在对标准模型的突破中我们该如何选择(sb1)

在对标准模型的突破中我们该如何选择在对标准模型的突破中我们该如何选择?(SB1)?(SB1) 作者 苟文俭 【摘要】：标准模型并非最后理论，在对粒子内部空间存在的描述中需要突破，对此 我们应当向创建现代物理理论的先驱们学习，对描述粒子内部空间存在的物理理论起点另 起炉灶，并使用不同于量子场的描述语言，才有可能与粒子存在的实际完全保度一致，从 而使对标准模型的突破取得成功。 标准模型标准模型是粒子物理学标准模型的简称，下面都用它的英文缩写“SM”表示。标题的 符号“SB1”中的字母 B 取自英文短语Breakthrough dissertation（突破专题论文）的第一个 字母，表示该文是突破标准模型专题论文的第一篇文章。 SM 源自上世纪 30 年代创建的表述带电粒子参与电磁作用的 QED(量子电动力学量子电动力学)，第 性原理是对粒子作用体系能量的拉格朗日量做规范对称变换，具有以 QED 为模板的统一的 规范对称观念，包括了用 SU(2)U(1)群表述电、弱破缺对称的电弱统一理论电弱统一理论、用 SU(3) 群表述强作用色对称的 QCD(量子色动力学量子色动力学)、以及用幺模幺正群 SU(3)SU(2)U(1)直积 等方式表述强、弱、电作用统一的大统一理论大统一理论。 粒子实验的测量事实是：任何自在的粒子均占有半径约为 10-17m 的空间位置。对力程 不大于 10-17m 的粒子动力学存在，就称是粒子内部空间的存在，粒子内部空间的存在，力程大于了 10-17m 的粒子 动力学存在，也称是粒子外部空间的存在粒子外部空间的存在。量子力学(QM)、狭义相对论(SR)、QED 的描述 对象都属于粒子外部空间，而 SM 中的 QCD、电弱统一理论的描述对象则属于粒子内部空间。 SM 有很好的实验支持，但对粒子内部空间存在的描述面临了诸多难以克服的困难，也 不能包揽最常见的引力作用。当代几乎所有理论物理工作者都有这样的共识：SM 并非最后 理论，在对粒子内部空间存在的描述中，它需要有突破。 对 SM 的这种突破，我们该做如何选择呢？对此本文就关键性问题做简要论证。 ( (一一) ) 由于 SM 不能包揽最常见的引力作用，这证明它的规范对称观念并不具有普适性，也即 是表征作用体系能量的拉格朗日量并不具有普适性。我们知道，经典物理学用拉格朗日量 表征动力学体系能量的前提，是保证守恒定律成立的时空平移不变及旋转不变，及物理场 都是保守场；这确实是粒子外部时空的实际特性。但在粒子内部的强、弱作用空间，却完 全是另一回事。对此，仅举如下两点事实做论据。 1、对强、弱作用的理论表述，都要依赖于真空的组成如何，而在真空的实际组成中， 就可以出现绝对无法使用拉格朗日量的真空零点能。 2、实验表明：在粒子内部的弱作用空间存在着某种有方向的“螺旋” ，强作用空间又有 “渐近自由”及“夸克囚禁” 。这些就都证明：粒子内部的强、弱作用空间，其物理场都不 是保守场，也根本不具有平移及旋转不变的时空特性。 若物理理论的形式化表述与描述对象的实际完全保持了一致，就称它是成功描述。 上述论据充分证明：拉格朗日量并不能用来描述了粒子内部空间的强、弱作用体系能拉格朗日量并不能用来描述了粒子内部空间的强、弱作用体系能 量，如果要对强、弱作用做成功描述，就必须放弃量，如果要对强、弱作用做成功描述，就必须放弃 SMSM 已有的规范对称观念。已有的规范对称观念。这也就是在对 粒子内部空间存在的描述中，我们怎样突破 SM 的关键。 ( (二二) ) 为了解决 SM 在对粒子内部空间存在的描述中的诸多困难，理论家们已做了大量工作， 主流都是从主流都是从 SMSM 起点开始起点开始，保留规范对称观念，保留规范对称观念，其中最行之有效的就是在原有的规范对称基 础上、添加一种玻色子与费米子整体规范变换不变的超对称超对称，认为所有粒子都构成于满足 2 超对称的振动着的弦( (超弦超弦) )，并以此为描述依据，创建了已是享誉全球的超弦理论。