Page 231 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

第十二章 真空对称性破缺与基底粒子

根据绝对真空模型，绝对真空中的物质分布及运动是严格对称的，空间是绝对平直的和
各向同性的，其间没有任何可观察物质，仅当真空对称性破缺时，才产生了可观察的粒子。
这一观点与李政道博士的观点是一致的，他认为对称性原理均根植于“不可观测量”的理论
假设上，而不可观测就意味着对称性，任何不对称性的发现必定意味着存在某种可观测量。
所以，真空对称性破缺意味着可观察粒子的产生。根据粒子物理学标准模型，有 62 种基底
粒子，包括 36 种夸克、12 种轻子、传递电磁相互作用的光子、传递弱相互作用的中间玻色
子（3 种）、传递强相互作用的胶子（8 种）、传递引力相互作用的引力子、生成粒子质量的
希格斯玻色子。除了引力子之外，其它粒子均已在实验中被发现。下面就以绝对真空模型为
基础，对各种粒子的形成及其真空对称性破缺机制进行详细的探讨。
一、光子
光子的概念最早是爱因斯坦在 1905 年提出的。他在普朗克黑体辐射理论工作的基础上
提出了光量子假设：频率为ν的光，其能量不是连续的，它以一份一份的形式集中在光量子
上面，光量子的能量 E=hν。此后，关于光的理论描述，麦克斯韦电磁说和爱因斯坦量子说
长期并存。理论物理学家为了统一这两种学说做了许多尝试，提出了各种各样的物理模型，
都没有取得完全成功。得到大多数物理学家认可的是波-粒二象性模型，此模型认为光子既
是波又是粒子：传播时表现出波动性，而与带电粒子相互作用时表现出粒子性。这实际上是
玻尔的互补原理的光学版。关于光子的波动性，最初认为是经典电磁波，后来又被解释为概
率波。显而易见的是，经典电磁波不可能等同于概率波，于是，描述光子的波动性就出现了
两种不同性质的波——经典电磁波和概率波。那么，光子的本质究竟是什么呢？它是一种物
理实体，还是一种“幻场”（爱因斯坦曾认为电磁场是一种“幻场”），爱因斯坦对此也感到
左右为难。他曾经说这个问题足够把他赶进疯人院了。他在晚年又说：“整整 50 年的自觉思
考，没有使我更接近于解答‘光量子是什么’这个问题。的确，现在每一个不老实的人都相
信，他懂得它，可是他在骗他自己。”2003 年，在一份纪念兰姆 90 岁诞辰兼论光的本性的
专集上，量子光学专家 Zajonc 说：“我们对光量子的无知与爱因斯坦当年的情况差不多。”
事实上，关于光子的物质性或本体论，我们现在知道的仍然十分有限。现代物理学能够
确定的是：光子是自旋为 1 的玻色子，具有波动性和粒子性；不带电；具有偏振和奇性宇称；
在真空中的传播速度为一个常数 c；光子没有静止质量，但具有一定的能量（E=hν）和动量
（p=h/λ），且不可分割，在与带电粒子相互作用时只能整个地被吸收或被辐射。这些差不多
就是我们知道的光子的全部内容。
根据物质绝对运动模型，光子是由一定量电磁波样物质构成的线性物质波包，波包的大
小应与波长λ相当，组成波包的电磁波样物质可产生电场 E 和磁场 B，由此形成的电磁激励
推动光子波包以绝对速度 c 运动。这个模型表明，光子的波动性系指经典电磁波，光子的粒
子性系指物质波包，电磁振荡是电磁波样物质的固有属性，也是推动光子波包以绝对速度 c
运动的动力。根据图 11-2 所示，长度为一个波长的电磁波具备两种电磁振荡情形，一种情
形是电场 E 振动朝上和磁场 B 振动朝左，另一种情形是和电场 E 振动朝下和磁场 B 振动朝
右。这两种电磁振荡情形可能对应于电磁波样物质的两种不同的存在形式或运动状态。据此
可以设想，光子可以是由两个不同构型的物质波包组成的波长为λ的物质波包，两种不同的
电磁振荡情形分别对应于两个不同构型的物质波包的电磁振荡模式。
这里借用中国古代的“阴阳”概念来描写电磁波样物质及其所构成的物质波包。中国古

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