中科院院士朱清时:佛法解释物理学语惊四座(4)

通过电磁相互作用衰变的粒子共两种,它们的寿命就要短得多了。π0介子的寿命是0.84×10-16秒,η介子的寿命是3×10-19秒。比起π±介子来,它们的寿命竟分别要短8~11个数量级。 寿命最短的,则要算通过强相互作用

通过电磁相互作用衰变的粒子共两种,它们的寿命就要短得多了。π0介子的寿命是0.84×10-16秒,η介子的寿命是3×10-19秒。比起π±介子来,它们的寿命竟分别要短8~11个数量级。

寿命最短的,则要算通过强相互作用衰变的“共振态粒子”(如Δ粒子、Σ粒子等)。它们的伙伴特别多,占基本粒子家族成员的一半以上,共200多种。它们的寿命之短达到了惊人的地步,以致于人们很难用确切的形容词来描述它们的衰变过程;粒子物理学家即使利用最优的实验手段也已无法直接测量它们,而只能用间接的方法推算出它们的寿命。它们只能生活一千万亿亿分之一秒左右,即寿命大致是 10-28秒。

为什么绝大多数基本粒子都如此短命?如何理解我们的物质世界就是建立在这些瞬息即逝的“砖块”上?

在二十世纪的后期,物理学的一个前沿领域-弦论的发展又使我们对物质的看法更进了一步。

什么是“弦论”呢?

爱因斯坦在后半生中,一直在寻找统一场论,即一个能在单独的包罗万象的数学框架下描写自然界所有力的理论。他渴望以前人从未成功达到过的清晰来揭示宇宙活动的奥秘,由此而展示的自然界的动人美丽和优雅。爱因斯坦未能实现他的梦,因为当时人们还不知道自然界的许多基本特征。但在他去世以后的半个世纪中,人们已构筑起越来越完整的有关自然界的理论。

如今,相当一部分物理学家相信他们终于发现了一个框架,有可能把这些知识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论,一个能描述一切现象的理论,这就是弦论。它正在实现当年爱因斯坦满怀热情追求的统一理论的理想。

弦论可以用来描述引力和所有基本粒子。它的一个基本观点就是自然界的基本单元,如电子、光子、中微子和夸克等等,看起来像粒子,实际上都是很小很小的一维弦的不同振动模式。正如小提琴上的弦,弦理论中的宇宙弦

(我们把弦论中的弦称作宇宙弦,以免与普通的弦混淆)可以作某些模式的振动。每种振动模式都对应有特殊的共振频率和波长。小提琴弦的一个共振频率对应于一个音阶,而宇宙弦的不同频率的振动对应于不同的质量和能量。

所有的基本粒子,如电子、光子、中微子和夸克等等,都是宇宙弦的不同振动模式或振动激发态。每条宇宙弦的典型尺度约为长度的基本单位,即普朗克长度(10-33厘米)。

简言之,如果把宇宙看作是由宇宙弦组成的大海,那末基本粒子就像是水中的泡沫,它们不断在产生,也不断在湮灭。我们现实的物质世界,其实,是宇宙弦演奏的一曲壮丽的交响乐!

有人会说,把物质世界看是宇宙弦演奏的一曲交响乐,不正是与物质的对立面-意识有些相同了吗?是的。按照当前流行的观点,意识是完全基于物质基础(我们的脑)而存在,但意识不是一种具体的物质实在,因为没有人在进行脑科手术时在颅骨内发现过任何有形的“意识”的存在。

我们都知道贝多芬的交响乐,可以用一套乐器把它们演奏出来。但这套乐器本身并不是交响乐。意识是大脑演奏的交响乐。这个图像为理解“心物一元”,即意识和物质的统一,开辟了新途径。

有人还可能说,无论宇宙弦多小,无论人们能否观察到它们,宇宙弦总归是客观实在,它们是组成物质世界的基本单元,因此物质世界也应该是客观实在。此话不准确。组成物质世界的基本单元是宇宙弦的各种可能的振动态,而不是宇宙弦自身,就像组成交响乐的单本单元是乐器上发出的每一个音符,而不是乐器自身一样。

在弦论之前,物质的实在性体现在组成客观世界的砖块是上百种原子,这些原子都是由质子、中子和电子等基本粒子组成。这些基本粒子都被当作是物质实体,都是组成物质世界的“超级砖块”,因而可以把物质世界看作是物质实体。

在弦论之中,情况发生了根本变化。过去认为是组成客观世界的砖块的基本粒子,现在都是宇宙弦上的各种“音符”。多种多样的物质世界,真的成了“一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观。(《金刚经》)”物理学到此已进入了“自性本空”的境界! (发布者: 欢迎投稿,网站:无量光佛教网讨论请进入:佛教论坛)

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