第六百三十一章 曆史:飛啊飛啊飛(下)(九千字章節!)(1 / 2)

走進不科學 新手釣魚人 20651 字 11個月前

簡並真空?

此時此刻。

操作台邊。

聽到徐雲嘴中冒出的這四個字,趙忠堯本就很有喜感的眉毛,再次極其明顯的向上抬了抬。

簡並真空。

從字麵上不難看出,這個概念可以分成兩部分討論:

簡並、以及真空。

眾所周知。

真空這個詞有點類似二級頁麵,同樣還可以分成兩個三級頁也就是兩種情景:

一是宏觀物理上的真空。

二則是微觀.或者說量子概念中的真空。

其中前者很好理解,指的就是所述的空間中空無一物或者某個人不穿內衣內褲。

但量子概念中的真空嘛這就複雜很多了。

量子真空的概念最早可以追溯到眼下這個時期的二十年前,也就是1940年前後。

當時世界大戰打的如火如荼,物理學界則在戰火之下悄然高速發展。

當時狄拉克用狄拉克方程建立了氫原子模型,模型由一個質子和一個電子相互吸引的庫侖勢組成。

早先提及過。

狄拉克方程描述了費米子行為,質子和電子也是其中的兩種典型代表。

所謂典型,自然就代表著它們的研究已經很深入透明了。

因此物理學家們也以為通過狄拉克方程就能對氫原子能級有了很好的理解,畢竟構成它的粒子已經沒什麼秘密了。

當時米蘭那邊的物理學家甚至已經一邊開著香檳,一邊歡呼一個新模型的出現了——質子電子氫原子三個圓圓的東西加起來就是三比零,這怎麼可能輸嘛?

直到

一個叫威利斯·蘭姆的海對麵人在利物浦大學做了個實驗,毫無征兆的打破了一切歲月靜好。

1947年。

蘭姆在做氫譜精細結構研究的時候,實驗出現了一個異常結果:

氫譜在2s1/2和2p1/2兩個量子能級有著輕微的能量差異。

而根據狄拉克方程預測,這兩個量子態的能量理論上應該是一樣的。

但蘭姆發現的這個能量差值大概在1028mhz左右,並且經過反複確認也被排除了實驗誤差的可能性。

後來蘭姆將這個差值命名為蘭姆位移,他也靠著這個發現獲得了1955年的諾貝爾物理學獎。

蘭姆位移顯示出了狄拉克方程在精細的條件下是不夠完善的,細微的能級差暗示了物理學家還有一些內容必須補充。

而這個內容就是.

量子真空——或者說真空漲落。

也就是在量子真空的範疇之內並非空無一物,而是存在有難以估量的場.也就是能量。

它是不同虛實粒子不斷出現和消失組成的集合,這類極度短暫的粒子99.99999%的情況下不被注意到,但在某些情況下真空力卻可能會產生可被測量到的效應。

對於玻色子,該能量是正的。

對於費米子,該能量是負的。

即量子真空空而不空,這是量子場論的一個重要結論,所謂的卡西米爾力也是這部分的範疇。

當然了。

以上這些是徐雲穿越時也就是後世2023年的認知,比如今這個時期要深入清晰很多。

例如後世還定義出了另一個相關概念,叫做真空衰變。

它的內容是這樣的:

宇宙萬物都會自發地趨向於能量最低的狀態,類似於水往低處流。

所以如果宇宙真空並不是處於能量最低狀態,那麼在一定的條件下,宇宙真空就會向更低的能量狀態“跌落”。

假設宇宙真空並沒有處於能量最低的狀態,那麼我們就可以將其稱為“偽真空”。

與之對應的是處於能量最低狀態的宇宙真空,則可以稱為“真實的真空”。

舉個例子。

一座山的半山腰有一顆鐵球。

儘管它存在著繼續往下掉的趨勢,但由於在半山腰的位置上存在著一種地勢的阻擋,它就不會繼續往下掉。

但假如你用一定的力量推動這個鐵球越過阻擋它的地勢,它就會不可避免地繼續往下掉。

同樣的道理。

如果向偽真空裡注入足夠大的能量。

那麼偽真空就可以突破能量勢壘,進而向真實的真空跌落,於是真空衰變就發生了。

要知道。

真空衰變釋放出的能量其實是非常非常龐大的,大到足以令其周圍的偽真空也突破能量勢壘。

在這種情況下。

如果宇宙中的某一區域發生了真空衰變,那麼其釋放出的能量就會引發周圍的空間發生真空衰變。

而周圍的空間發生了真空衰變,又會引發更多的空間也發生真空衰變,無限套娃.

