大國院士 第七百四十九章 強核力與電弱理論的統一（1）
在物理學界為一位偉大的學者逝去而感到悲傷的時候。
另一邊，金陵。
紫金山腳下的別墅群中，徐川正將自己關在書房中，潛心研究著強弱電三力在數學上的統一。
希格斯教授寄給他的手稿中，有一些以前他沒有看過，也未曾想到過的思路和方向。
沿著這些點走下去，不說一定就能統一強電，但在這條路上再次前行一段距離，應該是沒有什麼太多的問題的。
到目前為止，人類認識到的自然界中的基本相互作用力有 4種。
分別是引力，電磁力，弱力和強力。
這種四種力的作用強度千差萬別，作用範圍也不一樣。
如果以量綱為一的耦合常數來表示力的大小，強力的耦合常數是電磁力的 100倍，是弱力的10?倍，和引力相比更達到了天文數字103?倍。
引力和電磁力都是長程力，而弱力和強力是短程力，分別在10ˉ1?m和 10ˉ1?m的距離內發生作用。
雖然這四種力的性質迥然不同，但它們在物理上都用場論描述，它們的統一自然也是在場論描述方法上的統一。
在量子場論里，和電磁相互作用一樣，把質子與中子約束在原子核內的強力和在核子中引起β衰變過程的弱力都是規範相互作用，它們滿足各自的規範對稱性。
而數學上，四大力都用規範群來描述。因此規範對稱性在尋求自然界中各種相互作用的量子理論和統一力的嘗試中起著重要作用。
進入二十一世紀後後，電弱統一理論和描述強作用的量子色動力學(QCD)一起構成了粒子物理的標準模型。
從粒子物理上來說，標準模型可以說是物理學史上最成功的理論。
不過相對的，標準模型也有很多的不足。
最大的缺陷，那自然是它的創立者之一溫伯格指出的：「標準模型無法統一引力，它對於引力的描寫，存在著難以克服的數學障礙。」
不過對於當今物理學界來說，這一點其實是可以暫時拋開來不談的。
很簡單，因為引力的本質是什麼，這是一個說了上百年也沒有說清楚的問題，至今物理學界都沒能對引力的本質給出一個準確的答案。
目前來說，物理學界主流的解釋觀點是愛因斯坦提出來的：引力的本質是時空彎曲。
而除此之外，還有牛頓提出來的萬有引力，以及量子力學中的引力是由於兩個粒子交換引力子導致的等觀點。
但引力的本質至今是什麼，仍然沒有一個準確的答案。
所以在沒有具體化引力的本質之前，想要將其統一到標準模型裡面，或者說建立一個新的模型將引力統一進去，是一件不可能的事情。
而如果拋開引力這個在數學上存在難以解決的障礙後，標準模型中最大的缺陷，那自然就輪到了強核力與弱核力、電磁力的統一了。
在這方面，標準模型已經給出了物理上的答案。
電弱統一理論與量子色動力學在標準模型中合併為一，通過規範場論將費米子跟玻色子配對起來，用以描述費米子之間的力。
簡單的來說，規範玻色子的規範變換是可以準確地利用一個稱為「規範群」的酉群去描述。
而強相互作用的規範群是SU(3)，而電弱作用的規範群是SU(2)×U(1)。所以標準模型亦被稱為SU(3)×SU(2)×U(1)。
但遺憾的是，即便是量子理論將強核力與電弱理論統一到了一起，在數學上如何完成這份工作依舊是一件可望而不可及的想法。
.......
