2012年7月7日 星期六

粒子分兩類,一是非整數的粒子,如電子、夸克(三粒夸克組成一粒質子或中子),「費米子」,另一為整數的粒子,如光子、引力子,「玻色子」

周顯
我們需要對科學的好奇心

宇宙一共有四種力﹕1.強作用力,即是把粒子縛在一起的力,地球上所有分子的組成也是倚賴著它。2.弱作用力,即是令到粒子衰變時的力。3.電磁力,即是光、熱、電、磁的力。4.引力,也即是地球的地心吸力。物理學上所謂「標準模型」,就是一種解釋,一種計算方式,可以把前三種力,即是強作用力、弱作用力、電磁力都可用同一套理論去解釋。

這好有一比﹕鐵鍋子、鐵剷子、鐵蓋子,看起來是三種不同的東西,但是只要把它們都燒熔了,便發現了全都是鐵,而這套理論就是可以解釋到這三種鐵器都是同一東西的法子。

順帶一提的是,標準模型只能解釋到三種力,至於第四種力,引力,則由於太過複雜了,所以標準模型並不把它包括在內。

我們把粒子分為兩類,一種是自旋為非整數的粒子,如電子、夸克(三粒夸克組成一粒質子或中子),稱為「費米子」,另一種則是自旋為整數的粒子,如光子、引力子,稱為「玻色子」。費米子和玻色子就是基本粒子。在2012年7月2日之前,人類只發現了61種基本粒子,但是根據想像中的標準模型,基本粒子應該有62種,才能把三種力全部解釋,並且可以解釋到物質的質量。由於第一個提出這理論的,是英國的理論物理學家希格斯,時維1964年,所以這顆粒子就被稱為「希格斯玻色子」。

希格斯粒子之所以重要,非但是它填補了標準模型缺失了的一環,令到這理論變得完滿了,也可以藉此而解釋到物質的質量。在宇宙初生時,粒子本來沒有質量,但是一部份粒子沾上了希格斯粒子,就像百力滋沾上了朱古力,朱古力沒有了,但是百力滋則染上了朱古力。所以希格斯粒子是沒有了,但是部分的粒子,如夸克、電子、中微子等,卻擁有了質量。由於這顆當時只在理論中存在的粒子實在太重要了,能夠使到整套標準模型變得完滿,因此希格斯粒子被稱為「上帝粒子」,因為上帝創造了世界,但希格斯粒子則解釋了世界。

在2012年,歐洲的CERN加速器實驗室證實了「希格斯粒子」的真實存在。

在十九世紀中期,物理學家普遍認為,物理學的所有重大發現已經出現了,今後物理學的研究,只是一些小規模的修修補補而已。但是真正的物理學起飛,卻是在十九世紀末年才開始,包括了被稱為「愛因斯坦奇蹟年」的1905年。現時建造一個可資實證理論物理的加速器,費用是100億美元以上,你沒有看錯,是100億美元,是天文數字。費米加速器建於1967年,當然不用這個數字,但是要在今日建成,卻非得至少100億元不可。這兩個故事,前者告訴我們,人類的好奇心和想像力是無限的,只要人類的努力,沒有甚麼是想不出來的,這就是人類文化的最可貴的地方。後者告訴我們,要滿足好奇心,證實科學,是需要付出代價的,而且代價還非常昂貴。

我們當然認為,只要能夠負擔這代價,還是值得的。但是當一個全世界第二富有的國家,建造太空火箭時,作出科研時,還被人民責備浪費財力,說這些錢應該拿來扶貧,這個國家還有科研的前途可言嗎?自古皆有死,從來沒有一個時代、一個國家沒有窮人,但人類不能沒有好奇心。如果人類沒有好奇心,如果人類不願意付出代價來探討自然,我們還是活在蠻荒世界。當大家為發現希格斯粒子而高興時,同時也應該反省,自己是不是想錢想得太多,對科學的好奇心則想得太少了。
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Thomas Choi 分子組成是靠電磁力, 不是強作用力。強作用力是質子及中子聚成原子核所需的力, 因為質子全是同電荷, 因此強作用力要比電磁力大廿多倍。不過老編的結論有道理。
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Roy Cheung 對中國航天計畫唯一要責怪的地方就是--錢花得還不夠多
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Micro Chow 分子的形成是靠剩餘的強作用力。
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周顯 此篇為大C文章,老編絕對不及大C才識兼收。
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Thomas Choi 大C, 你講既係ionic bond, covalent bond 定係 Van Der Waals force先?
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Micro Chow 是共價鍵。
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