最終這就會形成了一種不可阻止的連鎖反應,其造成的效果就是一個由“真實的真空”構成的球體空間在宇宙中急劇膨脹。

而從理論上來講。

這個球體空間的膨脹速度,其實就是光速。

同時這個球體空間的“表麵”充斥著巨大能量的緣故。

因此在其所過之處,宇宙中的眾多天體都會分崩離析,並且物理常數都會發生巨大變化。

看到這裡。

是不是有同學感覺這種描述有些熟悉?

是不是感覺黑洞和這很像?

很可惜,你們熟悉的早了——黑洞其實並不是真空衰變的模型。

但是

某釣魚佬下本書的大結局卻和真空衰變有關係.沒錯,我下本書的大結局都想好了,算是一個跨越一本書的彩蛋吧,矯情一下,希望下本書大結局的時候還能看到你們

好了。

視線再回歸現實。

而除了真空之外。

另一個簡並的概念相對就簡單一些了。

一個厄密算符的本征值有多個本征態,這就是簡並。

比如上頭提到的氫原子軌道,就有角動量和自旋這兩個簡並。

再舉個例子。

看過網絡的同學應該都知道。

一個網絡作家的筆名下可能有好幾本書。

這幾本書雖然成績啊字數啊內容啊都不一樣,但它們都是同一個作者創作在同一個網站上的,這幾本書就是筆名的簡並。

所以簡並真空指的就是一種本征態的真空雛形,也就是在真空對係統群g非不變的情況下,變換出的另一個態。

這個態經過柱對稱基態的變換,最終導致了標量玻色子的出現。

如果上頭這句話還是沒法理解,就依舊是以網絡為例:

同樣是一個叫做日更三萬釣魚佬的作家,這個筆名之下有兩本書:

一本叫做《異世界征服手冊。

另一本叫做《科技帝國從消滅蟑螂開始。

前一本書的主角叫做吳凡,後一本書主角叫做驢。

你聊到《異世界征服手冊這個真空態的時候,想起的角色肯定就是吳凡、曹毅、林子明也就是有矢量的規範玻色子。

而如果你聊的是《科技帝國從蟑螂開始這個簡並真空,那麼討論的角色自然就變成了驢、斧頭、老蘇這些標量玻色子了。

也就是角色對應書=規範/標量玻色子對應各自的簡並態。

至於書裡的不同角色,就是不同類型的規範玻色子,比如說光子膠子等等。

“.”

隨後趙忠堯沉默了一會兒,拿起圓珠筆在手上轉了會兒,對徐雲說道:

“小韓,我有個問題啊簡並真空如果成立,那麼它的體係又會是什麼樣的呢?”

“畢竟簡並真空也隻是一個態,支撐這種模型存在的原理才是真正的核心所在。”

“就像我們說永動機發明出來後可以做到跨越星際旅行,比起後麵的行為,如何拿出永動機的設計模型才是重點——對於現有的框架體係來說,永動機壓根是個不可能出現的事物。”

徐雲聞言很是理解的笑了笑,這個道理他自然也很清楚:

“趙主任,您說的很對,比起簡並真空的模型,更深層的原理顯然才是關鍵。”

“至於這個原理嘛趙主任,您聽說過自發對稱性破缺嗎?”

“自發對稱性破缺?”

趙忠堯眨了眨眼,很快便想到了什麼:

“就是那個超導現象的理論?好像是什麼物質特性從自發性由對稱的狀態劈裡啪啦變到不對稱的狀態?”

