35、讲解
庄严古典的音乐厅内,零零散散坐着不下上千人,会场满是嗡嗡的交头接耳声,位于二楼观礼台的两名物理学家也在进行着激烈的讨论。
“才四点不到就已经这么多人了,今年进场有点快啊。”
“我们不也一样,早点来才能和人分享现在激动的心情嘛。”
“激动?我看很多人的脸色诡异得很,一眼就能看出是和我一样搞粒子物理的。”年长一些的斯诺·伯尼说。
“毕竟是刷新了史上最年轻得奖记录,之前的记录好像是二十五岁?你说委员会主席在致辞时会如何介绍今年的大黑马?”
伯尼用食指和拇指捏着花白的胡须捋了捋,“摇滚乐鼓手在经历队员发疯、公司濒临破产后独自一人将粒子物理向前推进了五十年?”
“布雷特先生可没这么幽默,而且五十年这个时间量并不严谨,就像我们不知道没有爱因斯坦,相对论究竟会推迟多少年才诞生。庞加莱、马赫这些人即使已经接近真相,不也因为自身原因停止研究了么。”专攻天体物理学的埃菲·里根说,提起这些名字他口吻正经了不少。
“爱因斯坦因为各种因素直到去世相对论都没有获奖,最后还是在学界的一致反对下才用光电效应颁奖平息众怒。
要论人物话题性,这位是不输当年的爱因斯坦的,讽刺的是发表成果才过了半年就顺利获奖,今年在诺奖历史上也算奇迹年了。”
伯尼的话引起年轻天体物理学家的深思,两人一时无话。
坐在他们后排的一名中年男子突然向他们打招呼,“两位先生下午好,你们的谈话内容让我非常感兴趣,我是一名电影编剧,对物理学一窍不通,但听你们言下之意,今年的物理学获奖者似乎可以和爱因斯坦相提并论?”
伯尼看了眼手表,距离仪式开始还有一段时间,他很乐意为对物理产生兴趣的非专业人士解惑。
“爱因斯坦的相对论是敢于对经典质疑,并从零重新解释一个新世界,我个人仍然认为没有任何人可以和他相提并论。
“当然,这样的比较肯定会被人提起,我可以为你解释原理,如何评价是每个人的自由。”
“请尽量使用通俗易懂的词组解释,谢谢。”看着老科学家认真的双眼,编剧显得有些心虚。
“今年的物理学得奖成果是关于光子的,首先你需要理解几个概念,放心,我曾经在小学做过巡回演讲。
“希格斯粒子,也称上帝粒子,你应该听说过吧?”
“是的,据说是一切物质的质量来源?”
伯尼点点头,“这么说并没错,但容易让人误解,以为这种粒子本身代表质量,任何物质中都含有它。
“事实上,希格斯粒子无处不在,它们充斥宇宙的所有角落,甚至真空中也大量存在。
“接下来就有点抽象了,你需要一点想象力,我们知道了空间里到处都是希格斯粒子,它们是受到希格斯场激发出现的。
“你可以将希格斯场想象成水,你在水中运动会受到阻碍,但在平地上,却能尽情跑跳,可你本身的质量是没有变化的,对吗。
“所以说并不是上帝粒子赋予了你质量,而且让你的质量具现化,这就牵扯到下一个概念,‘耦合’。”
里根看编剧似懂非懂,笑着插嘴道:“其实关于希格斯场,我有一个更恰当的比喻,假如有一场物理学术研讨会,开场前爱因斯坦突然进入会场,他会被团团围住,被问东问西,他前进的路线会受到巨大的阻碍。
“这种明星效应就是质量和希格斯场的相互作用,这种物理上两种不同体系的相互作用就叫做耦合。
“不同粒子的质量大小就如同明星的知名程度,学术会上的爱因斯坦、薛定谔、普朗克这类人物都是拥有极大质量的粒子,但如果是你进入会场,没人认识你,你的质量近乎于零,你就可以毫不费力地在会场中穿梭。
“这么说能理解吗?”
“没有问题,请继续。”编剧觉得这样理解物理十分有趣。
伯尼接过里根的话接着说:“好,如果没有希格斯场,所有粒子不管有没有质量,都会以光速在空间中乱窜,这样粒子就不可能结合成原子,物质也就无法产生。
“这才是上帝粒子赋予质量的真正含义。
“接下来的概念比较好理解,我们都知道原子由中子、质子和电子组成,而中子质子由上下夸克组成,有点类似套娃玩具。
“但是仅仅让粒子变慢,还不能让它们结合成原子,这里引出两个概念,胶子和强相互作用力。
“强力是自然界四大基本力里最强的,他能够让基本粒子紧紧粘在一起组成物质,但是它像声波一样,需要有空气、水这样的媒介才能传递。
“而胶子就是强力的传递媒介,今天的主角光子是传递电磁力的媒介,重要的是,这两种媒介都无法和希格斯场进行耦合。”
伯尼将所有概念融合到一起,静静观察编剧的反应。
“简单来说,就是光子和胶子在希格斯场中没有质量对吗?”
