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第15章 引力的麻烦
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几乎所有
我们的现实生活美丽而复杂,这几乎都要归功于量子场论的三种力:强核力、电磁力、弱核力。
没有强核力,原子中心就没有稳定存在的原子核,质子会迅速飞散,而无法形成物质。
胶子和夸克把所有东西连在一起,不然宇宙中就只剩下氢原子了。
你体内的碳、氮、氧、磷、硫、钠、氯、钙和铁,事实上包括整个元素周期表中的元素,它们的存在都要归功于量子色动力学。
这些元素结合在一起,就能形成复杂的化学分子,而电子通过光子传递来交换能量,使每一个化学反应得以发生。
不仅如此,你所站的地方会对你产生排斥,这是因为你脚上的电子与地球的电子能够相互施加力,而根本原因是电子和光子的相互作用。
当你推拉某物,当你感受到摩擦力和拉力,当你体验到浮力或者任何牛顿力学描述的现象时,你都是在体验光子场的电斥力。
由于光的存在,你可以在第一时间看到所有这些现象,这也是光子场的作用。
所有的化学、所有的经典物理、所有的光学、所有这些行为都服从量子电动力学。
接下来还有宏伟的生物学。
生物学是最复杂的科学,最简单的生物学结构是由数十亿个原子组成的分子链。
当DNA链在细胞中复制时,基因编码中的突变会把新的特征传递下去,使物种随着时间趋异和演化。
这些突变有时是由复制过程中的转录错误引起的,但这不会被遗传下去。
地球上生命的真正礼物是渗透到我们大气层中的放射性粒子,它们扰乱了编码的过程:太阳风和天文现象的残余物使粒子在冰冷的太空中衰变。
如果没有W玻色子或Z玻色子,这种放射性衰变就不会发生,地球上的生命就会只局限于岩池中的几十种细菌。
如果没有W玻色子或Z玻色子,太阳中心的夸克就无法把质子转变成中子,核聚变就无法发生,那么太阳也就不会发光。
如果没有电弱理论,宏伟壮观的生物多样性与生命的可持续发展前景就会轰然崩塌。
夸克和轻子构成了你的身体,光子、胶子和玻色子告诉它们如何反应,希格斯玻色子赋予你质量,中微子使一切保持平衡,粒子物理的标准模型和根本的量子场论解释了所有这些问题。
我们并非全知,仍然有很多有趣的问题留待解答,但量子场论给我们指出了正确的方向。
诚然,我们只是在这个领域迈出了一小步,但我们不再盲目摸索。
历史上的每一个事件都是粒子与场相互作用的结果,我们现在有了一个框架来解释它们。
但还有一个问题是量子场论无法解决的,那就是引力。
比弱核力还弱
苹果砸在牛顿头上的故事有几分可疑。
事实上他是在林肯郡看到苹果从家附近的一棵树上落下来的,这让他感到很奇怪。
[1]
下落苹果所受的力,大部分可以用简单的力学来解释。
树枝的折断是茎中原子重新排列的结果。
当苹果在空气中移动时,它会“撞击”
空气中的粒子,使自己的加速度减慢。
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