和 Higgs 粒子和中微子相关的灌水帖(1)

是在另一坛子灌水灌的。原本计划寥寥数行的，没料到别人一怂，加上俺说话一直以罗嗦著称，所以狠是出乎俺的意料地，帖子拉得很长，至今也没有完工。已经好几万拜特了呢。因为原来就没打算码个长帖，一般是滑一步码一帖，所以整体上看，俺根本就没有任何规划任何提纲，显得杂乱无章，尽管局部上看，那组灌水帖还是有脉络可寻的。

之前留言说是贴个“科普”灌水帖，现在回头一想，不禁冷汗淋 桂林漓，因为若将“科普”作为动词的话，那这个动词的宾语即使不会怒斥俺，也会在心里对俺表示不屑......据俺所知，这里还是有些科学家的，可能有些还很著名，例如较为熟悉的老会员中，小快是数学家，阿胖是物理学家，等，就连不太熟悉的 biol1 也是化学家，只是暂时没有得到诺贝尔奖而已......也就是说，俺帖子中码得不对的地方肯定会有人指出，让俺受益。毕竟俺还不算很老，对学知识还没有生厌倦 (这可能是俺唯一的优秀品质，呵呵)。这个可能是俺在此拷贝水帖的第一个目的吧。

另一目的，大约也是给那些曾经喜欢过 science 的朋友带来些温馨的回忆。

以下内容基本上是拷贝，但可能删除了某些貌似不宜贴出的内容，例如涉及他人信息的句子等。另外原则上俺不准备拷贝他人的帖子。再者，如果有时间，俺准备相应麻子等人的号召，加入一些八卦内容。

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此坛能给楼主评论的人估计不会很多。俺自告奋勇说几句，不对的请批评：)

1) 别那么简单地否认因果律。之前关于量子力学的物理解释，以爱因斯坦为首的的“决定论”阵营和以波尔为首的“概率统计解释”阵营争斗了半个世纪，虽然表面上 是波尔占上风，实际上胜负未分，因为爱因斯坦阵营没法对量子力学给出一个逻辑上很自洽的决定论解释，但是这更像是技术上的困难，而不是对决定论的证伪。事实上波尔阵营从来就没有也不能证明决定论是错误的。量子力学的主要奠基人薛定愕等其实恰恰是爱因斯坦阵营的主将。

2) “是先有了物质还是先有了物理定律” ---- 这话听着别扭。物质是物理研究的对象，定律是一种表述，两者属于不同的概念范畴，放在一起显得不伦不类。物质，大约好理解点 (尽管从物理角度而言，什么是物质，也不是那么容易说情的)，这里略说几句定律。什么是定律？定律称为 Law，也就是能普遍接受认同的规律。从逻辑角度而言，定律的正确性是不能得以保证的，它属于归纳推理的产物，而非演绎推理的产物。科学的核心其实是演绎 推理，尽管归纳推理也是主要的方法之一。从哲学上的逻辑角度而言，演绎是更本质的东西，它是先验于数学、科学而存在的东西 (通俗地讲，就是数学依赖于演绎逻辑但是演绎逻辑不依赖于数学而存在)，归纳推理本身更像一种方法论。

举个例子。牛顿三大运动定律、万有 引力定律。牛顿运动定律、万有引力定律从逻辑角度而言，其正确性并不能得以保证。人们之所以认为它是正确的，是因为其对概念的清晰的表述、内容之“合理” 以及能接受实验以及物理观测得检验。与此对应的，爱因斯坦的狭义相对论则更像“定理”而不是“定律”，因为狭义相对论能从协变原理(等效原理)和光速不变 原理两个假设出发用数学演绎方法严格推导出来，所以狭义相对论永远是对的，除非其假设不对。量子力学更像是“定律”而非“定理”。没有人能够从合理的假设 出发去演绎地证明波函数必须满足薛定愕波动方程，对不对？从这个角度而言，波尔阵营是不能赢得爱因斯坦阵营的。

当然，随着人们对事物认识的深入，有些“定律”其实可以当作“定理”的。例如，阿基米德浮力定律。西西里岛国里的阿基米德尽管发现、归纳出了浮力定律，但 是他是知其然但本质上不知其所以然的，他没法从演绎上给出证明。但是随着数学和科学的发展，人们逐渐发现，借助于微积分技术特别是面积分/体积分的 Stokes 定理，在非常合理的假设下能从数学手段导出阿基米德浮力定律。

回到 LZ 的帖子。什么是物质？或者问个更细更具体的问题，什么是质量？质量这个概念，如同时间、空间一样，太司空见惯了，以至人们很少 (当然也很难) 去思考它们到底是什么意思。根据现代物理学的观点，质量的来源是标准模型 (量子场论的标准模型，亦即 基于李群的 SU(3) x SU(2) x U(1) 模型) 中的 西格斯 (Higgs) 粒子.Higgs 粒子是标准模型预言的规范波色子，可惜目前没有找到它，而且按照目前的情形，Higgs 粒子估计不存在 (因为，举例来说，欧洲已经搜遍了 95% 以上的能区，都没有找到这种号称上帝粒子的基本粒子)。所以说，什么是质量？鬼知道：)

没料到一个比较纯粹的诗版居然有不少会员留言，那俺这个1/4吊子就捡几个句子海阔天空一番。我习惯讨论比较具体的问题，不习惯讨论非常抽象的大问题，例 如像宇宙和佛文化之间的联系、量子力学和中医之间的联系区别，就超出我的能力和兴趣了，所以这样的大话题留给有兴趣的人讨论，俺在一旁给大家倒茶助兴，但是不会做笔记......

