第1270節(jié)
蘭姆位移顯示出了狄拉克方程在精細的條件下是不夠完善的,細微的能級差暗示了物理學(xué)家還有一些內(nèi)容必須補充。 而這個內(nèi)容就是…… 量子真空——或者說真空漲落。 也就是在量子真空的范疇之內(nèi)并非空無一物,而是存在有難以估量的場……也就是能量。 它是不同虛實粒子不斷出現(xiàn)和消失組成的集合,這類極度短暫的粒子99.99999%的情況下不被注意到,但在某些情況下真空力卻可能會產(chǎn)生可被測量到的效應(yīng)。 對于玻色子,該能量是正的。 對于費米子,該能量是負的。 即量子真空空而不空,這是量子場論的一個重要結(jié)論,所謂的卡西米爾力也是這部分的范疇。 當(dāng)然了。 以上這些是徐云穿越時……也就是后世2023年的認知,比如今這個時期要深入清晰很多。 例如后世還定義出了另一個相關(guān)概念,叫做真空衰變。 它的內(nèi)容是這樣的: 宇宙萬物都會自發(fā)地趨向于能量最低的狀態(tài),類似于水往低處流。 所以如果宇宙真空并不是處于能量最低狀態(tài),那么在一定的條件下,宇宙真空就會向更低的能量狀態(tài)“跌落”。 假設(shè)宇宙真空并沒有處于能量最低的狀態(tài),那么我們就可以將其稱為“偽真空”。 與之對應(yīng)的是處于能量最低狀態(tài)的宇宙真空,則可以稱為“真實的真空”。 舉個例子。 一座山的半山腰有一顆鐵球。 盡管它存在著繼續(xù)往下掉的趨勢,但由于在半山腰的位置上存在著一種地勢的阻擋,它就不會繼續(xù)往下掉。 但假如你用一定的力量推動這個鐵球越過阻擋它的地勢,它就會不可避免地繼續(xù)往下掉。 同樣的道理。 如果向偽真空里注入足夠大的能量。 那么偽真空就可以突破能量勢壘,進而向真實的真空跌落,于是真空衰變就發(fā)生了。 要知道。 真空衰變釋放出的能量其實是非常非常龐大的,大到足以令其周圍的偽真空也突破能量勢壘。 在這種情況下。 如果宇宙中的某一區(qū)域發(fā)生了真空衰變,那么其釋放出的能量就會引發(fā)周圍的空間發(fā)生真空衰變。 而周圍的空間發(fā)生了真空衰變,又會引發(fā)更多的空間也發(fā)生真空衰變,無限套娃…… 最終這就會形成了一種不可阻止的連鎖反應(yīng),其造成的效果就是一個由“真實的真空”構(gòu)成的球體空間在宇宙中急劇膨脹。 而從理論上來講。 這個球體空間的膨脹速度,其實就是光速。 同時這個球體空間的“表面”充斥著巨大能量的緣故。 因此在其所過之處,宇宙中的眾多天體都會分崩離析,并且物理常數(shù)都會發(fā)生巨大變化。 看到這里。 是不是有同學(xué)感覺這種描述有些熟悉? 是不是感覺黑洞和這很像? 很可惜,你們熟悉的早了——黑洞其實并不是真空衰變的模型。 但是…… 某釣魚佬下本書的大結(jié)局卻和真空衰變有關(guān)系……(沒錯,我下本書的大結(jié)局都想好了,算是一個跨越一本書的彩蛋吧,矯情一下,希望下本書大結(jié)局的時候還能看到你們) 好了。 視線再回歸現(xiàn)實。 而除了真空之外。 另一個簡并的概念相對就簡單一些了。 一個厄密算符的本征值有多個本征態(tài),這就是簡并。 比如上頭提到的氫原子軌道,就有角動量和自旋這兩個簡并。 再舉個例子。 看過網(wǎng)絡(luò)小說的同學(xué)應(yīng)該都知道。 一個網(wǎng)絡(luò)作家的筆名下可能有好幾本書。 這幾本書雖然成績啊字數(shù)啊內(nèi)容啊都不一樣,但它們都是同一個作者創(chuàng)作在同一個網(wǎng)站上的,這幾本書就是筆名的簡并。 所以簡并真空指的就是一種本征態(tài)的真空雛形,也就是在真空對系統(tǒng)群g非不變的情況下,變換出的另一個態(tài)。 這個態(tài)經(jīng)過柱對稱基態(tài)的變換,最終導(dǎo)致了標(biāo)量玻色子的出現(xiàn)。 