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楼主: henryharry2

[建议] 电弱统一理论

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 楼主| 发表于 2016-9-30 05:36:38 | 显示全部楼层

猛烈攻击

重正化思想的积极开拓者之一Dirac (1963,1968,1983)不顾重正化思想取得的所有巨大成功,反而对重正化进行了猛烈攻击。在Dirac看来,所有这些运用重正化获得的成功,既没有一个可靠的数学基础,也没有一个令人信服的物理图景。从数学上看,重正化要求忽略无穷大量而不是无穷小量,这与数学中的典型习惯相反。因此,这是一种人为的或不合逻辑的做法(Dirac,1968)。从物理上讲,Dirac认为无穷大量的存在暗示着:
“我们关于电磁场与电子的相互作用理论存在某些根本性错误,鉴于这些根本性错误,我的意思是说,这一机制是错误的,或者说这一相互作用机制是错误的。” (Dirac,1983)
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 楼主| 发表于 2016-10-2 05:49:05 | 显示全部楼层

“踢皮球”理论

然而溜冰者的比喻却有一个大毛病,那就是传球总是“排斥性的”——它使两个人越离越远。不过话说回来,你真的可以将量子场论称为“踢皮球”理论。不同的是,带相反电荷的粒子也通过交换光子发生相互作用,而那电磁力却是“吸引的”。看来,光子似乎并不是力本身的传递者,它只不过传递“消息”,告诉粒子该如何响应那力。对同性电荷的粒子,光子带来的消息是“离开”;而对异性电荷的粒子,那消息是“走近”。因为这一点,我们有时说光子是电磁力的信使粒子。同样,胶子和弱规范玻色子分别是强力和弱力的信使粒子。把夸克锁在质子和中子里的强力起源于一个个夸克交换胶子。可以说,胶子真就像把这些亚原子粒子紧紧粘在一起的“胶”。弱力决定着粒子的某种放射性衰变的嬗变过程,它的中介是弱规范玻色子。
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 楼主| 发表于 2016-10-6 17:42:39 | 显示全部楼层

实在论

Higgs场的故事听起来很牵强,真空中的非零场,这幅图像是在多年的研究中慢慢凑起来的,过程中怀疑的声浪不绝于耳,Veltman也对Higgs场的存在有疑问。实际上,动态重整化可以给出Higg粒子的起源,而不需要有一个Higgs场的真空凝聚。这样,就可以在保持标准模型的可重整化性的同时,消除物理学家们的质疑。
以地狼星A和B为例,地狼星A和B各自有一半的正、负能态,正能态之间和负能态之间没有相互作用,只有它们的正、负能态之间才有相互作用,这两个标量联络(势)之间相互抵消,只剩下一个曲率,这个曲率正是引力,这一点和爱因斯坦的想法是一致的;和广义相对论不同之处在于,量子引力的曲率是相对的,而爱因斯坦的曲率是绝对的。由于牛顿引力势相互抵消了,仿佛像超导或超流一样,但你要知道这实际上是动态重整化的一个结果。实际上,Higgs粒子常常衰变成为两个光子,已经暗示了它可能是由正、负能态配对产生的。
由于弱相互作用的力程非常短(阿米),根据测不准原理,导致Higgs粒子很重。我们论证过,费米子的质量起源可以用视界解释,这样,量子引力对所有粒子质量的起源都有了一个唯物主义版本的解释。
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 楼主| 发表于 2016-10-12 09:57:27 | 显示全部楼层

动量矩守恒

泡利在1931年提出了一个唯物主义的假说——中微子假说。中微子假说不仅能够解释β-衰变时的能量守恒,而且能够解释动量矩守恒。证实并加强了物理学中唯物主义地位的中微子假说,是在直接与玻尔及其追随者们的对抗中产生的。今天,只要在物理学的发展道路上一产生新的没有预见到的困难,一些物理学家们又试图重复它们唯心主义的假说。比如说中微子振荡假说,中微子振荡过程是不服从能量及动量矩守恒等原理的,而这些原理正是建立在物质粒子概念上的。
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 楼主| 发表于 2016-10-17 05:44:49 | 显示全部楼层

对立面

元素的性质是矛盾的。这就是说,它们的两个矛盾方面(反映为a和非a)并不是相互平行和独立存在的,而是处于相互联系和统一之中。只要对孤立的化学-电学关系方面(非a)的认识达到一定的深度,就会发现这一方面本身就能转化为自己的对立面,电荷Z不仅不与质量A对立,而且受它的制约和调节。结果,对元素的认识似乎是沿着“弧线”(从弧线两端)深入的。开始时,弧线两端明显地对立着。但随着对元素认识的深入,这两个方向逐渐回合,并且相互转化,而这一相互转化反映了元素的矛盾性。我认为,原子核中质子与中子喜欢对称相处的特性倒是可以看成是唯心主义和唯物主义对偶的一个证据。因为质量A是物质流,而电荷Z是信息流。
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 楼主| 发表于 2016-10-19 14:24:21 | 显示全部楼层

