加载中…走进后相对论时代（七十九）
(2018-07-24 06:37:52) | 分类： 理论探索 |
走进后相对论时代（七十九）
据说我们中国也要建中国的LHC。
2014年7月，中国北京高能物理研究所也在筹备一个两倍于LHC的环形粒子对撞机。这将要修建的对撞机周长达到了52公里，对撞能量高达70TeV。预计对撞机将在2028年投入使用，耗资约200亿元。
这样做究竟有多大的必要。
现有的粒子理论的标准模型，是建立在杨-米尔斯理论基础上的。被认为是20世纪下半叶重要的物理突破。由物理学家杨振宁和米尔斯在1954年首先提出来的。后来通过许多科学家，在1960-1970年代引入了对称性自发破缺和渐进自由的观念后，逐渐发展成今天的标准模型。而杨振宁本人都在反对，我们还在建立试验去验证这一理论，这究竟是为什么？
从本世纪50年代开始，人们意识到强子具有内部结构并得到了实验证实---高能电子撞击重子发现其存在三个点状的结构，他们分别具有：1/3、2/3的电子电荷。1964年，盖尔曼提出强子结构的夸克模型。1974年，丁肇中和里希特同时发现了J/ψ粒子，为夸克模型的真实性提供了有力的证据。理论上预言有六种夸克，现在已经全部被发现了。
但这个模型存在诸多的问题。
为什么在自然界中不存在拥有分数电荷的粒子存在那？按夸克拥有的能量、质量，在现有的高能粒子加速器中应该能产生这样的粒子，为什么在高能粒子加速器中，不能产生这样的粒子那？
现有理论一般认为，组成质子、中子等重子的夸克被束缚在重子中，虽然夸克在重子内部可以相当自由地运动，但即使用目前最大的加速器也没能将夸克打出来，这是为什么？很多人认为这是“夸克禁闭”造成的。但为什么会有夸克禁闭现象那？
尤其是，自称质子、中子的三夸克的质量之和，小于质子、中子的质量，这丢失的质量从和寻找？怎么解释？
其实，杨-米尔斯理论在建立之初，就遭到了泡利等物理学家的当场质疑，理论提出者没有给出有说服力的解释。就现有的标准模型本身而言，在建立的过程中使用了大量的重正化数学方法，这是因为，理论计算结果存在发散现象。因此，这是一个拼凑出来的理论，是通过数学方法使这一理论数据符合实验结果。
这算什么理论？！
还建什么LHC？！！
记得有一篇古文，好像叫“六国论”，说得是在中国历史上秦国灭了六国后，不知反省，同样欺压百姓，结果自己也随之国破身亡。其中一句话值得深思：“前人无暇自哀，后人哀之；后人哀之而不鉴之，亦使后人复哀后人也！”。我们要记住霍金的教训，不要再傻了！！！
科学中的旅鼠效应（上）
一、旅鼠效应
英国科学家弗朗西斯·培根曾说过：用伟人的事迹来鼓励孩子，远胜于一切教育。我认为这句话只说对了一半。对于对包括自然科学在内的人类知识的认识，总处于不断深化过程之中。每一代人的认识总是具有不同程度的局限性。这是由历史的阶段性决定的。因此，搞科学研究不能受前人的思维的制约，对前人的认识要有选择地吸收、要有扬弃才能发展新的理论。
不然结果往往是灾难性的。
我们看下面的事例。
在非洲大草原上，供动物饮水的河流是很少的，尤其是在旱季。这时领头的动物如领头的大象等，对水源地记忆就是至关重要的，在必要的时间、地点找到水源关系到动物群体的生存。
旅鼠
旅鼠是一种普通的哺乳类动物，居住在北极，体形椭圆。主要分布在挪威北部和亚欧大陆的高纬度针叶林地区，以根，嫩枝，青草和其他植物材为食。旅鼠是世界上已知的所有动物中繁殖力最强的，它们一年能生7～8胎，每胎可生12个幼崽，而且只需20多天，幼崽即可成熟，并开始生育。有人简单计算过在食物充足时，从3月份的两只，到8月底9月初就会变成1647086只的庞大队伍!奇怪的是当旅鼠的数量实在太多时，会聚集在一起，开始时没有任何目的地到处乱窜，当达到一定的规模后，它们却突然朝着同一个方向浩浩荡荡地出发了。沿途不断有新的老鼠加入，常常达数百万只，逢山过山，遇水涉水，绝不绕道而行，到大海后，纷纷地跳入海中，就像二战时的自杀性攻击一样，直到全部淹死为止。
有生物学家认为，这可能是旅鼠在远古时候食物短缺时进行的一种季节性的迁徙现象。
我们不关心这一“传统”的由来，我们只看现在效果，在这里首先出发的旅鼠就成了这一灾难的第一“责任人”。
这一现象只发生在动物界吗？
爱因斯坦以光速不变、相对性原理为基本假设，建立了狭义相对论后，重新定义了时间与空间，从而给我们留下一个理念：我们熟知的时间与空间概念是不存在的，时间、空间与运动的速度有关，且随运动的速度的大小而发生不同变化。
开始时这一观点还没有被认可，但随着爱丁顿的团队验证了光线的引力弯曲后，加上媒体的炒作迅速在世界范围内传播开来，并随之进入到了大学的课本中。到现在，无论哪一学科若不联系一下相对论简直就不是科学了。就连当时著名的大科学家洛仑兹都开始写关于相对论的书籍。
“旅鼠效应”：我们把这种迷信、效仿名人、没有质疑的盲从现象称为“旅鼠效应”。