如果上頭這句話還是沒法理解,就依舊是以網(wǎng)絡(luò)小說為例: 同樣是一個叫做日更三萬釣魚佬的作家,這個筆名之下有兩本書: 一本叫做《異世界征服手冊》。 另一本叫做《科技帝國從消滅蟑螂開始》。 前一本書的主角叫做吳凡,后一本書主角叫做驢。 你聊到《異世界征服手冊》這個真空態(tài)的時候,想起的角色肯定就是吳凡、曹毅、林子明……也就是有矢量的規(guī)范玻色子。 而如果你聊的是《科技帝國從蟑螂開始》這個簡并真空,那么討論的角色自然就變成了驢、斧頭、老蘇這些標(biāo)量玻色子了。 也就是角色對應(yīng)書=規(guī)范/標(biāo)量玻色子對應(yīng)各自的簡并態(tài)。 至于書里的不同角色,就是不同類型的規(guī)范玻色子,比如說光子膠子等等。 “……” 隨后趙忠堯沉默了一會兒,拿起圓珠筆在手上轉(zhuǎn)了會兒,對徐云說道: “小韓,我有個問題啊……簡并真空如果成立,那么它的體系又會是什么樣的呢?” “畢竟簡并真空也只是一個態(tài),支撐這種模型存在的原理才是真正的核心所在?!?/br> “就像我們說永動機發(fā)明出來后可以做到跨越星際旅行,比起后面的行為,如何拿出永動機的設(shè)計模型才是重點——對于現(xiàn)有的框架體系來說,永動機壓根是個不可能出現(xiàn)的事物?!?/br> 徐云聞言很是理解的笑了笑,這個道理他自然也很清楚: “趙主任,您說的很對,比起簡并真空的模型,更深層的原理顯然才是關(guān)鍵。” “至于這個原理嘛……趙主任,您聽說過自發(fā)對稱性破缺嗎?” “自發(fā)對稱性破缺?” 趙忠堯眨了眨眼,很快便想到了什么: “就是那個超導(dǎo)現(xiàn)象的理論?好像是什么物質(zhì)特性從自發(fā)性由對稱的狀態(tài)噼里啪啦變到不對稱的狀態(tài)?” 徐云用力點了點頭: “沒錯?!?/br> 自發(fā)對稱性破缺。 它的英文名叫做spontaneous symmetry breaking,縮寫起來是有些微妙的ssb。 這是物理中非常常見的一種現(xiàn)象,它的數(shù)學(xué)原理是基于連續(xù)群su(2)的規(guī)范理論,概念在7年前由楊老和米爾斯共同提出。 這個概念其實挺好理解的,燕京的那種銅火鍋大家多少都吃過或者見過吧? 假設(shè)在銅火鍋的頂上靜止一個小球,那么這個小球肯定是不穩(wěn)定的,受到擾動就會順著爐芯落到鍋里。 在小球下落之前。 銅鍋一圈的任意位置都是平等的,系統(tǒng)具有一個旋轉(zhuǎn)不變性,也就是不管怎么轉(zhuǎn)都是一樣而且對稱的。 但是…… 當(dāng)小球掉下去之后就不一樣了。 小球最終只會穩(wěn)定在某一個確定的位置,此時連同小球在內(nèi),系統(tǒng)就不再具有旋轉(zhuǎn)不變性了。 這就是發(fā)生了自發(fā)對稱性破缺——小球掉下來是“自發(fā)”,不具備旋轉(zhuǎn)不變性就是破缺。 趙忠堯?qū)τ谶@個概念倒是算不上陌生,因此很快便做出了一個猜測: “自發(fā)對稱性破缺……小韓,莫非是拉式密度中存在明顯破缺某種對稱的項,比如狄拉克場的質(zhì)量項,從而破壞了守正對稱?” 徐云: “?!” 接著不等徐云回答。 趙忠堯又摸了摸下巴,自顧自的拿起筆在紙上計算起來: “我記得超導(dǎo)方面的表達式應(yīng)該是……如果把它引入到粒子物理,這應(yīng)該是一種局域?qū)ΨQ的自發(fā)破缺?!?/br> “考慮在一個一維的空間中的粒子,那么應(yīng)該l=12(aμσ)2-12m2(σ)2……” 數(shù)分鐘后。 趙忠堯忽然輕咦了一聲: “……唔,不對???” “穩(wěn)定真空態(tài)沒有柱對稱,那么變換下有無窮多的簡并基態(tài),還是存在有一個非零質(zhì)量場吧?” 聽到趙忠堯這番話,一旁的陸光達和朱洪元等人不由快步走到了他身邊。 李覺見狀看了眼空蕩蕩的周圍,也跟著湊了過去。 “還真有一個非零質(zhì)量場啊……”