宇宙的神奇调节器:希格斯场与我们的存在（五）

接下来让我们探讨一下《不可思议的海洋中的波浪》这本科普书的内容。昨天我们讲到现代量子力学被称为量子场论。在这个理论中,每一个基本粒子都对应着一种充满整个空间的场,而这些粒子则被视为这些场的波动。

我们比较熟悉的是水面上的波,它是一种二维平面上的波。而量子场是三维的,它更像是声波。我们知道波也分为不同种类,常见的有两类:一类是行波,一类是驻波。行波的例子就是一头没有束缚的绳索,松软地放在地上,抖动另一头时就会有波动从抖动的一端跑向另一端。而驻波则出现在两端固定的弦上,如乐器的琴弦,它可以形成静止的波形。

这两种波对应了两种基本粒子。行波对应的是像光子这样永远以光速行进的玻色子。因为行波总在运动,所以就出现了爱因斯坦狭义相对论中所描述的现象:无论从哪个参照系观察,光速都是一样的。我们也无法追上它,所以也无法测量光子的静止质量,这也是为什么人们说光子的静止质量为零的原因。

而驻波则可以相对于某些参照系静止。这些能够产生驻波的场所形成的粒子就是费米子。人们可以测量出这些粒子的静止质量。之前我们也说过,根据爱因斯坦的质能方程,质量就是能量,同样是由爱因斯坦发现的光量子假说中能量就是振动频率,所以电子的静止质量就是电子场产生驻波时的频率。

接下来就只剩下最后一步了,我们就能理解希格斯场是如何让电子、夸克等费米子获得静止质量的。也就是为何这些场可以产生驻波,而光子场不行。其实从琴弦和松软绳子的类比中就可以看出端倪了。松软的绳子之所以不能产生驻波,只能产生行波,就是因为它没有足够的硬度,而琴弦能够产生驻波,就是因为它具有足够的硬度。

所以希格斯场实际上是一种硬化剂,让电子场、夸克场等基本粒子的场变得更硬了,于是可以产生驻波。每种场的硬化程度和这种场与希格斯场间相互作用的强度有关系。电子场与希格斯场的相互作用比较弱,所以电子场的硬化程度比较低,产生驻波的频率也比较低,所以电子的质量就比较小。而夸克场与希格斯场的相互作用要大得多,所以夸克的静止质量也远远大于电子。

希格斯场就是通过使其他的场变硬的方式,让这些场中的粒子获得静止质量,而不是像浓汤一样阻碍它们的运动。这样一来,这个直觉就比浓汤的说法更加符合理论本身,也更加准确。不过科学就是这样,当你知道的越来越多的时候,反而会产生越来越多的问题和疑问。所以量子场论的发现并没有解答人们所有的疑问,反而带来了更多的问题,特别是关于我们宇宙的本源。

虽然说希格斯玻色子在现实中几乎看不到,也无法检测得到,但希格斯场确实对我们这个宇宙的形成起到了非常关键的作用。其中一个就是希格斯场的强度刚刚好,只比零大一点点,这就使得它对电子场和夸克场的硬化作用也是刚刚好。假想一下,如果希格斯场的强度比现在的更小甚至为零,那么电子的质量就会比现在小得多,甚至像光子一样没有静止质量以光速运行,那这样的电子就更难被原子束缚住,原子也就不能长时间地稳定存在。如果原子不能稳定存在的话,哪有足够的时间进化出我们人类呢？

如果希格斯场不是现在这么非零但是很微小的值,而是一个很大的值的话,那么所有的基本粒子都会变得很重,甚至这些基本粒子本身就能够变成一个微小的黑洞了,那样同样也就不存在原子、行星和我们人类了。这就给我们出了一个谜团,是谁把希格斯场的强度调在这么一个恰好合适的位置上呢？

问题还不仅于此,还有更让人细思极恐的地方。虽然现在的希格斯场强度非常完美,可以产生稳定存在的原子,原子可以组成恒星、行星,还有我们人类本身。但是俗话说事无常,希格斯场的强度会一直保持在现在这种恰到好处的度上吗？如果有一天希格斯场的强度突然变得很小,或者变成零,就在一瞬间,我们所有人类和身边的万事万物就会在一瞬间消散。组成我们的原子就会分崩离析,变成离子体。或者这个场突然又变得很强,我们自身及地球都会变得非常沉重而动弹不得,甚至我们自身都可能被收缩成一个一个的黑洞。

