第六章:物質和質量是如何產生的
再問大家一個問題,那么根據拓撲量子信息基元理論,物質的產生怎么解釋?質量的賦予又怎么解釋?希格斯粒子怎么產生?希格斯機制還要不要了?
我們先來回答物質的產生,然后一一分析。
在這個框架中,“物質”和“時空”的地位是平級的——它們都是從量子基元網絡的特定激發模式中涌現的衍生現象。
粒子即激發:一個電子、一個夸克,不再是傳統意義上不可再分的小球。它們被視為底層量子基元網絡中的一種穩定的、傳播的“振動模式”或“糾纏的激發”。
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類比:想象一下蜘蛛網。蜘蛛網本身是背景(類似于時空結構)。一只蒼蠅撞在網上,引發了一個振動波,這個波沿著網線傳播。這個振動波就是一個“粒子”。波本身不是一種獨立的“物質”,它是網絡的一種狀態。
因此,物質的產生,就是量子基元網絡從一種基態(“空虛”的真空)被激發到某種特定的、穩定的高能態。我們所感知的“物質”就是這些激發的量子信息包。
讀到這里,你一定會疑惑和不解?明明現有物理學已經證實了電子,質子等粒子是物質的,是實體的,怎么理解它是一種波呢?似乎是無法想象的,而無法想象的,多數就是有問題的。該怎么去理解呢?
首先,重要的是要認識到,“電子、原子、夸克、質子是物質”的觀點,在當代物理學中已經被更精確的描述所取代。在量子場論(Quantum Field Theory, QFT)中,所有基本粒子都被視為“量子場的激發”。例如:
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電子是電子場的激發。
夸克是夸克場的激發。
光子是電磁場的激發。
希格斯粒子是希格斯場的激發。
在標準模型中,這些場是基本實體,而粒子是場的局部激發(即“振動”)。這類似于量子基元理論“蜘蛛網”的類比:場就像蜘蛛網本身,粒子就像網上傳播的振動波。因此,將粒子視為“激發”并不是新概念,而是現代物理學的核心思想之一。這樣解釋,你能理解了嗎?其實這個理論并不是空中樓閣,也不是純粹的想象。依然是我結合物理實在而出發的理論。
拓撲量子信息基元理論的延伸,是從場到更基本的網絡。
“拓撲量子信息基元理論”不僅將粒子視為激發,還將場和時空本身視為從更基本的底層結構中涌現的現象。這個底層結構是一個“拓撲量子基元網絡”(由抽象的量子信息單元構成)。
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關鍵點包括:
量子基元:這些是假設的基本單元,可類似于量子比特,但更抽象,沒有預先的時空屬性。
涌現的場:不同的場(如電子場、電磁場)對應于量子基元網絡的不同集體激發模式。這些模式是穩定的、可傳播的,并在宏觀上表現為我們熟悉的粒子。
涌現的時空:時空幾何(如引力)也從網絡的糾纏結構中涌現,例如,通過糾纏熵與幾何面積的關系(如全息原理)。
因此,這個理論并不是否定現有物理學,而是試圖為量子場論和廣義相對論提供一個更基礎的解釋——即解釋“場”和“時空”本身從何而來。
“量子基元信息網絡振動”如何振動出不同的粒子?這關系到對稱性和模式多樣性。如何從簡單規則涌現復雜現象的問題。在物理學中,這通常通過對稱性破缺和模式多樣性來實現。
對稱性決定粒子性質:在標準模型中,粒子的性質(如質量、電荷、自旋)由場的對稱性決定(例如,SU(3)×SU(2)×U(1)規范對稱性)。在基元理論中,這些對稱性從網絡的動力學中涌現出來。網絡的振動模式可以有不同的“頻率”、“波長”和“拓撲特性”,這些對應不同的粒子。
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類比聲音在空氣中的傳播:空氣分子本身很簡單,但它們的振動模式可以產生無限多樣的聲音(不同頻率、音色)。類似地,量子基元網絡雖然可能由簡單單元構成,但其振動模式可以極其豐富,足以描述所有已知粒子。
具體機制:網絡的低能激發譜(low-energy excitation spectrum)可能包含各種穩定的模式:
一些模式是玻色性的(如光子),對應傳播的波。
一些模式是費米性的(如電子),對應局域化的激發。
這些模式的相互作用由網絡的底層動力學決定,并在宏觀上再現標準模型的拉格朗日量。
基元理論的目標是,在低能極限下,網絡的激發行為應精確再現量子場論的預測。也就是說,當我們觀察宏觀世界時,網絡振動模式會“看起來像”標準模型的粒子。
在量子場論中,粒子已經是場的激發,所以基元理論只是將這個想法推向更底層。
現有物理學無法解釋引力如何與量子力學統一(量子引力問題)。基元理論通過將時空和物質共同涌現,提供了解決這一問題的途徑。
摘自獨立學者,作家靈遁者作品《信息與關系》
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作者簡介:靈遁者,中國獨立學者。原名王銀,陜西綏德縣人。1988年出生,現居西安。哲學家,藝術家,作家。代表作品《觸摸世界》《行者乾坤》《探索生命》《變化》《相觀天下》《手診面診色診大全》《筆有千鈞》《非線性波動》《見微知著》《探索宇宙》《偉大的秘密》《自卑之旅》《云淡風清》《我的世界》《牙牙學語》等。其作品樸實大膽,富有新意。
個人座右銘:生命在于運動,更在于探索。
靈遁者熱讀書籍有:科普六部曲,國學三部曲,散文小說五部曲。
科普五部曲分別為:《變化》《見微知著》《探索生命》《重構世界》《觀自在大千世界》《信息與關系》。
國學三部曲分別為:《相觀天下》《手診面診色診大觀園》《樸易天下》。
散文小說五部曲分別為:《偉大的秘密》《非線性波動》《從今往后》,《云淡風輕》《我的世界》《春風與你》。
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