量子和粒子物理學何以解釋一切

第15章 引力的麻煩

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幾乎所有

我們的現實生活美麗而複雜,這幾乎都要歸功於量子場論的三種力:強核力、電磁力、弱核力。

沒有強核力,原子中心就沒有穩定存在的原子核,質子會迅速飛散,而無法形成物質。膠子和誇克把所有東西連在一起,不然宇宙中就隻剩下氫原子了。你體內的碳、氮、氧、磷、硫、鈉、氯、鈣和鐵,事實上包括整個元素周期表中的元素,它們的存在都要歸功於量子色動力學。

這些元素結合在一起,就能形成複雜的化學分子,而電子通過光子傳遞來交換能量,使每一個化學反應得以發生。不僅如此,你所站的地方會對你產生排斥,這是因為你腳上的電子與地球的電子能夠相互施加力,而根本原因是電子和光子的相互作用。

當你推拉某物,當你感受到摩擦力和拉力,當你體驗到浮力或者任何牛頓力學描述的現象時,你都是在體驗光子場的電斥力。由於光的存在,你可以在第一時間看到所有這些現象,這也是光子場的作用。所有的化學、所有的經典物理、所有的光學、所有這些行為都服從量子電動力學。

接下來還有宏偉的生物學。生物學是最複雜的科學,最簡單的生物學結構是由數十億個原子組成的分子鏈。當DNA鏈在細胞中複製時,基因編碼中的突變會把新的特征傳遞下去,使物種隨著時間趨異和演化。這些突變有時是由複製過程中的轉錄錯誤引起的,但這不會被遺傳下去。地球上生命的真正禮物是滲透到我們大氣層中的放射性粒子,它們擾亂了編碼的過程:太陽風和天文現象的殘餘物使粒子在冰冷的太空中衰變。

如果沒有W玻色子或Z玻色子,這種放射性衰變就不會發生,地球上的生命就會隻局限於岩池中的幾十種細菌。如果沒有W玻色子或Z玻色子,太陽中心的誇克就無法把質子轉變成中子,核聚變就無法發生,那麽太陽也就不會發光。如果沒有電弱理論,宏偉壯觀的生物多樣性與生命的可持續發展前景就會轟然崩塌。