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接着讲一讲《不可思议的海洋中的波浪》这本科普书的内容。昨天说到现在的量子力学，被称为量子场论，就是这个理论当中每一个基本粒子都对应着一种充满着整个空间的场些粒子则是被看作这些场的波动比较熟悉。水面上的波，它是一种二维平面上的波。而。量子场是三维的，它更像是声波。然后我们知道了，波也是分种类的，常见的是两类波，一类是行波。一类是柱波停波的例子就是一个一头没有束缚的绳索，松软的放在地上，抖动另一头时就会有波动，从抖动的一端跑向另一端。而声而柱波它都出现在两端固定的弦内乐器的平弦上，它可以形成静止的波形。而这就对应了两种基本粒子，这种就是像光子。这样永远以光速行进的波色纸，因为行波总在运动，所以就出现了爱因斯坦狭义相对论中所出现的。无论从哪个光参照器观察光速都是一样的。我们也无法追上它，所以也无法测量光子的镜子质量，这也是为什么人们说光子的镜子质量为零的原因，而触波则可以。相对于某些参照系静子至这些能够产生镀波的场所形成粒子，就是废米子。人们可以测量出这些粒子的静子质量。之前我们也说过，根据爱因斯坦的甲乙相对论智能方程指导质量就是能量，同样是由爱因斯坦发现的光量子假说中能量就是振动频率，所以。电子的静子质量就是电子场产生注波时的频率。接下来就只剩下最后一步了，我们就能理解基格斯场是如何让电子夸克等废米子获得静子质量的。也就是为何这些场可以产生注波，而光子场不行，其实和琴弦和松软石头类比和松软绳子类比中经可以看出端倪了。中软的绳子。之所以不能产生筑波，只能产生行波，就是它因为就是因为它没有风景够硬，而琴弦能够产生筑波，就是因为它风景呢有足够的硬度，所以西格斯场实际上是一种硬化剂，而让电子厂夸克场等基本粒子的场变得更硬了。于是可以产生筑波啊和每种场的硬化程度和这种场与。这格市场间相互作用的强度有关系，电子场与细格市场的相互作用比较弱，所以电子的硬化程电子厂的硬化程度比较低，产生的频率产生注波的频率也比较低。所以电子的质量就比较小。而夸克场与细格市场的相互作用只要大得多，所以夸克的静子质量也远远大于电子细格市。场就是通过指其他的场变硬的方式，让这些厂中的粒子获得禁止质量，不是像浓汤一样阻碍他们的运动。这样一来，这个直觉就比浓汤的说法更加符合理论本身也更加准确，不过科学是这样的。当你知道的越来越多的时候反而会产生越来越多的问题和疑问，所以量子场论的。发现并没有解答人们所有的疑问，反而带来了更多的问题。特别是关于我们宇宙的本源。虽然说西格斯波色子在现实中几乎看不到，也无法检测得到。但西格斯场确实对我们这个宇宙的形成起到了非常关键的作用。其中一个就是西格斯场的强度刚刚好，只比您大一点点，这就使得它对电子场和。厂的硬化作用也是刚刚好。假想一下，如果西格斯场的强度现在的更小甚至为0，那么电子的质量就会比现在小得多，甚至像光子一样，没有静子质量以光速运行，那这样的电子就更难被原子和束缚在束缚住原子也就不能长时间的稳定存在。如果。原子不能稳定存在的话，哪有足够的时间进化出我们人类呢？如果基个斯场不是现在这么非零，但是很微小的值，而是一个很大的值的话，那么所有的基本粒子都会变得很重。甚至这些基本粒子本身就能够变成一个微小的黑洞了，那样同样也就不存在原子行星和我们人类了。这就给。出了一个谜团，是谁把西格市场的强度调在这么一个恰好合适的位置上呢？问题还不仅仅是是这样，还不仅于于此，还有更让人细思极恐的地方。虽然现在的西格市场强度非常的完美，可以产生稳定存在的原子，原子可以组成恒星行星，还有我们人类本身。但是俗话说志是无。长西个思场的强度会一直保持在现在这种恰到好处的肚子上吗？如果天这个斯场的强度突然变得很小，或者变成泥琅。就在一瞬间，我们所有人类和身边的万事万物就会在一瞬间消散。组成我们的离原子就会分崩离析，变成离子体，而我们人类和身边的万事万物就会在一瞬。间突然消散，或者这个市场突然又变得很强，自身及地球都会变得非常的沉重而动弹不得。甚至我们自身都可能变成被收缩成一个一个的黑洞。