徐雲用力點了點頭:

“沒錯。”

自發對稱性破缺。

它的英文名叫做spontaneous symmetry breaking,縮寫起來是有些微妙的ssb。

這是物理中非常常見的一種現象,它的數學原理是基於連續群su(2)的規範理論,概念在7年前由楊老和米爾斯共同提出。

這個概念其實挺好理解的,燕京的那種銅火鍋大家多少都吃過或者見過吧?

假設在銅火鍋的頂上靜止一個小球,那麼這個小球肯定是不穩定的,受到擾動就會順著爐芯落到鍋裡。

在小球下落之前。

銅鍋一圈的任意位置都是平等的,係統具有一個旋轉不變性,也就是不管怎麼轉都是一樣而且對稱的。

但是

當小球掉下去之後就不一樣了。

小球最終隻會穩定在某一個確定的位置,此時連同小球在內,係統就不再具有旋轉不變性了。

這就是發生了自發對稱性破缺——小球掉下來是“自發”,不具備旋轉不變性就是破缺。

趙忠堯對於這個概念倒是算不上陌生,因此很快便做出了一個猜測:

“自發對稱性破缺.小韓,莫非是拉式密度中存在明顯破缺某種對稱的項,比如狄拉克場的質量項,從而破壞了守正對稱?”

徐雲:

“?!”

接著不等徐雲回答。

趙忠堯又摸了摸下巴,自顧自的拿起筆在紙上計算起來:

“我記得超導方麵的表達式應該是.如果把它引入到粒子物理,這應該是一種局域對稱的自發破缺。”

“考慮在一個一維的空間中的粒子,那麼應該l=12(μσ)212m2(σ)2”

數分鐘後。

趙忠堯忽然輕咦了一聲:

“.唔,不對啊?”

“穩定真空態沒有柱對稱,那麼變換下有無窮多的簡並基態,還是存在有一個非零質量場吧?”

聽到趙忠堯這番話,一旁的陸光達和朱洪元等人不由快步走到了他身邊。

李覺見狀看了眼空蕩蕩的周圍,也跟著湊了過去。

“還真有一個非零質量場啊.”

胡寧拿著算紙看了會兒結果,一如既往的先考慮到了己方的問題:

“老趙,會不會是你計算錯了?”

趙忠堯立馬搖了搖頭,指著算紙解釋道:

“不可能,且不說李代數結構常數的對易過程有多複雜,你先看看這裡。”

“你瞧,這個非零質量場前邊有一個根號2的獨立補充項,光這一點就足以證明非零場的存在了。”

“即便我的計算有錯誤,錯的也隻能是非零場的具體表達式,而非它的存在情況。”

“話說老胡,你這悲觀主義的性格也該改改了,好歹也自信一點嘛,老是先懷疑自己乾啥?”

胡寧聞言聳了聳肩,沒有說話。

沒辦法。

他不是不自信,而是就這性格。

在解題或者做實驗遇到異常的時候他都會先考慮是不是自己出了問題,排除己方的鍋後他才會有心思去考慮下一步。

這種心理倒也不能算悲觀,應該說是有些穩重?

眼見這些大佬在討論過程中又遇到了問題,徐雲便忍不住輕咳一聲,準備給出具體的答案:

“幾位同誌,我有一言,請諸位靜聽”

結果他話還沒說完,趙忠堯等人便同時轉過頭,齊齊打斷了他:

“小韓,你憋說話!讓我們自個兒想!”

老郭更是朝徐雲遞了把蒲扇,那意思很明顯——該哪兒涼快哪兒呆著去吧。

徐雲:

“?????”

卸磨殺驢啊這.

隨後在徐雲懵逼的表情下,眾多大佬再次轉過頭,重新討論起了這個問題。

隻見陸光達沉吟片刻,主動開口道:

“.趙主任,如果不是計算失誤,那麼就是群論方麵確實有此一遭了。”

“既然如此.我有個想法啊,咱們可不可以手動添加一個明顯破缺項,使得真空發生變形?”

“既然如此.我有個想法啊,咱們可不可以手動添加一個明顯破缺項,使得真空發生變形?”

說罷。

陸光達還拿起筆,重新在紙上畫了個圖形。

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