越是往下看,刘建明越是心惊。
他发现这篇论文构思之巧妙,如羚羊挂角,让人叹服,并且论文中创新地开创了多达七种数学工具,涉及到数学各个领域。
其中名为杨氏空间的数学工具最为重要和玄妙,将难以想象的高维空间转化为了常人都可以理解的几何结构。
也是这个杨氏空间,揭露了为何夸克永远被“锁”在质子、中子内部的秘密。
对于物理,刘建明不能说精通,但也多有了解。
即便是他这个外行人都知道这个杨氏空间的价值,这几乎可以开启一个全新的强相互作用工程时代,催生出各种前所未有的新材料。
刘建明可以想象,等这篇论文发表后,物理学界将会掀起多大的波澜。
用了足足两天的时间,刘建明才勉强看完论文。
何为‘杨-米尔斯存在性与质量间隙’?
想要理解这个问题,我们可以把宇宙想象成一个巨大的社交网络,基本粒子(夸克、电子等)是其中的居民。
杨-米尔斯方程,就是这个宇宙的社交规则。
它规定了粒子之间是如何‘社交互动’,即如何通过交换‘信使粒子’,如规范玻色子,来产生强相互作用和弱电相互作用。
在这套社交规则中,核心原则之一就是‘信使粒子’必须没有质量,就像是幽灵一样,可以在瞬间传递到无穷远。
实验证明,杨-米尔斯方程是对的,不仅是标准模型存在的基础,还预言了许多粒子的存在,也是支撑着人类对微观世界的全部认知。
但是,
问题来了。
在实验中我们发现,传递强力的‘胶子’和电磁力的‘光子’确实没有质量,但传递弱力的的W和Z玻色子却非常重。
这就矛盾了。
在一套要求‘信使没体重’的完美规则里,怎么会跑出几个大胖子?
为了解决这个问题,物理学界提出了个天才般的‘作弊码’——希格斯机制。
你可以想象在整个空间中,充满了一种看不见的‘社交氛围场’,即希格斯场,在这种社交氛围中,W和Z玻色子会陷入粘滞。
这种粘滞就表现为像是有了质量,而胶子和光子则不受影响。
而所谓的质量间隙,就是指有质量的W、Z玻色子与无质量的光子、胶子之间,存在着一个清晰、非零的质量差。
在数学上,它表现为相关方程的解谱中,在零质量之上存在一个‘间隙’。
‘杨-米尔斯存在性与质量间隙’问题,在物理学上已经被解决了,但这种解决缺乏理论基础,或者说数学基础,是物理学界凭借聪明才智拼凑出来的。
只知其然,不知其所以然。
正因为如此,物理学家才迫切地想知道其内在原则,依此来证明我们的宇宙玩法(标准模型),那套完美数学规则唯一且必然的结果,而不是我们凑巧编出来的一个巧合故事。
如果能够从数学上证明这个问题,就相当于我们彻底统一了强力、弱力、电磁力,意味着我们对微观世界的认知更上层楼,为接下来的大一统理论奠定坚实的基础。
而杨学斌是如何证明的?
用通俗的话说,可以分为以下四步:
1:从连续到离散:
先放弃连续时空这个复杂环境,把宇宙想象成一个由无数微小格子点组成的网格(晶格化)。在网格上,问题变得可以定义和计算。