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世界的美在宇宙深层

2020-06-15 来源:http://www.vns2351.com 793

半世纪前预言的五夸克粒子终于现身1,最近在欧洲LHC强子撞击实验中惊鸿一瞥。

Pentaquark和构成原子核的中子质子一样,由夸克粒子透过由胶子传递的强交互作用组成。后者是宇宙四个基本交互作用之一,令夸克群像被弹簧连着,永不分离,结合为强子。1973年,21岁的普林斯顿研究生Frank Wilzcek和博士导师David Gross发现,强子内的夸克之间几乎没有引力。这种「越接近越自由」与「互相禁锢」对照的特性,构建成量子色动力学,精确地以物理定律描述强交互作用。

近乎无重的夸克在中子质子内自由活动,透过相对论的质能互换,以其动能转化为物质的重量。因此,宇宙中的重,来自「不能承受的轻」。 Wilzcek在2004年和导师同获诺奖,四年后成书总结现代基础物理 ,就以 “The Lightness of Being” 为名。

Wilzcek少年得志,凭量子色动力学的贡献,促成了统一三大相互作用力的理论。至此,现代物理离开万有理论的终极只是一步之遥,只余重力未能收编。

宇宙的奥秘不可能由一代人发掘殆尽,伴随Wilzcek在物理前线探索不懈的,却是一个灵性问题:

「美者真,真者美2」,笔者一直以为济慈的名句早已回答了西方哲人自古的悬念,原来是美丽的误会。诗人的真和美只能存在理想世界,浪漫的情怀令他不能忍受牛顿「把彩虹拆散」,将大自然化约成无情的物质元素和运行定律:

诗人生于科学革命前期,不知道在时空对称的宇宙,只有光速不变,彩虹的每一颜色都能通过相对运动转换。牛顿拆散的彩虹,由后来者以更美丽、更广义的原理重新编织,送回人间。而物理定律必须对称、简约的唯美信念4,至今依然是科学探索的指路明灯,成就了几乎是现代基础物理的全部。前年发现「上帝粒子」而竣完满的「标準模型」中,组成宇宙一切物质的各种基本粒子,大部分在实验发现前已因对称的要求而在理论上佔一席位。

世界的美在宇宙深层 photo credit: 作者提供

爱因斯坦曾说过,如果源自极简约对称意念的广义相对论被实验否定,他会「为上帝感到难过」;「方程式的美比和实验吻合更重要」,Paul Dirac以成功预言反物质的惊世发现印证自已的豪言。对现代物理学家来说,世界就是美丽意念的体现,是近乎不证自明的真理,亦是Wilzcek今秋的新书 “A Beautiful Question” 中,毫无悬念的答案。

Wilzcek的野心不止于说服读者。他相信,透过直接的诠译及各种艺术形式的比喻,任何背景的读者只要有耐心,就能沿着作者提供的西方科学发展图谱,明白理论的演释,在科学前缘欣赏现代物理的?煌成就,一窥宇宙最深层的奥秘。A Beautiful Question不是「科普」,Wilzcek没有迴避最艰涩的抽象概念,亦没有迁就读者而过份简化。这是一本需要以「用者手册」导读,集科学、科学史和科学哲学于一身的秘笈及诗性诠译,满载推动作者毕生探索的热诚和发现带来的喜悦。科学家罕有倾情之作,A Beautiful Question可比拟Hofstadtler的Gödel, Escher, Bach——出版史上「不世出5」的奇葩。

笔者上月曾到日本行山。我们自知,全靠峭壁上的路标、踏脚扶手和铁梯,一群全无攀山经验的行友才能在枪岳之巅「打卡(见文首图)」。同样地,A Beutiful Quesiton以古希腊哲学为起点,为读者铺设一条贯通古今,登上现代物理绝岭的唯美捷径。我们不可能完全理解或认同「美即真,真的美」的真谛,但顶峰的景色一定美丽。

然而,体现美丽意念的世界,只存于宇宙深层。顶峰下的云雾,隐去人间善恶。枪岳之行后,我到访长崎,发现一封由物理学家Luis Alvarez给日本友人的信:「作为科学家,我们谴责一个美丽的发现被这样利用,但可以肯定,除非日本立刻投降,更疯狂的原子弹将如雨下。6」

Wilczek以波耳原理的智慧作结,毋忘阴阳互补的现实。

A Beautiful Question出版前一日(2015.7.15),LHC团队在预印本平台非正式宣布发现,Wilczek可视为贺礼:R. Aaij et al. (LHCb Collaboration). Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0b→J/ψK−p decays. Phys. Rev. Lett. 115, 072001. Published 12 August 2015. Sumbitted to arXiv.org 13 Jul 2015.

    “‘Beauty is truth, truth beauty,—that is all
    Ye know on earth, and all ye need to know.'":
    The last two lines of John Keats, Ode on a Grecian Urn. 余光中译,《济慈名着 译述》,页 99,九歌出版社(2014)。 “In the dull catalogue of common things.
    Philosophy will clip an Angel’s wings,
    Conquer all mysteries by rule and line,
    Empty the haunted air, and gnomed mine—
    Unweave a rainbow, as it erewhile made
    The tender-person’d Lamia melt into a shade.":
    Lines 233-238 of John Keats, Lamia, Part II. 余光中译,《济慈名着 译述》,页 170,九歌出版社(2014)。 “Two obsesions are the hallmarks of Nature’s artistic style:symmetry—a love of harmony, balance, and proportion Economy—satisfaction in producing an abundance of effects from very limited means": p11. “Every few decades, an unknown author brings out a book of such depth, clarity, range, wit, beauty and originality that it is recognized at once as a major literary event.": GEB封面推介,引述自Martin Gardner 1979 年在Science American专栏。 “As scientists, we deplore the use to which a beautiful discovery has been put, but we can assure you that unless Japan surrenders at once, this rain of atomic bombs will increase manyfold in fury.":  This rain of atomic bombs will increase manyfold in fury, Letters of Note. “Beautiful and Not BeautifulThe physical world embodies beauty. The physical world is home to sqaulor, sufering, and strife.>

    In neither aspect should we forget the other": The last paragraph of the book, p328.




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