超弦理论。 超弦理论不仅可以描述引力作用，伙伴粒子也能够自动克服 SM 的发散困难，其唯象观 念及数学演绎都表现了十分诱人的许多成果，但它却有这四个明明白白的问题： (1)它克服的所有疑难都出自 SM 的数学演绎，并非是 SM 描述的粒子内部空间的实际存 在；(2)超对称实现于特别高的普朗克能标，超弦也是在 10 维的极小空间振动，具有不可 检验性；(3)在低能标再回到 SM 时，那些难以解决的诸多困难仍然存在；(4)在高能标，它 的人为性及不可计算程度，都远远超过了 SM，其结果是未知因素与理论自身的疑难更多了， 不确定性程度更高了，因此从物理理论的有效性及实证性考证，它绝对是一种倒退！ 主流探索的上述事实表明：从从 SMSM 起点开始解决它在描述粒子内部空间实际的诸多困难，起点开始解决它在描述粒子内部空间实际的诸多困难， 最行之有效的探索也是构成物理学倒退的最行之有效的探索也是构成物理学倒退的“死胡同死胡同” 。这也就是突破 SM 的已有实践给我们 的明白无误的启迪。 ( (三三) ) 现代物理理论是以 QM 及相对论为内容的物理理论体系，创建于上世纪初。 有幸读过一位主流粒子物理学家的文章，他告诫说：SMSM 有坚实的实验基础，任何对有坚实的实验基础，任何对 SMSM 的突破，都只能在的突破，都只能在 SMSM 起点之上做文章起点之上做文章。该论断的对错，不妨就让历史来做裁决。 十九世纪未，当经典物理理论也出现了诸多难以克服的困难时，当时普遍的想法就是 修补主流的经典物理理论，最具代表性的就是物理学泰斗洛仑兹(Lorentz.H.A)，他凭籍自 身天才的头脑，在经典物理理论的起点之上创建了一阶和二阶变换理论，但其结果是“人人 为地引入了大量的假设，致使概念繁琐，理论庞杂，缺乏逻辑的完备性和体系的严密性为地引入了大量的假设，致使概念繁琐，理论庞杂，缺乏逻辑的完备性和体系的严密性” 【注】 ，不仅经典物理理论的诸多困难并没有真正解决，相反却牺牲了理论自身的优美与和 谐，与今天突破 SM 创建的超弦理论一样，也同样形成了物理学的倒退。 面对经典物理旧理论诸多难以克服的困难，现代物理新理论的先驱们的探索是： 1、以旧理论的困难涉及的普遍事实为依据，另起炉灶归纳总结出全新起点。 2、根据成功描述的需要，使用完全不同于旧理论的另一套描述语言。 事实证明，现代物理理论先驱们的这种探索是成功的，而且不论是 QM 或是相对论，其 极限又都能回到经典物理理论；现代物理理论也因此继承了经典物理理论的全部成果。 用心学习现代物理理论先驱们的成功探索，自然就会有如下这两条重要收获： 1、解决物理旧理论难以克服的困难时，应当以与困难相关的普遍事实为依据另起炉灶， 归纳总结出创建新理论的全新起点，并根据成功描述的需要选择完全不同的描述语言。 2、继承旧物理理论的成果不是创建新理论目的，而是新理论成功描述的自然结果。 当代坚持当代坚持 SMSM 起点的超弦理论，正是洛仑兹探索错误的历史重演！起点的超弦理论，正是洛仑兹探索错误的历史重演！在解决旧理论面临难 以解决的困难时，坚持物理旧理论起点去创建新理论，所做的探索就尤如从低层楼的屋顶 直接增高建造高楼，由于“地基”不牢靠，崩塌倾覆只是时间早迟的问题。 ( (四四) ) 在对粒子内部空间存在的描述中，其起点要离开 SM 的规范对称观念另起炉灶，一般在 思想上都会有如下三个障碍。 1 1、规范对称观念有很好的实验支持，也取得了丰硕成果，为什么要另起炉灶？、规范对称观念有很好的实验支持，也取得了丰硕成果，为什么要另起炉灶？ 对此我们必须要明白：作者并非是否定规范对称观念，而是说它不具有普适性，不能 是对粒子内部空间存在描述的起点。