Monday, April 15, 2013

世界變(1288)


少時候,曾經一度喜歡物理學,自覺自己應該是一個唸理科的材料。

中三時候走去香港大會堂圖書館借一些通俗物理學的書本看,腦袋時常沉思一些解不開的問題。

例如:當我坐在時速 200 公里的和諧號火車上,我面前桌上伏著一隻烏蠅,突然間那隻烏蠅飛起,總在我臉前鼻前頭上飛舞,十分煩擾。我不期然問:「為甚麼已經離桌飛起的烏蠅,還總可以繞在我四周打轉煩擾呢。它一離桌飛起,火車仍在前進,它不是應該以時速200公里的速度馬上在我面前消失嗎?

有時候看了愛思因思坦的相對論後,又會不停地想:「假如能夠超越光速,我真的可以回到以前嗎?真的可以飛到未來嗎?那麼人又是否可以穿越生死呢?在不同的時間空間中,是否同時存在幾個不同的我?如能超越光速,幾個的我是否可以同時溝通?當直線因為超越光速變成曲線時,可以將生活變成怎樣?」

總之,曾經滿腦子是這樣問題的我,那時應該對物理學最有興趣之時。

直到有一天,學校來了一個新的物理學老師,一個不知所謂的老師,就一夜之間令我從此對物理學失去所有興趣了。因此,當今時今日有些中學生大罵一些老師不知所謂的時候,我也十分接受及體諒的。畢竟,樹大有枯枝,香港老師的人數十分多,當中有不少好老師,但當中亦有不少是混飯吃不知所謂的傢伙,看你運氣好不好,遇上的是甚麼貨色了。

雖然我已經不再懂物理學了,但最近物理學界發生的兩件事情,我覺得應該十分重要,如果發展下去,真的可以令到「世界變」的。


其一,是希格斯玻色子(英語Higgs boson)的發現。

希格斯玻色子是粒子物理學標準模型所預言的一種基本粒子。在標準模型預言的 61 種基本粒子中,希格斯玻色子是最後一種被實驗證實的粒子。希格斯玻色子由於對於基本粒子的基礎性質扮演極為重要的角色,因此在大眾傳媒中又被稱為「上帝粒子」。希格斯玻色子是一種具有質量的玻色子,沒有自旋,不帶電荷,非常不穩定,在生成後會立刻衰變

為什麼有些基本粒子具有質量,而有些基本粒子的質量為零?標準模型的希格斯機制可以解釋這問題。根據希格斯機制,有些基本粒子因為與遍佈於宇宙的希格斯場彼此交互作用而獲得質量,但同時也會出現副產品希格斯玻色子。這玻色子是希格斯機制的必然後果,是物理學者長久以來尋覓的對象。現今希格斯玻色子的存在被實驗所證實,給予了希格斯機制極大的肯定,特別是對於為什麼有些基本粒子具有質量這問題的解釋,也確定了標準模型基本無誤。

201274日,歐洲核子研究組織CERN)宣佈,大型強子對撞機LHC)的緊湊渺子線圈CMS)探測到質量為125.3±0.6GeV的新玻色子(超過背景期望值4.9個標準差),超環面儀器ATLAS)測量到質量為126.5GeV的新玻色子(5個標準差),這兩種粒子極像希格斯玻色子。731日,緊湊緲子線圈實驗團隊和超環面儀器實驗團隊又分別提交新的偵測結果,將這種玻色子的質量確定為緊湊緲子線圈的125.3 GeV(統計誤差:±0.4、系統誤差:±0.5統計顯著性5.8標準差)和超環面儀器的126.0 GeV(統計誤差:±0.4、系統誤差:±0.4、統計顯著性:5.9個標準差)。

2013314日,歐洲核子研究組織發佈新聞稿,正式宣佈先前探測到的新粒子是希格斯玻色子 



其二是 2012 年諾貝爾物理學獎的法國科學家 Serge Haroche 與美國科學家 David Wineland 「發現測量和操控單個量子系統的突破性實驗方法」。

兩人獨立地發明並拓展出能夠在保持個體粒子的量子力學屬性的情況下對其進行測量和操控的方法,而這在之前被認爲是不能實現的。兩位獲獎者以這樣的方式爲量子物理學實驗新紀元開闢了一扇大門,在不破壞單個量子粒子的前提下實現對其直接觀測。

對於單個光子或物質粒子來說,經典物理學定律已不再適用,量子物理學開始“接手”。但從環境中分離出單個粒子並非易事,而且一旦粒子融入外在世界,其神秘的量子性質便會消失。因此,許多通過量子物理學推測出來的現象看似荒誕,也不能被直接觀測到,研究人員也只能進行一些猜想實驗,試圖從原理上證明這些荒誕的現象。

二人最大的成功,就是通過巧妙的實驗方法,一起成功地實現對量子碎片的測量和控制,顛覆了之前人們認爲的其無法被直接觀測到的看法。這套新方法允許他們檢驗、控制並計算粒子。這一突破性的方法,使得這一領域的研究朝著基於量子物理學而建造一種新型超快電腦邁出了第一步。就如傳統電腦在上世紀的影響那樣,或許量子電腦將在本世紀以同樣根本性的方式改變我們的日常生活。

對於物理學這些重大發展,我雖然不能完全明白,但我十分開心,我期望在我有生之年,可以看到因為這些發展而出現的「世界變」!

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