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宇宙万物99%都是由虚无构成,但为何看起来是实体的?

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科学家对物质的研究显示,一切事物都近乎是中空的(99%都是空的),包括你,我和宇宙里的一切,全是虚无的空间,只有一些物质的微小粒子漂浮着,就像岩石在广大的太空中漂浮。但这些物质的微小粒子是如何变成形体的呢?一定有某种东西让这些粒子结合起来,问题是,这种东西究竟是什么?

如今我们知道,组成我们的成分就是构成宇宙所有物质的超微小粒子,但找到这些粒子之后,却引发了更难解的谜团,为何东西有形体?为何它们会有质量?

物质绝大部分是虚无的空间,偶尔你会发现到原子,但绝大部分是虚无的空间,那么这些原子是怎么结合起来的呢?我们的形体又是怎么结合起来的呢?当然不是用胶水,应该是某种基本性质的交互作用,粒子间一定有交互作用力,即使你我看不见,这种作用力一定要到处都是。

虚无空间并非完全虚无,而是充满力量。基本作用力有四种,大家都知道的重力,多数人都知道的电磁力,还有一般人不知道的弱作用力与强作用力。弱作用力会决定放射性衰变,像是铀的衰变方式与衰变结果都是由弱作用力决定,强作用力就会结合质子的各个部分,先把夸克的三个部分结合起来,再形成质子。

我们看不见组成自身的成分,也看不见身旁的基本作用力,但我们知道有这回事。要了解这些作用力的原理以及作用力的由来就成了现代物理的重要研究课题。解开这个谜团也许能揭露宇宙的最高机密,不只能找到我们的组成部分,还要知道这些成分为何会有形体。

粒子物理的重大突破在于发现某些粒子其实是力的载体,例如光子,也就是光的粒子,是电磁力的载体,所有力量都有载体,只是我们还没全部找到,但我们知道载体的确存在,我们还知道载体如何互相作用。在极高的温度下,大约是1000万亿度,电磁力和弱作用力就会合并,这种合并称为电弱统一,这个你不必懂,但物理学家认为,这就是未知的环节。

这个环节促成科学史上最伟大的理论之一,就是粒子物理的标准模型,40多年经过反复证明,正确无误。但标准模型还有个大问题,这就要回到粒子动物园,就是为了研究质子内部将它们对撞时会出现的众多奇怪粒子。

次原子粒子的质量差异很大,例如,一个夸克的质量可以是一个电子的200倍,这些粒子还有些质量要多十万倍的近亲,标准模型无法解释为何粒子的质量差异会这么大,或是粒子为何会有质量!

这个问题就成了现代物理学的下一个重要研究课题,而答案居然就来自这个人身上。彼得-希格斯教授为人谦逊,他展开了科学史上最大型也最昂贵的研究之一。宇宙的标准模型有个大洞,彼得希格斯就把洞填起来。

希格斯认为有种无限延伸的广大力场能穿透一切,当某种粒子与力场交互作用,这个交互作用就会让粒子产生质量,如果希格斯的理论能成为事实,也许我们终能了解为何东西会有形体。

但是希格斯的理论最初很难被人接受,欧洲核子研究组织拒绝了他的概述论文。当时希格斯很愤怒,因为他认为自己的研究或许会有重大结果,因此他重写了论文,加了几段内容,但他没有寄回日内瓦,他想欧洲核子研究组织的人应该看不懂,于是他寄到大西洋彼岸的“物理评论快报”,这是相关的美国刊物,结果他们接受了!

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