逆转

有人认为,中微子有固定的螺旋性显得大自然不够完美。我认为,恰恰相反,中微子有固定的螺旋性是大自然完美的体现。在黑洞以外的宇宙中,不断发生着:电子+ 质子 → 中子 +中微子的过程,假如中微子有固定的螺旋性,尽管电子湮灭了,但中微子用它的螺旋性仍然记忆了电荷原来的极性:是正还是负电荷。如果宇宙是永恒的,那么就需要一个过程将上述过程逆转过来:中子 + 反中微子 → 电子+ 质子,在我们所知的物理中(包括我们的量子引力),只有黑洞能够完成逆转,黑洞视界上有个拓扑翻转变换,将中微子变换为反中微子。
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 楼主| 发表于 2016-10-25 11:48:08 | 显示全部楼层

流代数

相反,流代数是从某些基底的相对论场论模型中抽象出来的结果。为了将相互作用概念化,从某些基底的场论模型中推导出来的强子流,被用来作为强子化过程中的基本实体,而它们未知的结构则被“打包”了。这标志着在本体论承诺上,存在一种由强子转向流的微妙转变。并且,这样一来,探究实验上可触及的有关流的外部和内部限制的门便打开了,正如我们马上就要看到的,紧随而至的将是另一种本体论转变,即反转过来从流转回到强子。基本的假设是:强子流是一个强相互作用的全域对称性的表现,这一提议得益于守恒轴矢量假说(CVC)和部分守恒轴矢量假说(PCAC)的成功。并且,这遵守从对称性群推导而来的代数关系。这些对称性群和等时间对易关系紧密相连。这种猜测性的对称性限制,与可以从基底场论的全域对称性中推导出来的关于可测量之间的严密代数关系是相容的。尽管需要某些源自数据的刺激和源自理论发展的推动力,但是,探究基底的场论模型的动力学对称性之门并没有关闭,正如我们即将看到的。
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 楼主| 发表于 2016-10-30 05:17:19 | 显示全部楼层

科学发现

然而,科学发现是一个十分复杂而艰难地解决问题的过程,夸克的发现亦是如此。就物理实体而言,普利斯特列虽然观察到了氧气的许多关键效果,并将其标示为“脱燃素空气”,但他并不被尊称为氧气的发现者。可是,尽管汤姆生的电子概念已经被卢瑟福和量子物理彻底修改,但他仍然被认定为电子的发现者。究竟怎样的标准能为如此一个不同的认识提供辩护呢?在我看来,判别的标准就是:这个假定性实体的概念核心必须包含着该实体可识别的特征,并且这些特征将被随后的实验所发现。在历经发生于实体识别中的基本变化之后,假如这些核心仍然是一样的,则最初的发现将受到尊重,否则就相反。
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 楼主| 发表于 2016-11-7 05:51:12 | 显示全部楼层

流夸克

为了给予所假设的对称性以一个基础性说明,盖尔曼在1964年提出夸克的思想。这一提议开启了研究由流代数所限定的流夸克之门。并且这样一来,便开辟了一条更富硕果的探究新路径。需要注意的是,本质上,盖尔曼的流夸克不同于组分夸克,这是因为组分夸克是夸克场的空激励。它们是虚构的,因为那里并没有什么力使其结合在一起而成为一个强子。更为重要的是,它们并不是独立存在的强子组分。相反,它们被假设为是被卷进一个关系网络,仅仅在作为结构的流中当作占位符,并且满足所有由流代数所造成的结构限制。
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 楼主| 发表于 2016-11-10 10:39:16 | 显示全部楼层

强子流

在20世纪60年代初,物理学家普遍把流的概念看作是对物理相互作用进行概念化的一个方便工具。情形正如我们在前几页关于普适费米理论、守恒矢量流和部分守恒的轴矢流的总结中所理解的那样。然而,尽管轻子流能从一个拉格朗日场论中推出,但是强子流却没有可接受的拉格朗日场论作为出发点。20世纪50年代强子的“成员激增”也造成强子有一个场论的困难。由于不能确定哪些强子是基本的,哪些不是,因此不能确定在一个拉格朗日函数的强子截面中的场内容。因此,也就不清楚哪些强子,多少强子,对强子流有贡献。因此,强子流的性质、构成和结构只能是猜测性的主题。此外,不存在猜想与强子流耦合的矢量玻色子,也使得流的作用相当神秘。
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 楼主| 发表于 2016-11-14 12:42:39 | 显示全部楼层

