Tuesday, October 30, 2012

热力学第零定律的热传导方程 和斯蒂芬-波尔兹曼定律都不具有协变对称性

热力学第零定律的热传导方程 和斯蒂芬-波尔兹曼定律都不具有协变对称性

转贴王令隽教授《华夏文摘》文章:上帝粒子
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2012/10/22 20:02
点击:545次
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关于上帝粒子”(Higgs boson)的一篇通讯

王令隽
一位朋友最近来信问及有关上帝粒子(Higgs Boson)”的报道,我想也许不少读者对此会有兴趣,于是把它译成中文,作点补充,和网友分享
上帝粒子不像许多人想像的那么神秘。基本粒子理论的标准模型的基本假定之一是理论必须对称。即是说,运动方程中的相互作用哈密尔顿函数和波 函数都必须具有对称性。理论物理中的对称性的含义是,哈密尔顿函数和波函数都必须具有规范不变性。把对称性当作自然定律或原理完全是一种信 仰,并不是实验所能证实的普适原理。最早讨论对称性原理的不是物理学家,而是一位德国女数学家诺特(A.E. Noether, 1882-1935)。她发现每一种对称性都对应于一个物理量守恒定律。这称之为诺特定理。但是诺特定理并没有说所有的物理量在坐标变换或规范变换下一定 守恒,因而并不能推广至所有的力学系统以保证物理量的对称性。事实上,弱相互作用就不遵守宇称守恒定律。在经典物理里面,描述热力学第零定律的热传导方程 和斯蒂芬-波尔兹曼定律都不具有协变对称性
尽管如此,对称性假定还是作为理论物理的一种行会规矩传承下来。这里其实有一个苦衷:微观世界的相互作用的方程式谁都不知道,要靠理论家们去猜想。 可是如果没有一些限制,则可能的哈密尔顿函数的选择几乎是无穷无尽的,这样就没法玩。加上对称性假定以后,可以选择的哈密尔顿函数形式就大大减少了。当然 也并不能唯一确定,不过加上一些其他考虑,可以写出看来比较靠谱的哈密尔顿函数。(实在不成还可以修改。
由温伯格和萨拉姆 提出的弱电统一标准模型中的哈密尔顿函数当然也具有规范协变性。他们因为这一工作获得了诺贝尔物理学奖。可是标准模型有一个基本问题,就是这一理论容 不得质量。一旦加入质量,就破坏了对称性。可是一个没有质量的系统不可能是实际存在的系统。于是几个理论家,主要是希格斯 ,高尔斯坦和温伯格,提出了一个自发对称破坏(spontaneous symmetry breaking) ”的假定。根据这一假定,相互作用哈密尔顿函数和运动方程还是应该保持规范协变性,可是波函数可以不对称。由于波函数的基态是退化的 degenerate),人们可以从诸多退化的波函数中任意选择一个,并认定我们选择的这个波函数就是大自然中可以实现的波函数,而其他的基态波函数则 可以随便扔掉。因为扔掉了基态波函数中的广大群众,只保留一个合格的分子,对称性也就破坏了。他们不说这种对称性的破坏是理论家们人为选择波函数造成的, 而说这是自发对称破坏,以示正统合法。在这一修正过程中,希格斯假设了一种希格斯场的存在,场粒子就叫希格斯波色子,又叫上帝粒子。其实 它和上帝没有任何关系。之所以叫这个名字,完全是一种市场销售手段。有了希格斯波色子,标准模型中就有质量存身之所了。自发对称破坏现在成了规范场理 论中的又一条行规。(实在很难称之为定律。
所以可以说,没有希格斯波色子,标准模型中就没有质量。有的理论家说:如果没有希格斯波色子,我们将不存在。我没有如此悲观。如果找不到希格斯波色子,我们仍将存在。不存在的,或存在不了太长时间的,应该是标准模型
欧洲的大强子对撞机(LHC)大概花了五十亿美元。建造这一昂贵设备的最重要的理由就是寻找希格斯波色子,所以这位上帝粒子阁下必须找到,或者必须宣称找到了它存在的证据EVIDENCE),以证明这笔钱花的值
美国前些年曾经打算建造一个超高能对撞机(SSC),设计能量为40 TeV,相当于LHC的五倍(8 TeV)SSC1993年下马。美国理论学界有些人感到惋惜。我觉得这是好事,标志着美国物理学界在开始觉醒。记得当年田纳西州也在竞争,希望把 SSC造在田纳西州。一位老公民兴冲冲地来找我说:王教授, 您认为SSC这个项目怎麽样?我们想为田纳西争取到这个项目。参议员戈尔大力支持此事。(戈 尔后来为克林顿的副总统。)我沉吟了一下,说:这笔钱用于其他的物理研究更好。回答大大出乎他的意料之外。1987年筹划SSC的时候,预算44亿美 元,可是到了1993年,预计要120 亿美元才能完工。经过激烈争论以后,克林顿总统终于签字下马。此时已经耗费了20 亿美元
回到对称性问题,在此理论物理陷入了一个逻辑佯谬:物理定律必须是对称的,同时又必须是不对称的(自发对称破坏)。大自然到底是对称的还是不对称的?全能的主呀,您在创造世界的时候倒是拿定了主意没有?您创造的世界到底是对称的,还是不对称的
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 [2楼]  作者:xilu234  发表时间: 2012/10/23 07:41 

王令隽教授关于上帝粒子(Higgs Boson)”的见解很有道理,值得关注。 
 [3楼]  作者:silin007  发表时间: 2012/10/23 08:09 

真正的"上帝粒子"就是众所周知的质子(也叫中子与氕核)!

而粒子对撞机就是类似于台球桌,对撞结果按粒子对撞后的轨迹划分为形形色色的基本粒子!

※※※※※※
即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实

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