打字猴:1.700910993e+09
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1700910994 现在,回到缩微版的你。
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1700910996 你仍然在被掏空的宇宙中,被真空包围——确切地说,被电磁场的真空包围。
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1700910998 就在你的眼前,一个电子凭空出现。
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1700911000 为什么它会出现?因为它可以。所以你看到一个电子出现了。噗!就这样。
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1700911002 瞬息之前,除了真空,什么都没有。现在,有了一个电子,而电子带有质量。它凭空出现这一事实就意味着一些沉睡着的能量被转化成质量。那个E=mc2的公式在行动。很简单。
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1700911004 但电子还带着电荷。这就带来一个问题:那个电荷是从哪儿来的?
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1700911006 质量来自能量,质量与能量是等同的,因此从借来的能量中产生质量是一个平衡的过程,只是将一种形式的能量变换成另一种形式而已。但电荷完全就是另一码事了。电子出现后,也随之出现了一个负电荷。而在这之前,没有电荷;在这之后,有了一个电荷,这,显然,无论如何都是无法接受的。如同我在上一章结束时所提到的,你不能无中生有地创造出某样东西而不付出代价。这从来不会在现实生活中发生——我能听见你的叹息——至少这次,你会因为听到在量子世界里也同样如此而感到高兴。
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1700911008 那么,我们怎么处理这个电荷?我们只能对此视而不见吗?
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1700911010 我们不能那么做,因为这太重要了。宇宙中的每一个电子都带着一个电荷,其他许多基本粒子也都如此。
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1700911012 那么这个电荷从哪里来?
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1700911014 最简单的答案往往就是正确答案,这就是:一个电子从来不会被单独创造。它必须与另一个与它除了电荷之外一模一样的粒子一同被产生。那个粒子所带电荷是正的,它被称为“反电子”。
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1700911016 我们是为了让所有被“无中生有”的电子–反电子对的电荷总和为零才设想出这个反电子概念。在这里我们不需要E=mc2或其他任何公式帮忙。这种现象并没有违反任何规则:在电子与反电子被创造出来以前,总电荷是零,之后依然是零。
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1700911018 这就是保罗·狄拉克想出来的绝妙主意。
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1700911020 这又怎样?你迷惑不解,可以理解。
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1700911022 当时没有人知道一个与电子完全一样,除了电荷相反的粒子是不是真的存在。从来没有人见过这种粒子。
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1700911024 今天,我们到处都能探测到它们。
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1700911026 电子与反电子对被“无中生有”的过程被称为粒子–反粒子偶的产生。反方向的过程同样存在:当一个电子与反电子相遇时,它们发生湮灭,消失了,噗!不见了,它们的质量变回能量,在一瞬间,变成光。
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1700911028 电子们与它们的相反自己产生于电磁场,当它们相遇湮灭后又变回到电磁场。
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1700911030 既然电子自身存在着,又因为它们是从电磁场中通过电子–反电子偶生成的,那么推论就是反电子们也应该自身存在。事实上它们的确存在,但不是在任何地方都能找到它们。
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1700911034 一九二八年,狄拉克称反电子为“海里的洞”,他说的海就是我们现在所称的电磁量子场,“洞”则是因为它所反映的缺失电荷。
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1700911036 他的“洞”——反电子,在五年之后的一九三三年被实验发现,狄拉克因他出类拔萃的直觉获得了当年的诺贝尔物理学奖。他关于场的理论涵盖了自你开始探访微观世界以来到处可见的各种场,并引导他自己发现了反物质。
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1700911038 真正首先探测到狄拉克的反电子的是美国物理学家卡尔·D.安德森(Carl D.Anderson)。但安德森没有把它命名成反电子,而给了它一个新名字:正电子,至今这个名字仍在使用。安德森在三年后的一九三六年因为他出色的侦探工作获得了诺贝尔奖。
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1700911040 这样,反物质诞生了。
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1700911042 我刚才说所有物质中的一半是反物质。但如果只有反电子的话,那就不是所有物质的一半了。那么有没有反夸克、反光子和反胶子?
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