流代数

正如上面所展示的,流代数是探索强子系统的一个一般性框架。最初,通过对强子化过程中的强子间的外部关系施加代数限制,流代数只是聚焦于强子系统的结构探索。可是,它也有探索强子内部的潜力,这种可能在阿德勒(Adler)和伯约肯(Bjorken)的工作中得以实现。假如没有这种由流代数所引发的推动从外部限制转到内部限制的结构主义方法,则永远不会带来量子色动力学的起源。这一发展若沿着强子之中的自助法路径,则没能走得更深;或者是沿着直接思索内部成分的路径,而不是采用任何动力学上探索强子内部的方法,则也是如此。
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 楼主| 发表于 2016-11-21 12:17:55 | 显示全部楼层

求和规则

将富比尼-富兰(Fubini-Furlan)方法(使用无穷大动量框架和中间态的一个完全集)应用到轴矢流,结合部分守恒轴矢量(PCAC)假说,阿德勒(S.Adler)和维斯伯格(W.Weissberger)根据π介子-质子散射的总横截面推导出用以表达轴形状因数的求和规则,并因此为流代数赢得了第一次巨大的成功。阿德勒借助于对PCAC假说的弱化,而能够推导一个新的求和规则。在其中,π介子-质子散射被高能中微子-核子的非弹性反应所取代。
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 楼主| 发表于 2016-11-25 08:47:26 | 显示全部楼层

局域流代数求和规则

然而,在盖尔曼的鞭策下,阿德勒采用更深邃的一步去概括他的结论,在这一概括中,整合的代数分别在正方向的非弹性的中微子反应、非正方向的中微子反应里加以检测,并且从局域流代数中推导出了一个求和规则,该求和规则包含着弹性和非弹性的形状因数,这些形状因数在高能中微子反应中都是可测量的。
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 楼主| 发表于 2016-11-28 06:38:46 | 显示全部楼层

流代数

盖尔曼指出,“齐次线型色散关系,甚至没有减法,不足以确定这些矩阵元的标度;特别对于非守恒流来说,不能计算重正化因子,未定义弱相互作用强度的普适性。必须提供更多的信息,不仅仅是色散关系”(Gell—Mann,1962)。盖尔曼提议的能提供所需信息的方案是一个叫作流代数的深奥方案。
流代数的根本思想是强相互作用的一个近似幺正对称SU(3)概念。正如我们前面所讨论的,物理学家首先是以八重法的形式探究这一概念的,然后主要是把它们应用于强子光谱的研究,侧重于近似的简并超多重态,诸如重子和介子的八重态。只是在守恒矢量流的背景中简要地提及流;然而,却没有认识到它们在构成近似对称性中的作用,也没有探讨它们的对称性所产生的结果。
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 楼主| 发表于 2016-12-10 04:50:52 | 显示全部楼层

标度变换后

在量子电动力学的重正化方案中,一个重要的助手是广义Ward恒等式,即QED 理论重正化过程中出现的三个无穷大常数中,有两个实际上是相同的,它使我们能直接从顶角计算传播子。它是微分的流守恒的结果,Ward恒等式是规范理论对称性的结果,实际上它表示的是格林函数之间的关系。
仅当实施一个标度变换后,一个着衣粒子与一个裸粒子都遵守同样的规律时,这个理论才是可重正化的;举例来说当实施了标度变换后,电磁场仍服从同样的一些方程。利用重正化常数的定义,可以重新标度传播子和顶角,以及电荷。由这个重新标度所定义的重正化常数可以反过来与传播子和顶角相联系。这把我们带到问题的关键之处,即证明:至重整后的电荷的每一阶,这些量和方程都是有限的,所以依赖于截断的顶在重新标度定律中都被吸收了。重正化的思想是:重新标度传播子和顶角函数,以使在质壳附近,以及在顶角情形下对于零动量传递,这些量趋于自由粒子的相应的量。
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 楼主| 发表于 2016-12-12 05:21:45 | 显示全部楼层

规范场

规范场相位的局部变换,等效于出现一个附加的电磁场。这和爱因斯坦引力理论中的弱等效原理完全类似,在那里,坐标系的变化导致出现附加的引力场。相对性原理意味着,不是一组场,而是整个一类规范等效的场位形对应于真实的物理情况;在内禀电荷空间中没有将物质的物理场表示为分量的特殊的固定基底;这样的基底能够在每一时空点局域的引进,然而没有物理的原因将它固定下来;基底的局域变化被解释为规范场的改变,这里的规范场起着和引力场与电磁场类似的作用。
这可以有一种精确的几何解释,其中杨-米尔斯场起着引力理论中克利斯托菲符号的作用;和克利斯托菲符号类似,杨-米尔斯场描述了电荷空间中的平行位移,并决定了这一空间的曲率,且规范场类似于张量场。纤维丛理论提供了描述这一相似性的自然语言;主丛联络的概念对应于杨-米尔斯场。一般说来,沿闭合回路平行位移会改变规范场,且场强张量为该空间的曲率。场强张量是协变导数的对易子,而Jacobi恒等式与引力理论中的Bianchi恒等式相类似。
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 楼主| 发表于 2017-1-15 10:19:00 | 显示全部楼层

