1700972470
1700972471
胶子(gluon)用符号g表示,是夸克之间强相互作用的传播粒子。胶子场是SU(3)群,有8个生成元,因而胶子有8种,胶子的自旋也是1。
1700972472
1700972473
弱相互作用是使原子衰变的相互作用,其对称性是SU(2)群,有3个生成元,对应于3个场传播子:W及Z玻色子;共有3种:带单位正电荷的W+,带单位负电荷的W-,电中性的Z0。这3种粒子自旋为1,且是短命粒子,半衰期只有3×10-25s左右。
1700972474
1700972475
希格斯粒子(Higgs boson)是标准模型所预言的一种自旋为0、不带电荷、质量非0的玻色子,在标准模型预言的61种基本粒子中,是最后一种被实验证实的粒子,将在第五篇中详细介绍。
1700972476
1700972477
————————————————————
1700972478
1700972479
(1) IBM:International Business Machines Corporation,国际商业机器公司。
1700972480
1700972481
(2) 物理学家为了方便起见,一般采用一种特别的单位,称为自然单位,其中令约化普朗克常数、光速c、波尔兹曼常数都为1。即令ℏ=c=kB=1,自然单位中,质量和能量的单位一样,都可以用电子伏特eV来表示。
1700972482
1700972483
1700972484
1700972485
1700972487
爱因斯坦与万物之理:统一路上人和事 第五篇 标准模型
1700972488
1700972490
1.规范理论的诞生
1700972491
1700972492
谈到规范理论的诞生,我们还得回到20世纪30年代时外尔的工作。
1700972493
1700972494
建立和发展规范理论的物理学家,对美都有一种独特的欣赏方式。杨振宁多次在文章和演讲中感叹物理及数学之美;外尔特别欣赏自然界的对称美,他于20世纪50年代初在普林斯顿大学作了一系列有关对称的演讲,后来写成一本名为《对称》的科普小书,广受读者欢迎。
1700972495
1700972496
外尔早在1929年曾经提出一个二分量中微子理论,但这个理论导致左右不对称,因而破坏了外尔心中的对称之美,最终被他抛弃了。20多年之后,李政道和杨振宁重新考察了这个理论,继而提出了弱相互作用中的宇称不守恒,并由吴健雄的实验所证实。李杨二人因此而得到1957年的诺贝尔物理学奖,但这时候的外尔已经来不及表示遗憾,因为他在两年前就去世了。
1700972497
1700972498
外尔对黎曼几何的重要推广,应该是他对仿射联络空间的研究。
1700972499
1700972500
流形上的几何既有整体性,也有局部性。拓扑学给出整体图像,分析学着重局部性质。整体由所有的局部构成。比如说,曲面是一个二维流形,它看起来像是由每点附近的一个个小平面粘贴而成,如图5-1-1所示。而为了在黎曼流形上作微分运算,我们在相邻点的切空间之间引进了“联络”的概念,“联络”可以从度规张量gij及其微分的计算而得到。然后,再以度规和联络为基础,定义协变微分、平行移动、曲率等。从上面的过程看起来,时空中度规张量gij的角色似乎很重要,爱因斯坦建立引力场方程的目的就是要求解时空中的度规张量。
1700972501
1700972502
1700972503
1700972504
1700972505
图5-1-1 曲面(流形)上的联络
1700972506
1700972507
然而,外尔在研究黎曼几何和广义相对论时发现,黎曼流形上的平行移动及曲率的计算实际上都只与“联络”有关。换言之,计算曲率不需要用到度规张量,只要有了联络就行了。这是什么意思呢?意思就是说对流形的内蕴几何而言,联络是比度量更为基本的东西,度量实际上是不需要的!打个不一定很恰当的通俗比喻,裁缝要用许多小方布块缝制一顶帽子,或者是类似于图5-1-1(b)所示的某种曲面形状,他只要有许多小布块(切平面)以及如何将它们互相连接起来的方案(联络),就能够缝制成他想要的任何形状了,并不需要在每个小方块上用不同的尺子(度规)量来量去。
1700972508
1700972509
既然联络的概念更为基本,那么就可以将度规(也就是度量的概念)从所研究的空间中抽去。这又是什么意思呢?让我们先看看,有度量的空间与没有定义度量的空间有什么区别。数学家已经给这两种几何对象取了名字,我们也不妨使用它们:没有度量的为“仿射空间”,定义了度量的为“度量空间”。欧几里得空间和黎曼流形都是度量空间,因为它们定义了度规。
1700972510
1700972511
“仿射”一词所表达的意思可以从图5-1-2中所列出的平面上的各种几何变换的直观图像而得到。如图5-1-2所示,平移变换只是将原图进行空间平移;欧氏变换加上了坐标旋转,但长度和角度保持不变;相似变换引进了尺度的放大和缩小;仿射变换则角度和长度都可以改变,但平行线仍然变为平行线;投影变换则更加放松了条件:不再保证平行线仍然平行。
1700972512
1700972513
1700972514
1700972515
1700972516
图5-1-2 各种二维的几何变换
1700972517
1700972518
由上所述,我们对“仿射”一词有了一点简单印象。进一步说,可以将平面上的仿射变换看成是连续施行有限多次平行投影而得到。再举几个简单例子来说明欧氏空间和仿射空间的区别:欧氏空间中定义了度量(尺子),可以作平移和旋转,但是线段的长度和相互夹角不改变;而仿射空间中没有了度量的限制,不知尺子为何物,因此长度和角度均可改变,但平行线仍然是平行线。因此,在仿射几何中,所有三角形都与正三角形等价,所有平行四边形都与正方形等价,所有椭圆都与圆等价。但是,平行四边形与不平行的四边形不等价,椭圆与抛物线不等价。
1700972519
[
上一页 ]
[ :1.70097247e+09 ]
[
下一页 ]