(9),包括所有稳定与不稳定常见粒子,都与实验测量值准确相符。如μ重轻子质量,计算值为105.658369Mev,实验测量值也就是105.658367Mev。计算所有粒子质量有统一公式,每一个粒子质量计算通过Vˇca状态分析的初始条件都是确定统一的,都只使用了包括kˇα在内的、由Vˇ0存在决定的四个实验常数,也都象iˇr粒子质量的计算那样,异常简洁。
主流SM的粒子质量计算涉及了非常复杂的非线性运算,尽管使用了不知源于什么的二十多个自由参量,但却只能近似估算与这些自由参量相关的粒子质量,使粒子质量的计算成了最具根本性的世界难题,但在IV模型中这却是水到渠成的简单问题。
IV模型能够精确而又非常简洁地计算所有粒子质量,这决非偶然巧合。
对粒子质量,事实又摆在了我们面前:到底应该选择精确而又简单的有效计算,还是继续复杂而又完全无效的非线性操作?
对粒子内部存在及现实世界的本源,当代物理的主流探索依据SM的规范对称观念,不仅毫无收效的耗费着全世界的巨大资源,也还总是表现出绝拒接受-切离开规范对称观念的新思想,这既是当代物理学的不幸,也更使先辈们培育的物理学精神蒙冤受屈!
遵重实际存在的基本事实,是物理学最宝贵的品质。作者期盼:在对粒子内部存在及现实世界本源的探索中,物理学家们能够从规范对称观念的羁绊中解脱出来。

参考文献:
1、苟文俭,《粒子及其质量计算》,香港科学教育出版社2008年11月第一版,第139、140、142、200页。该书对IV模型有具体表述。
2、同上,第136、95页。
3、同上,第170、224、212、213 页。
4、同上,第217、220至221、260页。
5、同上,第202、411至413页。本文使用该书中的符号lˇel0、Δˇmel0等四个表示符号时,均省略了符号右下标的第二个字母“l”。
6、同上,第220、381、404、447、449页,
7、同上,第221、372、405、447页。原书只陈述了四种iˇt粒子,对第五种表现为电中性的iˇtl粒子,是在去年的进一步研究中发现的。
8、同上。kˇα取值的意义见该书的第96、329页;iˇrn粒子的理想寿命,即是该书第259页所述的时间量子τˇc的取值。对iˇr粒子的认识,对该书的介绍本文有较大改进。
9、同上,第411页至459页。
                                      完成于2012-09-15  qq  55 UFO
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发表于 2012-10-4 15:46:35 | 显示全部楼层
其实就我这种一般屁民来说,我比较关心的是这种粒子假如存在并被发现,将会给我们打开一扇什么样的窗户?
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发表于 2012-10-4 16:26:08 | 显示全部楼层
指望它拿诺贝尔奖的人,失望失望极了
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发表于 2012-10-4 16:42:58 | 显示全部楼层
uniwound 发表于 2012-10-4 15:46
其实就我这种一般屁民来说,我比较关心的是这种粒子假如存在并被发现,将会给我们打开一扇什么样的窗户?

打开一扇满足好奇心的窗户……现代物理学的发现想要应用,没个百八十年是没希望的……
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发表于 2012-10-4 16:55:20 | 显示全部楼层
每个字都认识  连起来就不认识了
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发表于 2012-10-5 10:59:22 | 显示全部楼层
看不懂
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发表于 2013-1-17 21:52:26 | 显示全部楼层
uniwound 发表于 2012-10-4 15:46
其实就我这种一般屁民来说,我比较关心的是这种粒子假如存在并被发现,将会给我们打开一扇什么样的窗户?

基础科学会怎样改变这个世界是很难预知的
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发表于 2013-1-20 14:00:42 来自爪机 | 显示全部楼层
pw:qwertyui 发表于 2013-01-17 21:52:26
[quote]uniwound 发表于 2012-10-4 15:46 [url=forum.php?mod=redirect&go

我想问……楼主自己看完了吗^O^
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