鉴于这是诗坛，所以俺尽量避免 scientific 术语，力求通俗易懂。俺当年无须舞弊也能通过物理和数学的考试，可见俺不是那种蠢到极点的人；不过俺非这方面的科班，说得不对的地方请大家批评指正。

抽点时间来灌水一桶，从最简单的说起。
-----尝在另一坛上见一猛帖，称相对论为二十世纪人类最大的骗局，也有不少人认为言之有据。-----

无须任何解释，说相对论是骗局的人是傻瓜。那些人估计是凯迪社区开心科普版像“横竖有理”、“无穷探索者”那样的民科 (称那几位为民科其实还算褒奖了)。这些人无知而且缺乏理性，主要的乐趣就是希望这个世界突然混乱起来，因为他们可以幻想自己能在混乱之中分得一杯羹。

我猜这些人之所以这样猖狂地说些无知话，可能是前不久欧洲 CERN 所属的 OPERA 宣布发现了真空中超光速运行的中微子。因为中微子基本上肯定有非零的静止质量 (因为存在中微子振荡)，根据狭义相对论，它们不可能以超过光速的速度存在，尽管实验结果表明中微子的速度只超过光速的几百万分之一。

当然，知道狭义相对论的同学们应该明白，基本上有静止质量的中微子以超光速运动会带来严重后果。这个实验如果能被证实 (reproducible)，那么它能引发一场物理上的革命，这场革命估计能和百年前 (more than 100 年其实) 的迈克尔逊-莫雷实验 相提并论。大家知道，迈克尔逊-莫雷实验直接导致了狭义相对论的诞生。为什么呢？因为狭义相对论必须得修正，而狭义相对论是现代物理学最重要的两块基石之 一 (另一块是楼主所言的量子力学)。除了这两块基石之外，第三块可以称为基石的，是杨-米尔斯规范场论，它是量子场论的根基。上世纪最后的几项重大的物理学 进展，例如弱电统一理论、标准模型等，都是建立在杨-米尔斯规范场论基础上的。熟悉物理的人都知道，这个杨就是现在在清华腐败的杨振宁。

现在物理学几十年并无本质上的重大进展，但是现在物理这貌似平静得天空上飘有两块乌云，正如百年前 (其实是 110 多年前，为了表述方便，这里简略说成百年前，下同) 看似完美的经典物理学上空飘有两块乌云 (黑体辐射，以及迈克尔逊-莫雷实验) 一样，有可能会爆发物理革命。黑体辐射灾难导致了量子力学，迈克尔逊-莫雷实验导致了狭义相对论，这是大家知道的。上世纪的文明主要是量子力学和狭义相对 论 (特别是量子力学) 所推动的。

现在物理上空的两块乌云是什么呢？第一块，就是 Higgs 粒子 不能被发现；第二块，就是可能存在静止质量非0的以超光速运行的粒子 (例如最近的中微子实验)。

当然，大家不必惊慌。首先，这两块乌云是否真乌云，还有待进一步证实。其次，就算它们是真乌云，它们对物理学的冲击也不会像百年前的那两块乌云那么厉害。 这个几乎是肯定的。百年前的那两朵乌云，冲击的不光是物理学本身，而且还冲击着人们的思维和观念，那种冲击简直是对人类直觉的严重破坏。现在人们对新观念 的接纳、所用的数学工具的发达，并非百年前可以相提并论。

略加几个字说说百年前量子论和狭义相对论对人们思维观念的冲击。更具体点，就量 子论而言，自牛顿和莱布尼兹 (特别是牛顿) 创立了微积分以来，人们理所当然地认为咱们的物理世界是连续的，而且微积分也基本上要求如此 (略带点专业术语，如果抛开以后发展起来的、拓广了的新积分技术，亦即实分析中基于勒贝格测度的积分，那么大致上微分要求光滑，积分则要求连续)，那么整 个经典物理学那个庞大体系，从牛顿力学到牛顿力学形式上的拓广：拉格朗日和哈密顿体系，再到麦科斯韦的电磁方程，再到波尔兹曼的统计物理等等，都是建立在 “连续”这个数学体系基础上的。当然，学理科的人理解这个冲击或许不难，像雪妙子这样的文史哲大牛就不一定能理解得透彻。量子论的开山祖师普朗克爷爷最终成为反量子论的大将，根源就在于他老人家不能忍受对连续的背叛，因为那相当于对他灵魂的煎熬。至于狭义相对论对思维观念的冲击，这里大部分人 (绝大部分人) 肯定都能领会到。如果说量子力学 (包括随后发展起来的量子场论) 需要一些高深的数学外，那么狭义相对论则几乎不需要什么特别的数学，初等数学就够了。作为曾经的课外兴趣小组活动，我们在高中时代就能开始这方面的“研 究” (别笑话，俺这里打了个引号。不过我至今还记得当时我得到的一个结果：在假设孤立系统里能量守恒、物体质量是速度的因变量的前提下推证了电荷和速度、质量无关。也就是说，即使我假设电荷是速度和质量的因变量，电荷对速度的偏导数是零)。比如说，你能想象两列对开的火车，假设相对静止于地面的你的速度均为 25万公里/秒，那么列车A上的张三观测到列车B的速度居然不是50万公里/秒么？你能接受原来时间和空间并非原来的鸟不相干而是不得不耦合在一起么？你 能想象假设光子有思维的话它们竟然不会有时间流逝这个概念么，等等。所以尽管像不世的大数学家庞加莱等早就知道时空得如何去耦合如何去变换，但是他们始终 不能去解释。

等下再说说“现在的两朵乌云”。现在写累了，呵呵得休息休息一下。如果有人对这些感兴趣，俺就接着码，否则就算了。如果接着码，俺计划就楼上各位的帖子扯南山盖北海胡说八道一番：)