• 2015-11-02

    暂停更新

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  • 2015-11-01

    十年与百年 - [有感而发]

    再有两个月,2015年就过去了。与前几年中微子、Higgs、CMB轮番的大新闻相比,今年的高能物理稍有点冷清。(啊,别忘了五夸克态。)如果说还有什么事件,或许也就是纪念广义相对论诞生100周年吧。100年前物理学革命的盛况自然无法亲眼一见,不过能在100年后纪念之,也算是我辈之幸。要我说,在物理学史上,像广义相对论这样震古烁今的成就,百年未必有其一。

    相对论和量子力学直到今天看来仍然十分牢靠。然而我们都知道,或者毋宁说相信,无论广义相对论还是标准模型,都不会永远这样坚挺下去;我们也还知道暗物质、暗能量是21世纪初的两朵新乌云,至于这两朵乌云何时才能兴起百年前那样的风雨,就颇无从可知了。

    不过今年的这番纪念,倒让我想起了10年前。那是狭义相对论100周年。爱因斯坦在1905年不仅提出了狭义相对论,还写下了光电效应和布朗运动两篇经典论文。后来大家说1905是爱因斯坦的“奇迹年”。在我的印象中,2005年的各种纪念活动比今年更大张旗鼓。如果没记错,2005年被叫作“世界物理年”。我现在也不知道这是谁还是什么组织定下的,也懒得查了。

    那时我正读高中,学校似乎还和周围其他中学一起组织了一个不知所以的火炬传递活动。详情已经记不清,我只记得物理老师叫我去那个活动现场讲话。之所以叫我去,大概是看透了我那时已经打定主意要上这条贼船吧。幸亏我已经忘记当时讲了些什么。要是能想起来,准会幼稚得叫人脸红。

    如果没记错,也是在同一年,中国科协的年会选在新疆召开。其中有一场院士进校园与中学生对话的活动。在那里,我第一次有幸亲眼看到杨振宁、周光召、杨乐、姚期智这些传说中的学界明星。我还记得大家请杨先生讲话时,杨讲了什么“左和右不对称”,引来同桌一阵吐槽:也太玄乎了吧。

    2005和2015在我自己的人生轨迹上也都是很重要的年份。而在这之间刷新的、积累的、丢弃的、留下的,还需一番工夫才能整理清楚。这样来回一想,就觉得十年实在是很长很长的时间。然而据说,爱因斯坦在提出狭义相对论之后就开始思索引力的问题,又花了10年,方修成广义相对论的正果。如今,当我在100年后亲自将这10年度量一遍,才发现所谓“十年磨一剑”或者“十年如一日”,实在是很不简单。

    当然我们不见得非要像爱因斯坦那样,单枪匹马对着一个问题死磕十年。前面说过,这在物理学中是极罕见的个例,颇不可复制,即使在数学中也仅是偶见。况且在大科学的背景下,高能物理的发展瞬息万变,合作与交流在今天比任何时候都更重要。不过另一方面,这种持之以恒的精神在今天反而是更要紧了。想想看,像中国即将建造的这种“超级对撞机”,非千万人之力数十年之功而不可。其中的不可思议,无论如何都不逊于爱因斯坦的广义相对论吧。

    除开这些大事业不说,一个人能够将一件事情一点一点地做很长很长的时间,不也很美好吗?啊,我们完全没有必要渲染个中甘苦,更何况爱因斯坦自己说:“For the most part I do the thing which my own nature drives to do.”的确可算 “好知不如乐知”的达诂了。

     

  • 按:我校博士毕业的条件之一是在毕业前作一篇与自己专业背景相关且有一定哲学意味的论文。以下是我的初稿,写得略嫌敷衍,且篇幅和力度都不够搔到问题的痒处。不过考虑到很久没有更新blog,还是贴出来,待今后补充修改。

    1.

    夸克(quark)这个如同鸟叫的拟声词,源于James Joyce谜一般的小说《芬尼根的守灵夜》。物理学家M. Gell-Mann拿它来命名一类“基本粒子”[1]。据粒子物理学家说,原子核由质子和中子构成,而质子与中子,则由夸克构成。这句话似乎不难理解,毕竟,如果仅从字面意思看,它与“分子由原子构成”、“原子由原子核与荷外电子构成”之类的说法没有实质的区别。可是,夸克这种“基本粒子”无法单独地存在,它们几乎总是被强相互作用束缚在强子(例如质子)中[2]。因此,我们在粒子物理反应中所“看到”的,几乎总是强子间的相互转换,而不是独立的夸克间的相互转换。换句话说,我们从来没有直接“看到”一个单独的夸克。

     

    物理学家告诉我们,这不是因为我们的技术手段有限(如同18世纪的物理学家无法“看到”一个单独的原子),而是说,夸克原则上就无法被看到——当我们试图将一个夸克从强子中“拽”出来时,这个“拽”的过程为强子注入的能量足以创造出一对新的夸克,分别“粘”在被“拽”开的强子的两部分上,以至于总的效果是,我们看到一个强子分裂成了两个(或更多的)强子[3]。

    这个充满比喻的说法,不仅透露出物理学家在用日常语言解释其理论时的无能为