《世界存在的本质 14》

这就是我们对世界构成组成的现代认知。上夸克和下夸克在强相互作用下组合成质子和中子。质子和中子又通过强相互作用的吸引，抵消质子之间的电磁排斥作用，合成不同的原子核和化学元素。原子核由电磁吸引作用束缚电子而形成原子。原子之间的电磁作用促成了分子，以及更大更复杂的物质结构。强相互作用，电磁相互作用和弱相互作用都统一在标准模型里。可以说，标准模型是现代物理学了不起的成就。虽然它具有优美而又深奥的数学形式，标准模型还只是一个唯象理论。爱因斯坦的广义相对论发源于第一性的物理原理。相比之下，标准模型更多的是从观察出发而在不断完善的一套物理诠释理论。

首先，我们认为存在着弥散于整个宇宙的希格斯场。但是我们不知道它的根源。标准模型里包含有二十多个参数，其中有希格斯玻色子质量，相互作用耦合强度，夸克和轻子的质量，和费米子之间的混合系数等等。这些参数不能从别的物理原理推导出来，只能由实验观测确定。相比较，广义相对论的场方程只有三个系数，光速，万有引力常数，和爱因斯坦宇宙常数。在标准模型里，粒子的电荷和自旋量子数很一致。但是我们不知道夸克为什么带有奇特的分数电荷。我们也不了解标准粒子的质量背后是否有特别的规律。从不到一个电子伏特的中微子到超过一千亿电子伏特的顶夸克，粒子质量跨度超过十一个数量级。事实上，同类电粒子的电子和陶子的质量就差十亿倍。另外，当我们尝试着稍微调动这样参数的数值时，就会得出和我们现实的粒子结构完全不同的结果。这暗示着这些参数之间肯定有现在还未知的联系。万有引力至今无法统一在标准模型。这些问题都说明标准模型不可能是终极完备的理论。而且，许多人像狄拉克和费曼一样认为重整化方法只是一个权宜之计。

我们生存的世界本来就很奇特。一百多年前，麦克斯韦统一了电磁现象，也很快发现电和磁并不对称。这个世界有单独的电荷，但是没有单独的磁荷，或者说磁单极子。这是当前物理统一理论的一个基本问题。狄拉克和安德森预言和发现了正电子之后，人们证实了一切粒子和物质都有对应的反粒子和反物质。但是，宇宙中的物质远远多于反物质。中微子具有一定的手征性。这意味着所有中微子的自旋方向按左手螺旋指向运动的方向。反中微子则相反，是右旋性。标准模型允许这种中微子特定的手征性。而当中微子具有质量时，中微子中的一部分就会有右旋性。部分的反中微子会有左旋性。但是这种情况并没有出现过。这也是遗留给标准模型的一个挑战。还有，我们以后会谈到，宇宙里充满了无法探测的暗物质和来历不明的暗能量。普通物质只占其中的百分之五左右。我们对这个世界了解得远远不够。可以肯定一点，我们生存在一个不完美，对称破缺的世界。

--写于2022年8月3日（图片来自网络）