作為一名物理學家，徐川對於強核力與電弱理論統一的研究，兩輩子都沒有停止過。
而即便是這樣，即便是他早已經站在了物理學界的巔峰，對於如同統一這兩者依舊沒有太多的想法。
這輩子學習的數學雖然一度帶給他了繁多的榮耀，也解決了不少的問題，比如霍奇猜想、NS方程這些千禧年難題，但對於突破自己曾經在物理學前沿上的邊界，似乎並沒有太大的幫助的感覺。
這讓他這兩年在研究三力統一的時候，一度產生了數學在這方面似乎並沒有多大用處的感覺，有些懷疑頂尖的數學到底能夠在實驗之前幫助自己找到一條真正的路。
這種想法在最近兩年的時光中一直充斥在他腦海中，也是他在完成了楊-米爾斯存在性和質量間隙難題後一直都沒怎麼重新踏入數學領域的原因之一。
這種話如果說出去，或許會被人批死，也有可能會有更多的人覺得他在炫耀。
畢竟在楊-米爾斯存在性和質量間隙難題後，他可是幹掉了弱黎曼猜想這個解析數論中最頂尖的難題。
不過真實的情況的確是他腦海中的想法一樣，弱黎曼猜想的研究其實是在研究愛因斯坦羅森橋的過程中意外得到的靈感而已。
而他之所以想研究愛因斯坦羅森橋，不僅僅是因為時空洞這一概念吸引人，更是因為他想證明自己當初的選擇沒有錯。
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數學，在頂尖物理的研究上，有著突破性的幫助。
現在，他或許可以回答這個答案了！
......
書房中，徐川盯著眼前的稿紙，嘴裡在不自覺的輕聲念叨著。
「眾所周知，在量子場論里，力的強度依賴於力的媒介粒子的質量和耦合常數。而質量來自對稱性的自發破缺；耦合常數則是出現在理論基本方程中的數，刻畫了媒介粒子在反應中被發射和吸收的強度......」
「從電弱對稱性破卻的能級來看，超對稱提供了一個可以描述費米子和玻色子的框架。它在通常的四維時空上附加另外的四維超空間用以容納費米子奇異的幾何性質。」
「那麼強核力在破缺的時候，其關鍵就在於夸克的自由漸進上。」
「......」
記憶中那些對他而言不可能忘卻的知識在這一刻匯聚成一道道小小的溪流，沿著物理的高地朝著最終的雄關匯聚而去，一點一滴的聚聚在城牆之下，沖盪這座物理學大廈的聖地。
就在徐川閉關研究強核力與電弱理論統一的時候，第三天，一則電話打到了他的手機上。
雖然對某個問題進行研究的時候，他的手機會調整成工作模式，進而屏蔽掉絕大部分人的來電。
不過考慮到一些緊急情況，還是有一些親友是安置在白名單裡面的。
對於這些親友來說，只要連續撥打兩次電話，那麼來電則會通過工作模式的審核，進入他視線。
隨手拾起了放在書桌角落邊的手機，徐川看了一眼來電顯示，電話是愛德華·威騰打過來的。
「喂，導師，有什麼事嗎？」
目光轉回書桌上的稿紙，他隨口問道。
「希格斯教授的哀悼會時間確定下來了，就在三天後，愛丁堡大學那邊聯繫不上你，想通過我幫忙問問你會過去嗎？」
電話中，愛德華·威騰的聲音從地球的另一邊傳遞了過來。
對於物理學界來說，希格斯教授可以說是當代理論物理學和粒子物理學影響力最大的學者之一，他的離世對於學術界乃至全世界來說都是一個重大的損失。
而鑑於希格斯教授的影響力，他的母校愛丁堡大學在徵求了他直系親屬的意見後，決定在愛丁堡大學舉辦一場哀悼會。
邀請的學者中，作為最年輕諾獎得主的徐川自然在其中，只不過等愛丁堡大學的行政人員確定的時候，他已經進入了研究模式，手機也調整成了工作模式，自然無法收到對方的聯絡。
因此愛丁堡大學聯繫到了徐川曾經的導師，普林斯頓的愛德華·威騰，希望他能夠幫忙轉達一下消息，諮詢一下對方是否會前來參加哀悼會。
聽到威騰的詢問，徐川沉默了下來。
老實來說，這場哀悼會他應該去參加。
希格斯教授雖然不是他名義上的導師，但上輩子在粒子物理和高能物理領域對他的知識傳授完全可以是一位真正的導師了。
而這一世，在兩人連面都沒有見過的情況下，更是選擇將自己對強電統一理論、暗物質、引力、愛因斯坦羅森橋（時空洞）這些東西的思考留給了他。
這是一份無法用錢財來衡量的寶貴財富，甚至極有可能從未對外發表過。
如果希格斯教授將其留給後人或者是其他學者，完全有可能在此基礎上造就出一位具有極大名聲的學者出來。
但他仍然將其不遠萬里送給了自己。
這一份恩情，已經無法親自償還了。
而希格斯教授的追悼會，他應該去。
然而.....
