有一天,七岁的小明找我聊天,他经常会问我各式各样的科学问题,通常我也能够应付他提出来的许多看似简单的基础问题。但这天,他若有所思后,开始发起讨人厌的连续式发问:
我很好奇,你、我以及所有人类是由什么构成的?
人类是由肌肉、骨头和器官构成的。
那么器官又是由什么构成的?
器官是由细胞构成的。
细胞是由什么构成的?
细胞是由细胞器构成的。
细胞器又是由什么构成的?
它们是由蛋白质构成的。
蛋白质又是由什么构成的?
是由氨基酸构成的哦。
那么氨基酸呢?
它们是由原子构成的。
原子又是由什么构成的?
原子是由质子、中子和电子构成的。
电子是由什么组成的呢?
电子是由电子场构成的。
那么电子场是由什么构成的?
……
这是我所能告诉小明的极限。但是,等等......
听到电子场我想有许多人都会好奇,难道电子不是最基本的粒子吗?怎么还有电子场?
的确,当科学家跟非科学专业的人讲解粒子物理学的时候,他们通常都会从分子、原子一直到说到无法再分割的基本粒子。这也是大多数人所熟知的。
△ 夸克是已知的基本粒子,但是科学家正在寻找它们是否由更小的粒子构成。(图片来源:Fermilab)
这是看待事物的一种方式,但不是最真实的。也许你还记得在2012年的时候,科学家找到了被称为上帝粒子的希格斯玻色子,即使你不是科学家,也会被当时的氛围所感染。但如果你要想能够真正的欣赏到希格斯玻色子的发现,那么你就需要知道的更多。
要想知道到底发生了什么,你就必须要放弃粒子的概念。
而是要把粒子想象成场。
△ 磁场。(图片来源:Windell Oskay)
场,你应该很熟悉了。当把两个磁铁慢慢靠近在一起的时候,即使它们没有碰到对方,也会感受到彼此的吸引力或排斥力——即两个磁场间的相互作用。同样地,当你向空中跳起来的时候,你会重新回到地面上。那是因为你生活在地球的引力场。
事实是,每一个你所知道的粒子,其实都是一个场。宇宙中充满了场,比如夸克场、电子场、中微子场、光子场和希格斯场等等,而我们所认为的粒子只是这些场的“激发态”(或者说是场的局域振动),就像海洋中的波。比如,一个电子只是电子场所激发出来的:
△ 粒子是场的激发态,或说场的局域振动。(图片来源:Fermilab)
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