第六十三章：量子
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🌟休息休息♨️（《Sendtous.》）：“太和”二字，从古至今，说明着宇宙间的一切关系皆得到协调的意思。太，太极，宇宙万物之意；和，和谐，协调之境。……这周，司徒景蔓称之为每年的“洗衣周”，要把家里深秋初冬的衣服洗刷刷晾晒晒。再回去过冬至节春节前，把这些衣服整理好，是务必的生活小事。……坐在书店里“看书喝红茶”精神充电的司徒景蔓静静地做着摘记。……“阿幕，你给我讲讲量子力学那些不可思议的奇异性吧……”，司徒景蔓好奇地问着。“好，阿蔓，量子力学是一门描述微观世界的粒子的行为的物理学，它以惊人的精确性，准确地描述了我们周围的一切，比如它解释了原子如何运动，分子如何形成等等。”“是哒。”“emmm，上个世纪，当要将量子力学的原理应用到场，比如电磁场上时，即便是那个时代最聪明的物理学家也感受到了极大的挑战。在不懈地努力下，物理学家最终发展出了一个奇妙的理论量子场论QFT，它将量子力学从单一的局部粒子，扩展成为到无处不在的场。阿蔓，你看，我们知道光即是电磁波，又是由粒子构成的，这很令人困惑，但量子场论为我们提供了一个解答。用非常简单的语言来说，它是这样的---根据量子力学，一个场中的波不可能是任意弱的；相反，通过将大量的不可再分的小波叠加在一起可以产生一个大波，而粒子或多或少就是这种可允许的波中最弱的。量子场论还以统一的方式解释了许多听起来像科幻小说的概念，例如有的粒子具有反物质粒子，其实就是同一种场中的不同类型的波；粒子可以被创造和毁灭，变成其他类型的粒子，即一个场中的波可以被转移到另一个场中。这是已发现的17种基本粒子，从量子场论的角度看，我们会将它们看作是17个基本场，例如电磁场也称为光子场、电子场、上夸克场、希格斯场等等。从场的角度观察粒子，可以更容易地通过方程对粒子行为进行定量描述。例如，若要描述光子的物理性质，就必须先写出支配它的电磁场的方程，而这是一个物理学家早就知道的方程，就是这个。其实呢，无需担心这个方程中的符号都各自意味着什么，将它放在这里只是为了表明，利用这样一个短短的等式，可以包含我们所知道的关于电磁学和光的一切。……在这些长长的方程中，有的代表希格斯场，有的代表轻子场，也有的代表夸克场等等。想要理解这个方程的每一个符号的含义，需要受过专业的物理训练。但我们可以立马了解到的是，这个方程与那张基本粒子列表一起，被称为粒子物理学的标准模型。这个复杂的等式实则包含了除引力之外的所有自然法则，想到这里，这样的复杂性似乎也是可以理解。标准模型是迄今为止最成功的科学理论之一，它描述了所有已知基本场之间的相互作用。”“好，记住了，myputer.”“嗯，现在我们要用它来计算产生于场中的粒子的一些东西。例如，当一个电子和一个正电子，也就是电子的反物质碰撞时会发生什么？首先，我们从刚刚提到的描述光子场与电子场的相互作用的方程开始……并将量子力学的规则应用到这个方程中。从表面上看，它涉及到令人恐惧的数学计算，但才华横溢的理查德·费曼用一种巧妙的视觉方式来表达这些高深的数学，那就是费曼图……在费曼图中，光子被画成波浪线，而电子和正电子被画成带有箭头的直线，箭头表示负电荷的流动方向。在线的旁边有一个额外的箭头，表示进出粒子的运动方向……费曼图在计算中很有用，因尽管原则上必须画出所有可能的图形，并将它们全部加起来，但实际上最重要的往往是最简单的图……我们再来简单了解一下两个最重要的结论：对称和缩放。在物理学中，对称变换是一种对世界没有可见影响的变化。例如，如果有人将整个宇宙向左移动了几米，或者将它旋转了几度，这是完全不可能被探测到的。对称性是量子场论中一个非常丰富的方面。例如，电荷的数学定义只是一个场在给定的对称变换中如何变化的问题。标准模型中有许多的对称性，但希格斯场最终“打破”了原来的对称性。这就是希格斯机制，这一发现让PeterHiggs和FrançoisEnglert获得了2013年诺贝尔物理学奖。缩放在量子场论中也扮演着非常重要的角色，用来描述它的术语是重整化。当我们放大或缩小时，有的理论会改变它的外观，所以两个看似不同的理论可能实际上是同一个理论，之所以表面上看起来不一样只是因为缩放的程度不同而已。从数学上讲，标准模型看起来是缩小了的，因此我们认为它是某种未知的、更基本的理论的缩小版。大多数理论会在缩小变得不那么复杂。一个意外的发现是，当夸克和胶子的理论在缩小时会变得更加复杂，这也是2004年的诺贝尔物理学奖所授予的发现……”“咕噜咕噜，大帅，今天讲得知识有点难度嘛，我开始打瞌睡。”“就是为了让我家蔓蔓好好睡一个美觉，有难度才有高度才有好梦嘛！”“嗯，好，那我们--晚安！”“ok，晚安！”……四季晚安，天地太极；春夏秋冬，德福兼备。你说，我是你人间的美德，炯炯光明；我说，你是我智慧的高度，形神兼具。好梦，晚安！^～^（2019.12.10点滴随笔）
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