第八百二十九章 又一个世界级数学难题倒在他的笔下了!(2 / 6)

经实现了完全的统一(弱电统一理论),统一之后的电弱力也可以用“杨-米尔斯理论”描述的,也就是说,在四种基本力里,除了引力,其它三种力都可以用“杨-米尔斯理论”描述的,“杨-米尔斯理论”的意义之大可想而知。

作为“杨-米尔斯理论核心”的“杨-米尔斯方程”,也因此被称为“量子场论征服物质大统一理论的关键方程”。

但物理学家们通过“杨-米尔斯方程”统一电磁力和弱力或强力时,却遇到一个棘手的大难题。

杨米尔斯方程的经典版本描述了以光速传播的零质量波,但在量子力学中,每个粒子都可以被看作一种特殊类型的波,尤其是“强力”“弱力”均是由非零质量的粒子所承载短程力,两者存在理论上的矛盾。

上面这段话看得有点糊涂了?

没关系,我们慢慢理解。首先我们在这里引入一个专有名词“玻色子”。

所谓的玻色子,就是传递作用力的粒子,比如光子、胶子。在量子场论里,每一种作用力都有专门传递作用力的粒子,比如传递电磁力的是光子,传递强力的是胶子,传递弱力的是前面介绍弱力时提及过的W和Z玻色子。

玻色子的质量问题非常重要,玻色子的质量越大,力程(力传递的距离)越短;质量越小,力程越长;如果玻色子的质量为零,那么这个力程就是无限远的,比如光子,所以电磁力能传播到非常远的距离。

而强力和弱力都仅仅局限在原子核里,也就是说力程很短,玻色子质量很大。

但问题是,“杨-米尔斯理论”里,局域规范对称性要求规范玻色子是零质量的,但是强力、弱力的短程力事实要求对应的规范玻色子必须是有质量的,实际测量到W和Z玻色子也是有质量的,且质量很大(粒子物理标准模型预计W玻色子质量应为80357+/-6 MeV/c2)。

——这个就是刚刚提及到存在理论矛盾的“棘手的大难题”,让全世界物理学家、数学家都头疼不已的“质量间隙”问题。放到数学上,它就是“杨-米尔斯方程”解的一个特殊性质。

为了解决这个问题,物理学上提出“希格斯机制”,它是一种生成质量的机制,即能够使基本粒子获得质量。它认为宇宙中到处都充满了希格斯场,粒子如果不跟希格斯场发生作用,它的质量就是零(比如光子、胶子),如果粒子跟希格斯场发生作用,那么它就有质量,发生的作用越强,得到的质量就越大。2012年7月,科学家在大型强