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第七章强子结构的夸克模型

没有人看见过夸克

如果存在两个都和观测相符的模型,正如金鱼(眼中)的图像和我们(眼中)的图像,那么人们不能讲这一个比另一个更真实。在所考虑的情形下,哪个更方便就用哪个。 从金鱼的视角看 几年前,意大利蒙札市议会禁止宠物的主人把金鱼养在弯曲的鱼缸里。提案的负责人解释此提案的部分理由是,因为金鱼向外凝视时会得到实在的歪曲景色,将金鱼养在弯曲的缸里是残酷的。 然而,我们何以得知我们拥有真正的没被歪曲的实在图像?难道我们自己不也可能处于某个大鱼缸之内,一个巨大的透镜扭曲我们的美景?金鱼的实在的图像和我们的不同,然而我们能肯定它比我们的更不真实吗? 金鱼的实在图像和我们自己的不同,但金鱼仍然可以表述制约它们观察到的在鱼缸外面物体运动的科学定律。例如,由于变形,我们观察到的在一根直线运动的一个自由物体会被金鱼观察成是沿着一根曲线运动。尽管如此,金鱼可以从它们变形的参考系中表述科学定律,这些定律总是成立,而且使它们能预言鱼缸外的物体的未来运动。它们的定律会比我们参考系中的定律更为复杂,但简单性只不过是口味而已。如果一条金鱼表述了这样的一个理论,我们就只好承认金鱼的风景是实在的一个正确的图像。 2010年6月20日,加拿大滑铁卢,霍金造访圆周理论物理研究所(Perimeter Institute),发表了关于生命和时光研究的演讲。 哥白尼对,托勒密错? 托勒密(约公元85年-约公元165年)在公元150年左右提出一个描写星体运动的模型,这是一个实在的不同图像的著名例子。托勒密的研究发表在一部十三册的论文中,这部论文通常以阿拉伯文题目《天文学大成》而众所周知。《天文学大成》从解释为何认为地球是一个球形的静止的位于宇宙中心,并与星空的距离相比是小到可以忽略开始。虽然阿利斯塔克提出日心模型,但至少自亚里士多德时代开始,大多数希腊有教养的人都持有这些信仰,亚里士多德由于神秘的原因相信地球应该是位于宇宙的中心。 天主教会采用托勒密的宇宙模型当作正式教义达十四世纪之久。直至1543年,哥白尼才在他的著作《天旋论》中提出一个另外的模型。虽然他已花了几十年来研究此理论,该书在他逝世那年才出版。正如大约早十七世纪的阿利斯塔克,哥白尼描写其中太阳处于静止,而行星以圆周轨道围绕着它运转的一个世界。尽管这个思想并不新,其复活却遭到激烈的抵制。哥白尼模型引起关于地球是否静止不动的狂烈辩论。这个辩论于1633年因伽利略受到异端审判而达到高峰。 那么,托勒密系统或哥白尼系统,哪个是真实的?尽管人们时常说哥白尼证明了托勒密是错的,但那不是真的。正如在我们的正常观点和金鱼的观点相比较的情形下,人们可以利用任一种图像作为宇宙的模型,对于我们天空之观测,既可从假定地球处于静止,也可从假定太阳处于静止得到解释。尽管哥白尼系统在有关我们宇宙本性的哲学辩论中的作用,然而它的真正优势是在太阳处于静止的坐标系中,运动方程要简单得多。 他人梦中的想象物 在科幻影片《黑客帝国》(Matrix)中发生了不同类型的另外实在。影片中的人类不知不觉地生活在由智慧电脑制造的模拟实在之中,当电脑将他们的生物电能(不管为何物)吸吮时,使他们保持平静而满意。这也许没那么牵强,因为许多人宁愿在网络的虚拟实在中消磨时日,例如“第二人生”。 我们何以得知,我们不仅是一部电脑制作的肥皂剧中的角色呢?如果我们生活在合成虚世界中,事件就不必具有任何逻辑或一致性或服从任何定律。进行操控的外星人也许在看到我们反应时会觉得更有趣更开心,例如如果满月分开两半,或者在这世界上每个节食的人显示对香蕉奶油饼的毫不节制的渴望。但是如果外星人实施一致的定律,我们就无法得知在这模拟

