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夸克是绿蓝色的吗?
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科学家必须警惕不可投射的词汇。夸克是一个假设的实体,据说它潜藏在质子、中子以及其他亚原子粒子中。夸克是反事实的:单个的夸克不仅从未被观察到,而且(根据多数理论)是不可能被观察到的。如果质子可分,那么质子将分解为夸克,但是质子不能分解为夸克。
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夸克被“色力”束缚在质子和中子内部。多数物理作用力随着距离增加而减小,就像万有引力和电引力那样,但是色力不随距离增加而减小。所有的夸克就好像通过无形的手拉在一起,从位于各种距离之外的点不停地用力。因而,为了把一个夸克从一个质子中永久地释放出来,需要消耗无穷大的能量。即使我们设立一个比较小的目标,只求把一个夸克从一个质子中拉出1英寸,需要消耗的能量也是极其惊人的(而且无论如何也不会成功——巨大的能量将生成新的粒子,而非变形的质子)。
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大自然似乎恰巧以某种方式禁止自由夸克,但这始终是可疑的。有些人担心,不可见的夸克也许和不可见的、将在21世纪变蓝的绿蓝色的绿宝石是一类东西。尽管关于夸克和色力的理论——量子色动力学——已经通过许多方法得到证实,这是与绿宝石的绿蓝性不同的。但是,夸克究竟是“真实”的粒子,还是仅仅是为了对那些据说由夸克构成的粒子进行分类而设计的一个方便使用的缩写?人们对于这个问题的争论非常激烈。
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在19世纪,原子是否真实存在也曾遭遇同样的挑战,不同的是,约翰·道尔顿(John Dalton)的原子论并不排除观测到单独的原子的可能性,而且欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)的金箔实验(1911)最终证实了原子的存在。
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此外,复杂性与日俱增的夸克模型还有一个令人生厌之处。夸克有不同的种类,这些类别由“色”和“味”划分。(这与实际的颜色毫无关系,与味道更是无涉。但我们要界定的是与感觉世界如此遥远的东西的属性,除此之外我们还有更好的选择吗?)有三种颜色——红、蓝、绿,以及6种味道——上、下、奇、粲、底、顶,于是一共有18种夸克,并且反粒子还不计在内。此外还有电子、中子、胶子、希格斯粒子……
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有些人猜想,颜色和味道也许是由某个我们尚未理解的简单实体构成的人造混合体。也许某一天,会有人偶然地揭开事物的真相,我们将意识到,目前的物理学只是对真相的一种扭曲的描述。[8]说绿蓝蓝绿语的人试图理解,为什么在判决日那天,天空从蓝绿色变成了绿蓝色。我们的处境也会类似。答案不在天空中,而是在我们的头脑中。
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[1]这部书是博尔赫斯虚构的,与中国和中文没什么关系。在西方文化中,“中文”一词常有“深奥晦涩”之意。博尔赫斯是阿根廷作家,以荒诞而深邃的惊人想象闻名。第一章介绍过他的另一则故事。——译者注
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[2]这是一句双关语。英文“范畴”(Category)一词兼有“类别”之意,所以这句话也可以理解为:人是规定以上分类方法的第15种类别的动物。在本章中,“范畴”一词可简单地理解为“概念”。——译者注
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[3]这是古德曼虚构的一种语言。“绿蓝”(Grue)和“蓝绿”(Bleen)这两个词原本不存在,是根据“绿”(Green)和“蓝”(Blue)这两个词的首尾拼凑出来的,其含义见下文,不可理解为介于绿色和蓝色之间的一种颜色。——译者注
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[4]本书首次出版于1988年,在当时看来,1999年还是一个未来的年代。——译者注
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[5]宝石学注释:“蓝色的绿宝石”本身是自相矛盾的说法。绿宝石实际上是透明的绿玉,因含微量的铬而呈绿色。具备宝石品质的蓝色绿玉被称为“海蓝宝石”。“东方绿宝石”比真正的绿宝石罕见得多,它是呈绿色的刚玉。(红宝石和蓝宝石分别是呈红色和蓝色的刚玉。)一块绿宝石无论是绿玉还是刚玉,说它的颜色为非绿色就是自相矛盾,就像说“一位孤儿的父母”一样。
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[6]以上分析精妙而发人深省,遗憾的是,用来说明古德曼悖论并不合适。在一个这样的世界里,其实不会出现“绿蓝”这个词,它会被“绿”这个词替代。这个世界与我们生活的世界并无可观察的差别,至少在语言上没有可表达的差别,因为在这个世界中物体的实际颜色和语词的含义同步变化;但是古德曼悖论设想了一个完全不同的世界,在这个世界里物体颜色发生变化而词义不变,绿蓝蓝绿语本质上依赖于这样一个世界。语言背后隐藏着本体论,在这个层次上的差别是悖论生成的关键。——译者注
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[7]由于古德曼悖论被广泛讨论,“绿蓝”和“蓝绿”已经进入英语,将来很可能出现在大辞典中!
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[8]本书出版于1988年,此节所涉及的对夸克的认识是当时的情况。之后物理学又有发展,有兴趣的读者可以进一步查找资料。——编者注
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推理的迷宫:悖论、谜题及知识的脆弱性 第4章 不可知者:夜间倍增
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假设昨夜所有人安睡的时候,宇宙中所有东西的尺寸都膨胀了一倍,我们是否有办法察觉此事的发生?这是各时代最著名的智力谜题之一,由亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré,1854~1912)提出,此人是那个时代的杰出科学家,也是一位天才的科普作家。
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一般人的第一感觉是,如此剧烈的变化是很容易察觉到的。但是,仔细想一下:所有东西的尺寸都增加了一倍,包括所有的直尺、码尺、卷尺在内,通过测量你看不出任何变化。
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那根被称为公制度量衡系统的原始依据的铱铂合金棒躺在巴黎郊区的一间地下室里,它也延长了一倍,所以无法提供线索。目前,“米”的长度被定义为由氪气发出的一种特定的橙色光的波长的1 650 763.73倍,但是这条线索也没有用。装氪气的特制的荧光管,还有荧光管里的氪原子,都变成了以前的2倍。氪原子内部的电子轨道变成了以前的2倍,发出的光的波长也是如此。
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各种东西看起来不是更大了吗?你卧室墙上的那幅画是以前的2倍大,但是你的头与画之间的距离也增加了一倍(在卧室内的任何点都是如此,卧室本身也增大了)。两个因素精确地相互抵消了,没留下任何可感知的变化。
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换一个例子。你处在伦敦的大雾中,并面对议会大厦上的大钟。这只钟的大小是以前的2倍,你距它的距离也是以前的2倍——在任何可能的观察点都是如此。透视关系和以前是一样的。但是,由于你的视线穿越的雾的厚度是以前的2倍了,那么,大钟看起来不是应当比以前更模糊吗?
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问题在于,导致视野模糊的实际上是雾中的小水滴的数量,而小水滴数量没有变化。虽然小水滴的尺寸增加了一倍,它们散射的光子也大了一倍,但是散射的方式和以前一模一样,大钟看起来还是和以前同样清楚(或同样模糊)。类似的讨论表明,所有东西看起来都没变。
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这个思想实验的要点在于:既然这种变化不可能被觉察到,那么这种变化真的存在吗?这个问题令我们回想起一个古老的本体论之谜:一棵树在森林中倒下,如果没有人听到,那么它会发出声音吗?
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