自从相对论诞生后，我们连什么是时间与空间都不知道了。不但存在双胞胎怪论，有的科普小说甚至写出，在超光速的情况下时间可以发生逆转，从而导致了一个孩子可以杀死外祖母的奇谈怪论。这是不值一提的。也是违背我们生活常识的，但为什么有那么多人相信这一观点哪？最近还有科学家通过结合量子理论验证了人是可以回到过去的。
这些人不是神经出了毛病，就是缺少起码的科学家理智！一句话这些人根本就不具备科学家的素质。
我们前面分析过，在相对论里由于我们进行时间与空间的测量需要光做媒介，而光速的传播速度是有限度的，因此产生了测量上的不方便，这个不方便与光速的数值有关。当光速是一个无穷大的数值时，就不存在同时性的相对性问题了。也不存在质速关系、质能关系了。因为在1/[1-（v/c）2]1/2中，（v/c）2=0一切都回归到牛顿意义下的物理概念。
其实光子只是我们认识世界的一种观测工具，是我们认识世界时的一种视觉上的需要，它只是我们认识世界的一种工具，不能因为工具而改变了对世界的认识！声音是我们认识世界的另一种工具，且也具有与地球的运动速度无关性，按爱因斯坦的观点，这也违背经典意义下的速度叠加原理，需要建立相应的洛伦兹变换加以解释。我们能进一步以声速不变原理加上相对性原理建立起声速相对论吗：
能，我们能够得到怎样的时空观？怎样的质速关系、质能关系？；
不能，为什么？声音、光是我们感知世界的两个平等的工具》？！
光子只是我们认识世界的一种工具，不能为了工具而改变对世界的认识。
而且，当我们为了描述光速不变而建立了狭义相对论后发现，为了描述光速不变的理论根本就不适用于光子的本身。把相对论的理论应用于光子就会发生怪现象：首先，由运动的相对性可知，我们看光子以光速运动，那么光子看我们不也是以光速运动吗？若是这样，则不是违背了相对论中的光速是一切粒子、物体运动的速度极限的理论吗？其次，由l=l0[1-（v/c)²)]1/2可知，由于其本身以光速运动，因此在光子看来周围的世界是一个没有大小的世界。既然这样为什么太阳发出的光还需要8分钟到达地球哪？由τ=τ0/[1-（v/c)²)]1/2可知，由于[(1-（v/c)²)）1/2=0，因此，在光子看来，由于我们在以光速运动，因此，我们的时间是缩小了，应该是一个无穷小的数值。
这不是一个矛盾吗？
这不是一个不能解释的矛盾吗？
由m= m0/(1-n²β)1/²可知，在光子看来，一切粒子、物体都以光速运动，则所有粒子、物体的质量都是一个无穷大的数值，这可能吗？，结合由l= l0
有甲乙两个物体，甲的质量是乙的10倍，在低速下，我们让以运动起来，速度为v，动能为E，他认为这个体系的能量是E；再由运动的相对性，在乙看来，甲在以速度v运动，则动能应该是10E。这时，在他看来这个体系的能量应该是10E。那么，我们怎样看这一体系的能量？！
还有，没有相对论还好，有相对论人们的时空观乱了、物理世界乱了！
爱因斯坦的相对论诞生后，首先在天体物理学中得到应用，从解爱因斯坦的引力方程出发，人们研究了宇宙大爆炸理论。
爱因斯坦在1915年12月完成了广义相对论后，认为牛顿理论不能解释水星的进动，牛顿的理论不能给出自洽的宇宙模型。因此宇宙天体的运动要用其引力理论，开始了对宇宙天体运动的考虑。
但是得宇宙模型很多，爱因斯坦倾向于稳恒态模型。若只有引力，天体的运动是不稳定的。因此，爱因斯坦在引力方程中加入一个宇宙项，建立了自己静态的宇宙模型。在这一模型中宇宙天体在一个近似球形的空间内运动，这个球是有限无边的。这个模型的显著特点是：这个宇宙球是稳定的。
1922年，物理学家弗里德曼，从没有宇宙项的引力方程出发，得到了一个不断扩张的宇宙演化模型。1927年天文学家勒梅特以此为出发点建立了膨胀的宇宙模型。后经众多的物理学家的努力逐渐建立起了我们现在熟知的宇宙大爆炸理论。当时存在各种宇宙模型的之间的争论，但是，宇宙膨胀模型被哈勃发现的银河系外星系的普遍性红移、微波背景辐射的存在等事实所证实。
据说，当时，爱因斯坦放弃宇宙项，承认了宇宙爆炸理论。并说，引入宇宙项是其一生中最大的错误。
当然，我们对宇宙的认识并没有停下脚步。随着观测手段的不断进步人们发现，无论是牛顿的万有引力理论，还是爱因斯坦的引力理论，都不能解释宇宙天体运动的事实。
美国加州工学院的瑞士天文学家弗里兹·扎维奇，在观测旋涡星系旋转速度时，发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快，这需要有更大的质量产生引力来维持星系的旋转。但在天文观测的能力范围内，人们并没有找到这些物质，这一现象在大型星系团中更加明显地存在。其中的星系具有极高的运动速度，这要求星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团就会解体，而此不是事实。这些物质不发光，也不参与与光子的电磁相互作用，因此在1932年被弗里兹·扎维奇称为暗物质。
暗物质
（未完待续）
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