“没错,区别只是光子是我们很熟悉、看得见的,而胶子是最近几十年才被实验证明,请注意,目前仍未发现自由胶子的存在。
“你可能觉得我直接说光子没有静态质量就好了嘛,非要绕这么大一个圈子。”
“不会,我觉得很有意思,所以今年的成果一定是颠覆了某些概念吧?”
伯尼对编剧的理解速度感到满意,“其实我也是为了让你更直观地了解为什么我们会提起爱因斯坦。
“回到主题,今年六月在《量子》上发表的《光质子合成实验报告》一经刊登,立刻轰动学界,从文章的标题来看,这只是一篇实验报告,并且还自创了光质子这样不知所谓的新名词。
“按理来说,这样哗众取宠的东西连论文都不是,不具有阅读价值,但因为作者的特殊身份,文章还是被好事者拿出来研究了一番,经过一系列计算比对,确认作者的确成功合成了一种符合标准粒子模型的全新粒子,并且,为它取名光质子是无比正确的。”
“光质子,光被赋予了质量?”
编剧说着从他们所在的二楼观礼台望向中央舞台,左边一排被独立出来,那非常显眼的一排鲜红色椅子是获奖人的坐席,此刻还没有人入座。
“你是一位富有想象力的编剧,准确地说是被赋予了静态质量。”伯尼喜欢和思路清晰的人交谈,尤其对方还不是一名物理学家,“刚才说到质子由夸克组成,更具体点是由两个上夸克和一个下夸克通过胶子传导的强力而粘合在一起构成。
“请允许我最后再讲一个概念,夸克禁闭,意思是夸克无法单独存在,它们永远两个或三个组成一个粒子。
“实验是这样的,在某种极限环境下将光子打入质子,光子有很大概率替换掉一个上夸克,这时神奇的事情发生了,质子内的胶子浓度激增,在一瞬间分裂成无数的低能胶子对。
“因为胶子自身也会受到强力影响而收缩抱团,胶子对将充满整个质子形成胶球,光子和上下夸克被牢牢锁在一起,形成像水分子那样老鼠头结构,当然这是我们的想象,毕竟光子没有直径。
“理论上光质子的体积比质子小,经过一段时间讨论,我们最后把光质子归类为夸克混杂态,就像近些年发现的四夸克粒子和五夸克粒子(质子是三夸克粒子)以及胶球都属于混杂态,光质子也被承认为一种新的粒子。”
看伯尼越说越专业,里根笑着摇摇头,及时插嘴道:“看把我们的编剧先生都说晕了,我们来聊聊光质子的一些不可思议的特性吧。
“首先是它无法和中子电子结合成原子,这点在大家的预料之中,但它却可以和其他光质子交换胶子发生强相互作用并辐射出新的光子,刚才说了,质子的质量来自于夸克,而上下夸克又和光子锁在一起,所以光质子能发光拥有质量,并且可以形成物质。
“目前已知的类似现象只有中子星,哦中子星是完全由中子构成的,和只有光质子构成的物质相似,但中子星是恒星死后因本身巨大的质量产生塌缩形成。
“假如我们有能力挖一小块中子星物质放到地球上,因为缺少重力维持中子块会立刻分散消失地无影无踪。
“但光质子理论上可以在标准重力下维持物质形态,你可以想象用手去抓住一团有重量的光。”
“所以是发现了光质子获得了奖项吗?可能我没能彻底理解这项发现,我还是觉得相对论更伟大一些?”编剧提出自己的感受。
里根和伯尼对视一眼,神情皆有些苦涩,看来从物理角度来描述还是无法很好地让普通人感同身受。
“其实,获奖的并不是光质子的合成,而是自由胶子的发现,这最多算是实验的副产品,至于为什么光质子没有获奖,是因为获奖者拒绝公开合成条件,只公布实验结果和数据,并在评估小组面前当场完成实验,最重要的光质子合成机制目前还只有他一个人知道。”
“这是否有违科学共享精神?难道光质子可以被制作成强大的武器?”
“也不排除这种可能,爱因斯坦最后悔的事情,就是间接参与了那项改变人类历史进程的计划,并因为自己的质能方程彻底改写战争格局。这次获奖者也阐述了类似的理由:人类还没到获得这些知识的时候。”