上帝粒子

內(nèi)容概要

究竟什么才是構(gòu)成宇宙的終極粒子？從古希臘哲學(xué)家德謨克利特由聞到烤面包的氣味推導(dǎo)出“原子”存在的“思想實驗”開始，無數(shù)的實驗家和理論家為解開這一謎案已經(jīng)苦苦奮斗了2000多年。在本書前幾章中，當(dāng)代最偉大的粒子物理學(xué)家之一、1988年諾貝爾物理學(xué)獎得主萊德曼用幽默生動的語言，引領(lǐng)我們穿越歷史的長河，對人類探尋宇宙終極粒子的發(fā)現(xiàn)之旅作了簡要回顧。從中我們將會看到科學(xué)前輩們是如何通過一個一個的“尤里卡時刻”，將這一難題一步一步推進(jìn)到揭開宇宙最后之謎的關(guān)鍵——上帝粒子。    “上帝粒子”是萊德曼對希格斯玻色子的別稱。這種粒子是物理學(xué)家們從理論上假定存在的一種基本粒子，目前已成為整個粒子物理學(xué)界研究的中心，萊德曼更形象地將其稱為“指揮著宇宙交響曲的粒子”。通過萊德曼妙趣橫生的講述，我們不但能夠清楚地了解到現(xiàn)代物理學(xué)家們是如何尋找基本粒子的，讀到現(xiàn)代物理學(xué)史上的許多趣聞軼事，還能對標(biāo)準(zhǔn)模型、大型一理論、超弦和暗物質(zhì)等當(dāng)代物理學(xué)前沿問題有更為深刻的理解，其中也包括“為什么所有的物質(zhì)都有質(zhì)量”這一更為基本的問題。

作者簡介

利昂·萊德曼，著名粒子物理學(xué)家。1922年7月15日生于紐約，1946年進(jìn)入哥倫比亞大學(xué)物理系讀研究生，1951年獲得博士學(xué)位后留校工作，1958年后任該校教授，1979-1989年曾任費米國家加速器實驗室主任，并主持設(shè)計了超導(dǎo)超級對撞機(jī)建造計劃。萊德曼長期從事教育工作，曾任美國科學(xué)促進(jìn)會理事會主席。他在粒子物理實驗領(lǐng)域成果卓著，并因“中微子束方法及通過發(fā)現(xiàn)μ中微子驗證輕子的二重態(tài)結(jié)構(gòu)”而榮獲1988年諾貝爾物理學(xué)獎。
    迪克·泰雷西，《集萃》雜志前任編輯，曾與人合作撰寫過《三磅宇宙與激光》一書。

