数学世界与经验世界

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1、数学世界与经验世界张帆2007年2月16H,在I口金山举行的美国科学促进会的新闻发布会上，1976年诺贝尔物理学奖得主之一伯顿•里克特，说了这样一段话：“近百年来，物理学家探究物质基本构成的方法，本质上并没冇改变，那就是用加速器使粒子束获得极高的速度和能量，用来轰击原了核或基木粒了，观察撞击产生的“碎片”。但随着研究的深入，撞击所需要的能量增加了许多个数量级，建造加速器的费用也增加了许多个数量级。在实验室里用几块金属板拼装出一个加速器就可以使用的时代早已过去，现在的加速器动辄需要上亿甚至儿I•亿美元，超出了一所实验室乃至一个国家的能力范围。许多加速器因为经费问题

2、而关闭或即将关闭，当前世界最强大的加速器——美国费米实验室的对撞机也不能幸免，即将在2009年关闭”。这就是说，人们已经不愿意为物理学家的上述做法继续买单，或者说，物理学家以这样的方法探索世界的木原，前景暗淡。能不能换一种方法认识世界的本原？我因之想到“民间科技”屮的一本书一—《太极子物理学》。该书说：“宇宙、大自然的奥秘，难道就不存在我们身边已有的事实中吗？！”该书正是在这一想法的指引下，构建了自C的理论。《太极子物理学》以“太极子模型”与“粒子标准模型”争鸣，发表于2003年。发表后就被当作“民间科技”的代表Z作，在2005年和2006年两次全国民间科技发展

3、研讨会上获得了很高的赞誉。《科学时报》更称它“开启了21世纪物理学的大门”。然而对民间科技如何评价，一直进行着激烈的争论。有人认为“世界上只存在一种科学”，那就是产生于西方的现代科学，并据此反对民间科学，其至反对中医。这当然是荒谬的。科学是一种文化形态，文化是发展的，也是传承的。这就意味着任何一个民族的科学都会有口己的传统，在这个传统Z上，它也会吸收外来的营养进行发展。太极子模型就是一个极好的例子，它上承了老子的哲学思想，下吸收了实验物理的最新成果，形成了自己的理论。“太极子模型”与“粒子标准模型”，那一个更接近真理？我想就本体论和认识论两个方面，将它们做一个比

4、较。这样比较有两个好处，首先，本体论和认识论是哲学的两个基木问题，容易说明问题，其次，这样比较可以避开那些数学公式构筑的陷阱。1954年杨振亍和米尔斯提出了规范场理论。在这个理论基础上，物理学家们用了半个世纪构建了一个粒子标准模型。这个标准模型用了三个数学工具来描述，这就是阿贝尔群S(1)和非阿贝尔群SU(2)、SU(3)。英屮S(1)说的是电磁力，SU(2)说的是弱力，SU(3)说的是强力，这样，规范场理论就将除了万有引力以外的三种力均纳入了框架。这是一个用前沿数学的语言，讲述前沿物理的故事。据说，粒子标准模型在理论上是继相对论、量子论后的又一个里程碑，在数学

5、上则联系着纤维丛，就是圈子里的人，也只有少数能说出个一二三。圈子外的人自然难以懂得，当然也就无法判断正确与否。于是圈子外的人能够采取的唯一办法，就是看证据。比如历史学家给我们说了一个商朝的故事，我们看到几个铜鼎，或者看到几片甲骨文，我们才会相信。物理学家说，在标准模型中存在着62种粒子，其屮包括12种轻子、14种玻色子和36种夸克…这就应该有夸克存在的证据，然而，物理学家拿不出一个单独存在的夸克，就说夸克被一种神秘的力量“禁闭”了。而对“夸克禁闭”的解释，又莫衷一是。这就令人怀疑。接着物理学家又讲了齐种齐样的“场”和各种各样的“场量了”Z间变来变去的故事。我们当

6、然也听得稀里糊涂。不过，当物理学家讲到一个“希格斯机制”的吋候，说“希格斯粒子”是一切质量的来源。这就突然引起了我们的兴趣，希望物理学家拿岀希格斯粒子存在的证据来。遗憾的是,许多年都拿不出这个证拯。这就成了一个很大的悬念，如果希格斯粒子最终找不到，物理学家花了半个世纪和无数的金钱所构建的粒了标准模型，就只是一个“数学幻影”。1995年起，物理学家们在欧洲核子研究中心做了长达5年的实验，在整理这些实验数据的过程屮，也就是2000年9月，他们宣称，发现了希格斯粒子存在的“迹象”。由于数据询未处理完毕，还不能作最后的结论。于是人们热切地期待欧洲核子研究屮心拿出确切的证

7、据，不料一年Z后，等来的却是相反的结果：物理学家们没有发现希格斯粒了存在的证据。当时发现希格斯粒了存在的“迹象”，只不过是实验数据分析的错误。2003年，物理学家们再次云集美国费米实验室，希望发现希格斯粒子的踪迹，由于实验方案不可行，镰羽而归。2006年11刀，据英国《卫报》报道：欧洲核子研究中心即将开始运行新的大型质子对撞机，它将取代以前的大型正负电子对撞机。这架大型质子对撞机安放在地卜TOO米深处，周长约为27公里的隧道里，同时还有几台巨大的粒了探测器安置在地下隧道的几个点上，其屮有一个探测器的重量就达12500吨。这些探测器将负责追踪希格斯粒子。整个计划耗

8、资42亿英镑，共有来自约