弱作用中的CP不守恒

因为强作用是奇异数守恒的,具有不同奇异数的d和s应完全独立地参与强作用。但是,按照卡比玻理论,d和s却是以混合态参与弱作用的。所以,夸克是以不同的面貌参与强作用和弱作用的。当然,如果考虑到三代六味夸克,卡比玻的2夸克叠加将扩展为卡比玻-小林诚 (Kobayashi)-益川敏英(Maskawa)的3夸克叠加。在3夸克叠加态中将出现新的角度和相位角,这可以解释弱作用中的CP不守恒。
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 楼主| 发表于 2017-1-25 08:56:52 | 显示全部楼层

规范场

正则量子化方法得到的S矩阵表达式不是明显协变的,这对于进行微扰论计算,特别是对于重正化是很不方便的。路径积分方法能够克服这一缺陷。相对性原理启发我们,为了达到这一目的,需要对规范等效类进行相对论不变的参数化。
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 楼主| 发表于 2017-9-1 07:32:42 | 显示全部楼层

牛顿子

作为高能物理理论研究的人物之一,正是Gell-Mann,而不是Zweig,最先说服物理学家接受了夸克概念。Gell-Mann的流代数方法着重于与弱相互作用和电磁相互作用有关的性质。强子的SU(3)八重态不仅是通向弱相互作用的窗口,也是通向引力的窗口。量子色动力学,除了π介子以外,还预言了η粒子相对而言也必须是很轻的。但是,η粒子却要比π介子重得多。而且需要比较的是质量的平方,这就使问题变得更为严重了。这就是所谓的η难题。量子色动力学认为,瞬子仅在一瞬间存在,形成之后又立刻消失了,正是有了瞬子,η粒子才有了质量。瞬子在量子色动力学中的作用是:它把一个右手螺旋性粒子态的能量从正的转变为负的,对于一个左手螺旋性粒子态却起到了相反的作用。
那么,引起SU(3)八重态质量劈裂的中强相互作用又是什么?在费米子理论里,左手螺旋费米子和右手螺旋费米子是通过一对Weyl方程和质量项耦合在一起的,逻辑上这相当于定义的乘法,加法与乘法是对偶的,量子引力认为,无质量的左手螺旋费米子也可以和右手螺旋的费米子通过加法耦合成一个质量为零、自旋为零的粒子,我们称之为牛顿子。牛顿子也是一种瞬子,正是因为吃进了牛顿子,才引起了SU(3)八重态的质量劈裂。
牛顿子理论和瞬子理论配合得天衣无缝,SU(3)八重态的质量以及η粒子的质量都与奇异量子数有关,瞬子打开了正、负能态之间的一个临时通道,而牛顿子则是打开了左手螺旋和右手螺旋之间的一个临时通道;事实上,η粒子的夸克内容里包含了一对正、反奇异夸克,而SU(3)八重态的质量也是因为奇异量子数导致的劈裂。牛顿子引入了一个临时性的相加性量子数,使得带有奇异量子数的重子的电荷中心可以移动半个单位,这也正是实验结果已经证实的。最后,引入牛顿子可以解决著名的轴矢量U(1)问题。看来,我们理论中越来越多的细节正在走到一块儿来了。
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 楼主| 发表于 2017-9-14 06:58:22 | 显示全部楼层

耦合常数

Fermi的弱相互作用理论是在类比量子电动力学的基础上建立起来的。不但电子和中微子的产生和湮灭是通过类比光子的产生和湮灭而假定的,而且哈密顿函数中的相互作用项也是采用类似于量子电动力学中的库仑项的形式。这样一种类比也为汤川秀澍、杨振宁和Mills所采用,并且也为许多希望把现存理论扩展到一个新领域的其他物理学家们所采用。通常,表征一种相互作用的特点是它的强度(耦合常数)和类型(矢量型、标量型等)。
强度决定衰变反应的速率(或寿命),类型决定电子的能量分布、在衰变过程中中子的自旋是否改变方向等一些精细的效应。Fermi假定弱作用是矢量型的,这不会改变自旋的方向。1957年发现了宇称不守恒,于是以所谓的V-A型作为正确的类型。认为弱作用是矢量(V)和轴矢量(A)型的混合。它的耦合常数称为Fermi常数。
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GMT+8, 2017-9-24 09:39

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