第12章 基本粒子和自然的力(2)[第1页/共4页]

大同一能量的数值还晓得得不太清楚，能够起码有1000万亿吉电子伏特。现在朝粒子加快器只能使大抵能量为100吉电子伏的粒子相碰撞，而打算制作的机器的能量可升到几千吉电子伏。要制作足以将粒子加快到大同一能量的机器，其体积必须和太阳系一样大――这在当代经济环境下不太能够做到。是以，不成能在尝试室里直接查验大同一实际。但是，如同在弱电同一实际中那样，我们能够查验它在低能量下的推论。

为甚么夸克比反夸克多这么多？为何它们的数量不相称？这数量有所分歧必定使我们交了好运，不然，初期宇宙中它们必将已经相互泯没了，只余下一个充满辐射而几近没有物质的宇宙。是以，厥后也就不会有人类生命赖以生长的星系、恒星和行星。光荣的是，大同一实际能够解释，固然乃至刚开端时二者数量相称，为何现在宇宙中夸克比反夸克多。正如我们已经看到的，大同一实际答应夸克变成高能下的反电子。它们也答应相反的过程，反夸克变成电子，电子和反电子变成反夸克和夸克。在极初期宇宙有一期间是如此之热，粒子能量高到足以产生这些窜改。但是，它为何使夸克比反夸克多呢？启事在于，物理定律对于粒子和反粒子不是完整不异的。

色禁闭使得人们察看不到一个伶仃的夸克或胶子，这究竟使得将夸克和胶子当作粒子的全部观点看起来有点玄学的味道。但是，强核力另有一种叫做渐近自在的性子，它使得夸克和胶子成为意义明白的观点。在普通能量下，强核力确切很强，它将夸克紧紧地捆在一起。但是，大型粒子加快器的尝试指出，强感化力在高能量下变得弱很多，夸克和胶子的行动就几近像自在粒子那样。

如许，我们本身之存在能够为是大同一实际的证明，哪怕仅仅是定性的罢了；但此预言的不肯定性到了这类程度，乃至于我们不能晓得在泯没以后余下的夸克数量，乃至不知是夸克还是反夸克余下。（但是，如果是反夸克多余留下，我们能够简朴地把反夸克称为夸克，夸克称为反夸克。）大同一实际不包含引力。在我们措置根基粒子或原子题目时这干系不大，因为引力是如此之弱，凡是能够忽视它的效应。但是，它的感化既是长程的，又老是吸引的究竟，表白它的统统效应是叠加的。以是，对于充足大量的物质粒子，引力会比其他统统的力都更首要。这就是为甚么恰是引力决定了宇宙的演变的原因。乃至对于恒星大小的物体，引力的吸引会超越统统其他的力，并使恒星坍缩。我在70年代的事情集合于研讨黑洞。黑洞就是由这类恒星的坍缩和环绕它们的强大的引力场产生的。恰是黑洞研讨给出了量子力学和广义相对论如何相互影响的第一个表示――亦即尚未胜利的量子引力论形状的一瞥。

但是，电磁力在原子和分子的小标准下起首要感化。在带负电的电子和带正电的核中的质子之间的电磁力使得电子环绕着原子的核公转，正如同引力使得地球环绕着太阳公转一样。人们将电磁吸引力描画成是因为互换大量称作光子的无质量的自旋为1的虚粒子引发的。反复一下，这里互换的光子是虚粒子。但是，电子从一个答应轨道窜改到另一个离核更近的答应轨道时，开释能量并且发射出实光子――如果其波长恰当，则作为可见光可被肉眼察看到，或可用诸如拍照底版的光子探测器察看到。一样，如果一个光子和原子相碰撞，可将电子从离核较近的答应轨道挪动到较远的轨道。如许光子的能量被耗损掉，它也就被接收了。