書籍目錄

人物表看不見的足球第一位粒子物理學(xué)家音奏曲A·雙城記尋找原子：力學(xué)仍在尋找原子：化學(xué)家和電學(xué)家裸原子間奏曲B·跳舞的魔術(shù)大師加速器：它們粉碎原子，不是么？間奏曲C·我們怎么在一個周末破壞了宇稱……并發(fā)現(xiàn)了上帝？“原子”！最后的上帝粒子內(nèi)空間、外空間和時間前的時間致謝歷史注解及參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　德謨克利特：是的。恩培多克勒的世界觀聽起來同你們的理論也沒有太大的不同，不是嗎？他說宇宙可以用4種粒子和2種作用力來解釋，而你們不過是加了更多的粒子和作用力，但是兩種模型的結(jié)構(gòu)有點兒相似，不是嗎？　　萊德曼：當(dāng)然，但我們并不贊同這樣的內(nèi)容：火、土、爭斗……　　德謨克利特：好吧，我想你一定會展示2000多年來的一些研究成果。不過，我也不同意恩培多克勒理論中的內(nèi)容?！　∪R德曼：那么你信奉什么？德謨克利特：呃，我們現(xiàn)在就轉(zhuǎn)到正題上吧。巴門尼德和恩培多克勒的工作為我的工作做了準(zhǔn)備。我相信“原子”是不可分割的。原子是宇宙的構(gòu)成單元。所有的物質(zhì)都是由原子通過不同的組合構(gòu)成的。它是宇宙中的最小事物?！　∪R德曼：在公元前5世紀(jì)的古希臘，你有用于找到看不見的粒子的必備儀器嗎？德謨克利特：用“找到”不確切?！　∪R德曼：那用什么？德謨克利特：也許用“發(fā)現(xiàn)”更好一些，我通過純粹的推理來發(fā)現(xiàn)原子。萊德曼：你是說你只通過思考。你不必麻煩做任何實驗了。德謨克利特[用手指了指實驗室里]：許多思想上的實驗甚至比最大、最精密的儀器都要好得多?！　∪R德曼：是什么使你有了原子這個想法？我必須承認(rèn)，這是一個非常精彩的假說。但它好像超越了那個時代。德謨克利特：面包。　　萊德曼：面包？有人付錢給你，讓你提出這個想法嗎？德謨克利特：不是這個意思。那時候還沒有聯(lián)邦撥款，我指的是真正的面包。一天，在我很長時間沒吃東西的時候，有個人帶著一條剛出爐的面包走進(jìn)了我的研究室。我不用看就知道是面包。我想：面包中有一些看不見的基本物質(zhì)跑在前面進(jìn)入了我的希臘式鼻子中。我“記”下了氣味，并想到了其他“會跑的基本物質(zhì)”。一小池水逐漸收縮，最后干涸，為什么？是怎么回事？是不是水中有什么看不見的東西像我的熱面包中的氣味那樣從水池中跑出來，并跑得很遠(yuǎn)？我們所看、所想、所談?wù)摰木褪沁@些小東西。我和朋友留基伯（Leucippus）天天討論這個問題，有時直到太陽落山妻子們怒氣沖沖地帶著棍子來趕我們。最后我們得出的結(jié)論是：如果每種物質(zhì)都由原子組成，這些原子小得以至于我們用肉眼根本看不見，那么就應(yīng)該有很多不同種類的原子：水原子、鐵原子、雛菊花瓣原子、蜜蜂前腿原子——這么丑陋的系統(tǒng)可不是希臘式的?！　‰S后我們又有了一個更好的想法：也許只存在一些不同類型的原子，有光滑的、粗糙的，有圓形的、帶角的，還有其他一些數(shù)目有限的形狀，只是每一種可以用無窮多次。然后把它們放在空空間（emptyspace）中，（小伙子，你應(yīng)該看看我們?yōu)榱死斫饪湛臻g喝了多少啤酒！你是怎么定義“什么都沒有”的呢？）讓這些原子任意地四處運動。讓它們不停地運動，偶爾會發(fā)生碰撞，有時會粘看并組合在一起。就這樣，一組原子組合成了葡萄酒，另有一組原子組合成了裝酒的杯子，它們同樣也可以組合成奶酪、甜餅或者橄欖?！　∪R德曼：難道亞里士多德不是認(rèn)為這些原子會自然下落的嗎？德謨克利特：那是他的問題。你看過在黑暗的房屋里射進(jìn)的光線中舞動的灰塵嗎？原子就像那些灰塵一樣向各個方向運動。　　萊德曼：你是如何想象原子的不可分割性的？德謨克利特：那是在思想中進(jìn)行的。請想象有一把光亮的青銅刀，我讓仆人們花整天的時間來磨它，直到刀刃變得非常鋒利為止。最后終于滿意了，我就開始行動。我拿起一塊奶酪……　　萊德曼：是羊奶酪？　　德謨克利特：當(dāng)然。我用刀把奶酪切成兩塊，如此下去，直到奶酪塊小到我拿不住了為止。這時我就想，如果自己的身材非常小，那么這塊小奶酪對我來說就會比較大，我就可以拿住它；而且我的刀也足夠鋒利，就能繼續(xù)切它。這樣我就必須再在思想中把自己縮小到螞蟻鼻子上的斑點那樣大。我繼續(xù)切奶酪。如果我一直不斷地重復(fù)這個過程，你知道結(jié)果會是什么嗎？　　……

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