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,讲一讲可思议的海洋中的波浪,这本科普书的内容,昨天说到现在的量子力学,被称为量子场论,就是这个理论当中,每一个基本粒子都对应着一种充满着整个空间的场。
这些粒子则是被看作这些场的波动,比较熟悉水面上的波,那是一种二维平面上的波,而量子场是三维的,它更像是声波。
然后我们知道了,波也是分种类的,常见的是两类波,一类是行波,一类是助波。
行波的粒子就是一个一头没有束缚的绳索,松软的放在地上抖动另一头。
同时,就会有波动,从抖动的一端跑向另一端,而声,而助波,它都出现在两端固定的弦内乐器的琴弦上,它可以形成静止的波形。
而这就对应了两种基本粒子,这种就是像光子这样,永远以光速行进的波色子,因为行波总在运动。
所以就出现了爱因斯坦狭义相对论。
无论从哪个参照器观察光速都是一样的,我们也无法追上它,所以也无法测量光子的静止质量,这也是为什么人们说光子的静止质量为零的原因。
而助波则可以相对于某些参照器静止,使这些能够产生助波的场所形成粒子,就是费米子。
人们可以,
测量出这些粒子的静止质量,之前我们也说过,根据爱因斯坦的狭义相对论智能方程,知道质量就是能量,同样是由爱因斯坦发现的光量子假说中,能量就是振动频率,所以电子的静止质量就是电子场产生助波时的频率,接下来就只剩下最后一步了,我们就能理解,
光子场是如何让电子夸克等费米子获得静止质量的,也就是为何这些场可以产生助波而光子场不行,其实和琴弦和松软石头类比,和松软绳子类比中已经可以看出端倪了,松软的绳子之所以不能产生助波,只能产生行波,就是因为它没有绷紧够硬,而琴弦能够产生助波,就是因为它没有绷紧够硬,而琴弦能够产生助波,就是因为它没有绷紧够硬,而琴弦能够产生助波,就是因为它没有绷紧够硬,而琴弦能够产生助波,就是因为它没有绷
因为它绷紧了有足够的硬度所以希格斯场,实际上是一种硬化剂,让电子场夸克场等基本粒子的场变得更硬了,于是可以产生助波它和每种场的硬化程度和这种场与希格斯场间相互作用的强度有关系,电子场与希格斯场的相互作用比较弱,所以电子的硬化程度,和这种场与希格斯场间相互作用的强度有关系,电子场与希格斯场的相互作用比较弱,所以电子的硬化程度,和这种场与希格斯场间相互作用的强度有关系,电子场与希格斯场的相
电子厂的硬化程度比较低
产生的频率产生助波的频率也比较低
所以电子的质量就比较小
而夸克厂与锡格斯厂的相互作用
就要大得多
所以夸克的静止质量也远远大于电子
锡格斯厂就是通过其他的厂变硬的方式
让这些厂中的粒子获得静止质量
不是像浓汤一样阻碍他们的运动
这样一来
这个直觉就比浓汤的说法更加符合理论本身
也更加准确
不过科学是这样的
当你知道的越来越多的时候
反而会产生越来越多的问题和疑问
所以量子厂论的发现并没有解答人们所有的疑问
反而带来更多的问题
特别是
关于我们宇宙的本源
虽然说锡格斯波色值在现实中几乎看不到
也无法检测得到
但锡格斯厂确实对我们这个宇宙的形成起到了非常关键的作用
其中一个就是锡格斯厂的强度刚刚好
只比0大一点点
这就使得它对电子厂和夸克厂的硬化作用也是刚刚好
假想一下
如果锡格斯厂的
强度现在的更小
甚至为0
那么电子的质量就会比现在小得多
甚至像光子一样
没有静止质量以光速运行
那这样的电子就更难被原子和束缚在束缚住
原子也就不能长时间的稳定存在
如果原子不能稳定存在的话
哪有足够的时间进化出
我们人类
如果锡格斯厂不是现在这么非0
但是很微小的质
而是一个很大的质的话
那么所有的基本粒子都会变得很重
甚至这些基本粒子本身就能够变成一个微小的黑洞了
那样同样也就不存在原子行星和我们人类了
这就给出来一个谜团
是谁把锡格斯厂的强度调在这么一个恰好合适的位置呢?
问题还不仅仅是这样
还不仅于于此
还有更让人细思极恐的地方
虽然现在的锡格斯厂强度非常的完美
可以产生稳定存在的原子
原子可以组成恒星行星
还有我们人类本身
但是俗话说
世事无常
锡格斯厂的强度会一直保持在现在这种强度的位置
锡格斯厂强度会一直保持在现在这种强度的位置
锡格斯厂强度会一直保持在现在这种强度的位置
锡格斯厂强度会一直保持在现在这种强度的位置
如果锡格斯厂强度突然变得很小
或者变成零浪
就在一瞬间
我们所有人类和身边的万事万物
就会在一瞬间消散
组成我们的原子
就会分崩离析
变成离子体
而我们人类和身边的万事万物
就会在一瞬间突然消散
或者锡格斯厂突然又变得很强
自身及地球都会变得非常的沉重
而动弹不得
甚至我们自身都可能变成被收缩成一个一个的黑洞

