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[209]我们在之前就遇到过这种想法,当时是在第七章中处理泡利不相容原理。(原书注)
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[210]这是一个技术问题,因为贯穿本书的钟的旋转和收缩规则,至此为止,都不包含狭义相对论的效应。如果包含这些效应,就会得出结论,电子和光子的钟的旋转规则是不同的;而要想描述光子,就必须考虑狭义相对论。(原书注)
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[211]g与精细结构常数(fine structure constant)有关:。1910年代,人们对书中前文提到过的氢原子线状光谱做了进一步研究,发现每条谱线实际上是由几条靠得很近的谱线组成的。这被称为精细结构,而这个常数与精细结构有关。它没有单位,数值上约等于1/137。(原书注)
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[212]引力的这种描述方式尚未被广泛接受。
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[213]在计算过程中出现的“光子”,术语叫作虚光子,有三种类型。而实际能观测到的光子,术语叫作实光子,只有两种。
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[214]作者这里忽略掉了一个事实:分枝愈多,图的构型就愈多,这可能会抵消掉钟尺寸减小的影响。这是一个有待解决的科学问题。
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[215]术语叫作“振幅”。
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[216]coherence。这里是说量子粒子发生干涉的能力。考虑双缝干涉实验,如果在双缝处测量粒子位置,则不能观察到条状干涉图案;如果不在双缝处做测量,则可以观测到干涉图案,而这是由双缝处出发的两列波函数(相干)相加所得出的。这说明,在双缝处所做的测量破坏了系统的相干性,因而荧幕上的波函数不再由双缝发出的两列波函数相加所得到。
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[217]这里大概是说,其他历史极不可能演化出相同的“现在”,即是说它们的概率很小,钟的尺寸很小,所以干涉可以忽略;在主观意识中,我们记住了最可能发生的单一历史。
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[218]也称为哥本哈根学派。
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[219]这是一个技术要求,要保证电子在运动中感受到的磁力强弱大致相同。(原书注)
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[220]Cathode ray tube,阴极射线管,又称显像管。
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[221]出自收录于查尔斯·维纳编著《二十世纪物理学》(History of Twentieth Century Physics,Academic Press,1977)的狄拉克《忆峥嵘岁月》(Recollections of an Exciting Era)一文第144页。
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[222]卡尔·安德森,1905年生于纽约,1991年卒于加州圣马利诺,美国物理学家。
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[223]出自《容易探测到的正电荷粒子的显然存在性》,发表于《科学》第76卷(1932年)第1967编第238页。
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[224]玻尔早在1913年就预言的结果。(原书注)
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[225]朝永振一郎,1906年生于东京,1979年卒于同地,日本物理学家。
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量子宇宙 第十一章 虚空不空
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世间万物并非都源自带电粒子间的相互作用。量子电动力学(QED)并不解释原子核中把质子和中子中的夸克结合在一起的“强核”过程,或使我们的太阳保持燃烧的“弱核”过程。我们写一本关于自然界量子理论的书,不能舍去半数基本力,因此这一章会先裨补阙漏,再对虚空探幽索隐。我们会发现,真空别有洞天,对基本粒子充满着机遇和障碍。
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首先要强调,对弱核力和强核力的描述方法,与我们对QED量子场论的描述方法完全一样。这正是费曼、施温格和朝永所做工作产生的深远影响。描述这三种相互作用的理论当作为一个整体时,被称为粒子物理学的标准模型(Standard Model)。在笔者写作本书时,标准模型正在被有史以来人类建成的最大、最精密的机器——欧洲核子研究中心(CERN)[226]的大型强子对撞机(LHC)测试至爆点。称之为“爆点”很合适,因为接近光速的质子在LHC中发生对撞,在如此高的能量下,如果没有一些迄今为止尚未发现的东西,标准模型就不再能做出有意义的预言了。用本书的语言来说,量子规则开始产生长度超过1的钟面。也就是说,理论预言,某些涉及弱核力的过程其发生概率超过100%。这显然是无稽之谈,它意味着LHC注定要发现一些新的东西。而人类的挑战则在于,如何在侏罗山[227]麓地下数百米处、每秒数亿次[228]的质子对撞中把这些新东西找出来。
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标准模型确实包含了一个治疗失灵概率恶疾的良方,叫作“希格斯机制”(Higgs mechanism)。如果它是正确的,那么LHC就应该多观察到一个自然界中的粒子——希格斯玻色子,并引领我们对真空构成认识产生一次深刻转变。我们将在本章稍后讨论希格斯机制,但首先我们要简短介绍一下硕果累累而又危如累卵的标准模型。
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