弦论小史（1）
2007年12月31日, 星期一
这是应《现代物理知识》邀请写的文章。这篇文章将尽量不同于我的书《超弦史话》，除了题目比较接近。
阅读费恩曼的物理学讲义，我们注意到作者一开始就提出一个有趣的问题。为了预防未来的一场毁灭性的灾难，不让人类的文明就此毁灭，如果我们只能给未来的智慧生物留一句话，那么这句话应该是什么？费恩曼提出他的答案：物质世界是由永恒运动着的原子所组成，当这些原子分开时，存在吸引力，当这些原子靠近时，又存在排斥力。
注意，这里不含任何物理学原理，如量子力学的测不准原理，相对论的光速不变原理。费恩曼的那句话又和一些原理有关，是人类关于我们这个世界目前所知的最基本的事实。原子的运动是永恒的，这含有惯性原理以及某种程度上的测不准原理。当原子之间的距离足够大是，主导的力是吸引力，这解释了地球上所有物体为什么具有一定的凝聚性，例如水这样的液体，石头、木头这样的固体，同时又解释了地球本身为什么是一个整体，太阳系为什么是一个整体，银河系为什么是一个整体。当原子之间的距离变得很小时，主导的力变成排斥力，这解释了我们看到的许许多多的物体为什么具备稳定性，没有在一夜之间塌缩，等等。我们还可以从费恩曼的那句话中推出热和热传导……
所以，在费恩曼看来人类文明迄今为止所发现的关于世界最重要的事情是还原论。世界虽然在表面开起来多种多样，其实还原后是简单的，只有分子和原子。当我们继续追问下去的时候，我们发现有很多种原子。这些原子可以被继续还原成电子和原子核。而原子核可以还原成质子和中子，后者又可还原成夸克和胶子。
到了夸克、胶子和电子，人们似乎走不下去了。也许世界是由这些最基本的“砖块”码成的，除了这些砖块之外，还有一些类似的但不常见的砖块。那些砖块需要特殊的仪器才能被我们看到，例如高能加速器。在高能加速器上，我们可以看到类似电子的子，他们看起来非常像电子，除了质量和寿命不同外。除了这些看起来像电子的粒子外，还有中微子，对所有物体有最好的穿透力。用专业术语说，中微子和所有其他粒子的相互作用非常微弱，所以它们可以轻松地穿透物体，包括整个地球本身。
中微子为什么能够轻松地穿过物体？因为在它们和其它粒子如电子和质子之间的相互作用是通过一种我们很难看到的粒子来传递的。这些粒子相比其它粒子来说质量很大，所以能够传递的力很快就随着距离变小了，加之，这些粒子本身也是极其不稳定的，很快就会衰变成其它粒子。这些粒子叫中间玻色子。