夸克之父

克之父”盖尔曼讲物理研究之路 来源:华中师大日期:2010-05-11 发布单位:admin 浏览次数:71 “得奖并不重要,重要的是享受科学研究带来的乐趣”。5月11日下午,世界著名物理学家、夸克之父、诺贝尔物理学奖得主盖尔曼先生在我校粒子物理研究所学术报告厅讲了他的研究之路。 盖尔曼说,小时候,他的哥哥对他的影响很大。5岁时,他开始喜欢鸟。他和哥哥一起去看大自然,为贫民窟捐款。他对各种东西都很感兴趣,历史、地理、语言,等等。他的同学认为他是“会走路的大百科全书”。 到14岁时,盖尔曼考虑申请到耶鲁大学。父亲问他想学什么,他回答说“只要跟考古或语言学相关就好,要不然就是自然史或勘探”,父亲的第一反应是“你会饿死的”。盖尔曼说:“我宁愿饿死。”全场听众一阵大笑。 时值第二次世界大战末期,美国经济状况糟糕,他的父亲强烈地建议他学“工程”。经过能力测试,盖尔曼被认为适合学习除了“工程”以外的一切学科。工程师做不成了。于是父亲建议:“我们干嘛不折中一下,学物理呢?”可是盖尔曼最不喜欢物理,他说:“我物理只考了70分,我恨物理,因为我的声学、液体学都很差。”全场又是一阵笑声。 父亲说:“物理很有趣的,爱因斯坦的相对论很美好。”盖尔曼于是就选择了物理学。1944年,盖尔曼在他15岁生日那天进入耶鲁大学物理系。回忆那段的经历,盖尔曼说,“我不在乎选择什么,慢慢地开始喜欢基本力学、相对论、真实物理。”正是父亲折中的建议,造就了后来的夸克理论提出者、1969年的诺贝尔物理学奖得主盖尔曼,成为“统治基本粒子领域20年的皇帝。”(1979年度诺贝尔物理学奖另一名得主格拉肖语) 从耶鲁大学毕业后,盖尔曼在麻省理工学院继续攻读,21岁就获得博士学位,并跟随“原子弹之父”奥本海默,到爱因斯坦时代的普林斯顿高等研究院做博士后。在此期间,他曾去量子力学创始人之一、1938

从原子结结构到夸克模型再到X1835粒子的发现

从原子结结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,说明了什么哲学道理? 1.在物理学上,从原子核结构到夸克模型再到X1 835粒子的发现,说明了物质是无限 可分的。从科学的角度来看,物质是有限可分的,就像宇宙的时空理论一样,宇宙是有限无界的,辩证唯物主义认为宇宙是无始无终无穷无尽的。但是从物理学上来说,物质是无限可分的。原子是由6中夸克和电子等组成的而夸克一般就是所谓最小的物质 了,而如果在细分夸克是由胶子和地球场效应力组成的.这些物质已经成为抽象意义的组成物质了. 就是学术上最小而不可再分的 物质了,而X1835粒子的发现,说明了客观实在的物质具有无限可分性。 2.从原子结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,说明了物质是世界的本源。世界 是具有客观实在性的物质统一体,世界上的物质形态及其结构、特性是无限多样和千变万化的。世界统一于物质,一切事物和现象都源于物质;运动是物质的根本属性;实践、空间是物质运动存在的基本形式;规律是物质运动所固有的本质的、必然的。稳定的联系。在物理学中,随着原子核,质子,中子的发现,有力的证明了世界是由物质组成的,而从夸克模型再到X1835粒子的发现,则更加有力的证明了这一点。X1835粒子有可能是在高能物理实验中寻找了几十年的新型粒子。它们都是在人的意识之外的客观存在,它们是我们感官不能直接感觉到的,但是,人们可