思索著腦海中的那些破事，徐川輕嘆了口氣，沉默了一下後艱難的開口道：「對不起，導師，我恐怕很難出去。」
「我只能安排一位能代表我的人過去參加哀悼會，實在是很抱歉。」
愛德華·威騰點了點頭，開口道：「嗯，我能理解。」
雖然學術界離那些骯髒的事情比較遙遠，但這並不代表威騰不了解這些東西。
有些時候，太過於天才也是一件不幸的事情。
不過幸運的是，他這個學生生在了一個有足夠能力保護他的國家中。否則以他今天的成就，要麼移民成為其他國家的人才，要麼則.....
輕嘆了口氣，威騰也沒多想，順口轉移話題問道：「對了，CRHPC的修建情況如何了？」
盯著面前的稿紙，徐川不假思索的回道：「現在已經在進行收尾工作了，預估今年下半年九月份左右能完工正式開啟測試工作。」
聞言，威騰臉上露出了驚訝的表情，詫異道：「如果我沒記錯的話，你們的CRHPC修建工作是前年才正式開工的吧？這才兩年多的時間，就已經快要修建完成了的？」
感受到威騰話語的中的驚訝，徐川笑了笑，自豪道：「華國是一個強大的國家，也是動員能力最罕見的國家，兩年多的時間完成CRHPC對撞機的修建，這並不是什麼不可能做到的事情。」
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「但這也太讓人感覺到不可思議了！」
威騰感慨了一句，接著道：「我還以為你們會落後CERN的進度很多的，沒想到現在看來，頂多落後三個月的時間而已。」
聽到威騰的感慨，徐川挑了挑眉，有些意外。
「導師，你是LHC的升級工作在六月份能完成？」
自從和CERN那邊鬧僵以後，在米國的支持下，歐洲原子能中心就展開了和華國在粒子物理和高能物理領域的競賽。
LHC的升級工作比華國率先開始，試圖圍繞著升級後的高亮度LH-LHC搶先展開對惰性中微子和暗物質的探測。
但就歐洲佬和米國的性格，要想短時間內完成LHC的升級工作，難度還是很大的。
畢竟上一次LHC的升級，就足足花費了兩年多的時間，這還是在超導管道和部分探測器沒有動的情況下。
而這一次的升級，超導管道、加速器複合體、探測器甚至是超算都需要升級的情況下，需要多久的時間真不好說。
畢竟隨著米國的經濟進一步衰落，以它的情況，隨時可能會斷供LHC的升級，轉而將這個爛攤子拋給歐洲。
不過現在看來，似乎是在可控核聚變和航天領域被華國逼急了，白頭鷹竟然咬牙在LHC的升級上堅持下來了，而且進度還相當的樂觀。
威騰點了點頭，道：「嗯，從CERN上一次的新聞發布會來看，他們預計在六月份之前就能完成LHC的升級工作，屆時將開啟對惰性中微子和暗物質的進一步探索。」
徐川笑著道：「那就恭喜他們了。」
威騰好奇的問道：「你不擔心惰性中微子和暗物質的確認由CERN率先完成嗎？」
對於物理學界來說，在上帝粒子，也就是希格斯粒子12年被探測到後，標準模型最後一塊重要的拼圖就已經完成了。
而後續的lhc的所有探索工作，只不過是在這棟大廈上修修補補而已。
直到17年的時候，他這個學生探測到了惰性中微子和溫暗物質存在的痕跡，物理學才打開一個全新的方向。
這是超出標準模型的粒子，對於物理學界，乃至全世界來說，都意義無比重大。
誰能率先確認惰性中微子剩餘的形態數據，誰能率先找到暗物質存在的數據，那麼在未來的發展上將全面領先。
如果不是這樣，米國和歐洲也不會硬著頭皮跟上華國的腳步大量在強粒子對撞機上投入。
畢竟這是一個全新的領域，如果落後的話，將意味著未來的高能物理和粒子物理，乃至一半的理論物理都將拱手相讓。
.......
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