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Next, let's explore the contents of the popular science book "Waves in the Incredible Ocean". Yesterday we talked about modern quantum mechanics called quantum field theory. In this theory, each elementary particle corresponds to a field that fills space, and these particles are seen as fluctuations in those fields.

We are more familiar with waves on the water surface, which is a two-dimensional plane wave. Quantum fields, on the other hand, are three-dimensional, more like sound waves. We know that waves are also divided into different types, and there are two common types: one is traveling wave and the other is standing wave. An example of a traveling wave is an unbound rope, loosely laid on the ground, and when you shake the other end you get waves running from one end of the rope to the other. Standing waves, on the other hand, occur on strings that are fixed at both ends, such as the strings of Musical Instruments, and can form a stationary waveform.

These two waves correspond to two elementary particles. Traveling waves correspond to bosons like photons that travel forever at the speed of light. Because traveling waves are always in motion, there is a phenomenon described in Einstein's theory of special relativity: The speed of light is the same no matter which frame of reference it is viewed from. We can't catch up with it, so we can't measure the rest mass of the photon, which is why people say that the rest mass of the photon is zero.

Standing waves, on the other hand, can be stationary with respect to some reference frame. The particles that form at these sites that produce standing waves are called fermions. One can measure the rest mass of these particles. As we have said before, according to Einstein's mass-energy equation, mass is energy, and energy is the vibration frequency in the light quantum hypothesis discovered by Einstein, so the rest mass of the electron is the frequency when the electron field produces standing waves.

There is only one final step left to understand how the Higgs field gives electrons, quarks, and other fermions rest mass. That's why these fields can produce standing waves and photon fields can't. In fact, you can see the clue in the analogy between the string and the loose string. The reason why a soft string cannot produce standing waves, only traveling waves, is because it is not hard enough, and the string can produce standing waves because it is hard enough.

So the Higgs field is actually a hardener, making the field of elementary particles like electrons and quarks harder, so that standing waves can be generated. The degree of hardening of each field is related to the strength of the interaction between the field and the Higgs field. The interaction between the electron field and the Higgs field is relatively weak, so the degree of hardening of the electron field is relatively low, the frequency of generating standing waves is also relatively low, so the mass of the electron is relatively small. The quark field interacts much more strongly with the Higgs field, so the rest mass of the quark is also much greater than that of the electron.

The Higgs field hardens the other fields so that the particles in them gain rest mass, rather than blocking their motion like a thick soup. In this way, the intuition is more consistent with the theory itself and more accurate than the bisque claim. But science is like that, when you know more and more, it creates more and more questions and questions. So the discovery of quantum field theory doesn't answer all the questions people have, but raises even more questions, especially about the origin of our universe.

Although the Higgs boson is almost invisible and undetectable in reality, the Higgs field did play a key role in the formation of our universe. One of them is that the Higgs field has just the right strength, just a little bit more than zero, which makes it just the right hardening effect on the electron and quark fields. Imagine that if the Higgs field had a smaller or even zero strength than it does now, then the mass of the electron would be much smaller than it is now, and even like the photon has no rest mass and travels at the speed of light, it would be harder for such an electron to be bound to the atom, and the atom would not be stable for a long time. If atoms were not stable, how would there have been enough time for us to evolve?

If the Higgs field were not a tiny, non-zero value, as it is now, but a very large value, then all the elementary particles would become very heavy, and even the elementary particles themselves would become a tiny black hole, and then there would be no atoms, planets, and us. Which leaves us with the mystery of who could have tuned the Higgs field's strength to such a perfect position?

The problem is not only that, there is a more frightening place to think about. Although the Higgs field is now perfectly strong enough to produce stable atoms, atoms can form stars, planets, and ourselves. But as the saying goes, impermanence, will the Higgs field stay as strong as it is now? If one day the strength of the Higgs field suddenly becomes very small, or becomes zero, in an instant, all of us and everything around us will disappear in an instant. The atoms we're made of fall apart and become plasma. Or the field could suddenly become so strong that we and the Earth would become so heavy that we would not be able to move, or even shrink into black holes.