以通过现代化的物质技术手段,通过人们理性的思维去认识它, 把握它。 3.从原子结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,说明了世界的物质性和物质世界的 统一性。世界是有差别的多样性的统一,这种统一不是统一于精 神,也不是统一于某种具体的物质形态、结构或属性,而是统一 于集中体现一切事物共同本质的物质性。世界的统一性在于物质 性。物质世界是多样性的统一。自然界的物质性与人类社会的物 质性。而原子结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,这一切的过程都有力的证明了世界的物质性和物质世界的统一性。 4.从原子结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,说明了物质是客观存在的。物质 是客观存在的,不以人的意识为转移,并能为人的意识所反映的 客观实在。物质是由分子,原子,电子等粒子组成的,微观粒子 无不是在高速的加速运动中,这些粒子的高速运动组成了物质。 古希腊哲学家得莫克利特认为,原子和虚空是世界万物的本原。 从原子结构到夸克模型再到X1835粒子的发现,他们都是可看见可接触的。所以,物质是客观存在的。 三. 南极大陆水陆交界处,滑溜溜的冰层或者尖锐的冰凌。企鹅没有可以用来攀爬的前肢, 也没有可以飞翔的翅膀,如何从水中上岸?企鹅是在将要上岸之时,先从海面潜入海中,潜到适当的深度,再借用水的浮力,迅猛向上,飞出一道弧线,落在陆地上。 企鹅的沉潜是为了蓄势,看似笨拙,却富有成效。人生又何尝不是如此呢?沉潜绝非沉沦,而是勇敢、智慧、自强。如果我们在面对困难前能沉下气来,不被“冰凌”吓到,不被浮华迷惑,专心致志,自强不息,积聚力量,并抓住恰当的机会反弹向上,毫无疑问,我们就能成功着陆!反之,总是随波浮沉,或者怨天尤人,注定就会被命运的风浪所玩弄,直到精疲力竭。

夸克的提出

一、夸克的提出 1、1928年,狄拉克将相对论引入量子力学,他建立的狄拉克方程预言:存在与电子具有严格相同的质量,但是电荷符号相反的正电子。 2、1932年,安德森在宇宙线实验中观察到:高能光子穿过重原子核附近 时可以转化为一个电子和一个质量与电子相同但带有单位正电荷的粒子 (左图),从而发现了正电子。狄拉克对正电子的预言得到了实验的证实。 反粒子的存在是电子所特有的性质,还是所有的粒子都具有的普遍的性质呢?如果所有的粒子都有相应的反粒子,首先检验的应该是是否存在质子的反粒子、中子的反粒子。 1947年在宇宙射线的研究中,首先观察到了奇异粒子, 3、24年后的1956年,美国科学家张伯伦(Owen Chamberlain,1920-2006) (右图)等在加速器的实验中发现了反质子,即质量和质子相同,自旋量子 数也是1/2,带一个单位负电荷的粒子,接着又发现了反中子。 4、20世纪30年代中期发明了粒子加速器,科学家们能够把中子打碎成质 子,把质子打碎成为更重的核子,观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代,唐纳德·格拉泽(Donald Glaser)发明了“气泡室”,将亚原子粒子加速到接近光速,然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子(氢原子核)后,质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时,都会留下一个极其微小的气泡,暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身,却可以看到这些气泡的踪迹。 气泡室图像上这些细小的轨迹(每条轨迹表明一个此前未知的粒子的短暂存在)多种多样,数量众多,让科学家既惊奇又困惑。他们甚至无法猜测这些亚原子粒子究竟是什么。 5、1961年,盖尔曼在奇异数守恒定律①的基础上将对称性运用于基本粒子的分类,即SU (3)对称性。假定所有的强子都是由质子(p)、中子(n)和Λ 超子以及它们 的反粒子组成的。正像忽略去质子和中子的差别以后核力和核子体系具有 同位旋对称性【即SU(2)对称性】一样,如果人们忽略Λ 粒子与核子之间 的差异,而把它们看作同一粒子所处的三种不同状态,它们之间应具有SU(3)对称性,由它们所构成的强子体系也应具有SU(3)对称性。他和以色列物理学家内曼(Yuval Neemann,1925-2006)各自独立地提出了强作用对称性的理论——八重法②(eightfold way),按照这一方法,把有相近性质的强作用基本粒子分成一个个的族,并认

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