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如果电子是电子场的量子,那么是什么形成了这个电子场?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-01-16 09:08:11

这是一个非常重要和基本的问题。答案就是我们根本不知道为什么会有电子量子场。我们所能肯定的是,当宇宙诞生时,它有几个量子场渗透在它的每一个(3+1)维时空点。

电子量子场就是其中之一。宇宙中的每一个电子都是同一量子场的局域量子化激发。这就是为什么所有的电子在质量、电荷和自旋等性质上都是完全相同的。

当宇宙膨胀并创造出新的时空时,量子场继续渗透到每一个时空点。我们现在知道存在25个这样的量子场——12个是费米子(6夸克)。3个轻子,3个中微子)和13个玻色子(8个胶子,光子,W+, W-, Z和希格斯粒子)。

最后一个玻色子量子场的存在在2012年因希格斯玻色子的发现而被大张旗鼓地证实。最后一次费米子量子场,即顶夸克,是在1995年被证实的。这很可能是未来一段时间内发现的最后一个量子场。

在宇宙起源时,所有这些量子场的存在一直困扰着物理学家。一些人推测,这些量子场的存在对一个可能支持智能生命的宇宙至关重要。

如果这些量子场不存在,我们就不会在这里讨论它们了!!这种推测被称为人择原理。1973年,美国理论物理学家布兰登·卡特(Brandon Carter)在研究自然界某些基本常数时首次提出了这一理论。

卡特对一些基本的自然常数如光速、普朗克常数和精细结构常数的值非常接近那些可以支持原子形成的值这一事实很感兴趣。如果这些常数的值与它们现有的值有哪怕百分之几的不同,原子就不会在我们的宇宙中形成。没有原子,就没有生命的希望,更不用说智能生命的出现了。

所以他推断,这些常数有这些值只是一个意外,让智慧生命得以出现。这就是为什么我们恰好在一个支持生命的宇宙中。这些常数在不同的宇宙中可能有其他的值,但在我们的宇宙中它们有这些确定的值,有利于智能生命的出现。这是人择原理的基础。

人择原理的一个直接结果是,一定有非常多的宇宙存在。在大多数这些宇宙中,电子量子场或任何量子场都不存在。在任何这样的宇宙中,甚至连原子都不可能存在。所有可能宇宙的集合被称为多元宇宙。

这是一个有趣的推测,它在理论物理学中占有重要地位超过40年。弦理论的整个领域都依赖于它。但绝对没有直接或间接的证据支持这一观点。由于宇宙中所包含的总质量和能量总是守恒的,物理定律不允许任何信息在两个假设的宇宙之间传递。

也许我们必须接受我们所能观察到的——宇宙本来就是这个样子。我们可能永远也不会知道为什么它有这些量子场,看起来如此微调,允许智能生命的存在。或者为什么我们宇宙中的时空有三个空间维度和一个时间维度。在我看来,这样深思熟虑而又有趣的问题永远都不会出现在真正的物理学领域之内。
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