对此，特别值得我们反思的是：难道经典物理理论就 没有很好的实验支持、就没有丰硕成果吗？ 2 2、规范对称观念使、规范对称观念使 SMSM 有简洁优美的数学表述，离开它不就否定了物理学的简洁美吗？有简洁优美的数学表述，离开它不就否定了物理学的简洁美吗？ 规范对称观念确实使 SM 有简洁优美的数学表述，它也还有与实验数据相符的定量计算， 3 但事实上：对粒子动力学量的计算，SM 只能做近似的微扰处理，都有不可避免的无穷大， 也还要引入众多不知来自何处的自由参数；对所有实际问题的具体计算，也都要根据实验 测量选择恰当的计算模型，都要用实验测量结果做人为假设，总是让人为的计算服从实验 结果，而不是从规范对称观念出发的计算预言了实验结果；如对涉及轻子与夸克为何只有 三“代” ，参与强、弱作用耦合的相关粒子如何分布等等这些非微扰问题，就更是一筹莫展。 上述事实都充分证明：SMSM 简洁优美的数学表述只是一种形式主义的假象简洁优美的数学表述只是一种形式主义的假象。 3 3、规范对称观念根源于、规范对称观念根源于 QMQM 与相对论，出自名门权威，离开它另起炉灶允许吗？与相对论，出自名门权威，离开它另起炉灶允许吗？ 对此必须明确：任何物理理论形式化体系不完备是普遍规律，它们都有由形式化体系 自身逻辑前提所严格规定的适用条件。在对粒子内部空间存在的描述中，离开 SM 的规范对 称观念另起炉灶，绝对不是对 QM 与相对论的否定，当然也不是对 QED 的否定。 (五五) 对粒子内部空间存在的描述要离开 SM 另起炉灶，应当坚持如下的三条基本原则。 1、首先不是对 SM 的大批判，而是要认真学习 SM，明确它的成功与失败是什么。 2、对粒子内部空间存在描述的全新起点，应当与粒子组成相关的可判定事实为依据， 通过对可判定事实的分析归纳来获取，而不是根据某种哲学原理或数学分析来获取。 物理学是描述实在性存在的实证科学，要求它的所有描述都必须与描述对象的实际存 在保持一致，而哲学原理讲的是一般的方法论，与具有实证性的物理理论起点格格不入。 哥德尔(K.Godel)的不完备性定理指出：形式化体系概念的不完备不协调不可避免，相形式化体系概念的不完备不协调不可避免，相 容性不可判定容性不可判定。如果是通过数学分析来获取某个物理新理论的起点，这也就在形式上满足 了理论形式化体系的协调性。显然，这也就完全违背了哥德尔不完备性定理。 当然，新理论也还必须正确使用数学与逻辑，但这绝不是单纯的数学与逻辑分析。单 纯的数学与逻辑分析属于人的主观思维，这方面 SM 就非常好，可以说是无与伦比。 3、继承 SM 成功的部分，决非创建指描述粒子内部空间存在的新理论的出发点，而只 是这种新理论自然的逻辑结果，是这种新理论自然演生出来的副产品。 ( (六六) ) 对描述粒子内部空间存在，突破 SM 创建的新理论是否是成功描述，判定的依据决不是 某些权威的言论，而应当是如下三条有效性标准： 1、是否能自动得到了所有粒子的所有属性，是否能有与粒子实际存在的数量化结果， 是否有能够在通常能量条件下验证或证伪的预言；对此就简称是描述的描述的有效性标准有效性标准。 2、能否简洁有效地解决在描述粒子内部空间存在中，SM 所面临的所有疑难；对此就 简称是解决问题的解决问题的有效性标准有效性标准。 3、是否能够自动得到了包含 QM、相对论、QED、QCD、电弱统一理论等所有现存物理 理论中、与描述对象实际存在相符的描述内容；对此也简称是理论继承的理论继承的有效性标准有效性标准。 物理学历史反复证明的规律是：在物理学新旧理论交替的历史关头，创建物理旧理论 的权威，许多也都是反对物理理论新观念的权威。这是因为：当物理学旧理论成为主流时， 坚持旧理论总会享受到主流社会的巨大利益。 当代是利益横流的时代