内容简介

强力、弱力、电磁力、引力，源于宇宙之初的四种基本作用力构成并支配了我们世界。这四种力究竟如何形成并发挥作用？ 万物存在的“质量”又源于何处？

本书以通俗易懂的语言解读了强力与弱力以及基本粒子的相互作用机制，用推理小说的线索追踪与解谜方式介绍了微观层面下的奇妙世界以及自然的基本结构，能够让你以全新的视角面对和反思宇宙、自然以及万物的存在。

作品目录

第一章　质量从何而来1

1.牛顿的代表作始于“质量”的定义4

2.物质的质量是原子质量的总和7

3.粒子发现大繁盛，希腊字母已经不够用了！9

4.质子和中子的质量并非夸克质量之和10

5.物质质量的99%来自“强力”的能量13

6.希格斯玻色子并非“万物的质量之源”15

第二章　“力”是一种改变的作用19

1.力既改变运动状态，又改变粒子种类22

2.磁铁周围的铁砂、气象图……“场”是什么24

3.“光既是波也是粒子”是怎么回事？27

4.构成物质的“费米子”与传递力的“玻色子”32

5.希格斯玻色子的发现是存在“第五种力”的证据36

第三章　距离越远力越强——强力的奇妙性质39

1.1932年轰动物理学界的两大事件42

2.青年科学家的决心：“四面楚歌，奋起直追！”44

3.汤川秀树预言了传递核力的新粒子47

4.日本也建成了高能加速器49

5.理论物理学家无用武之地的“新粒子大丰收”时代 52

6.夸克是一种具有“反常性质”的基本粒子54

7.汤川秀树的π介子也是由两个夸克构成的58

8.“囚禁”在粒子内部的夸克是如何被确认存在的61

9.距离越远强度越大的奇妙之力64

10.当时的基本粒子理论完全不是强力的对手65

11.黑暗时代的突破——杨- 米尔斯理论67

12.没有质量的粒子？泡利先生的严厉质问70

13.红、蓝、绿，强力可以改变夸克的颜色？！73

14.天才霍夫特发现的“负号”的意义76

15.全体成员获得诺贝尔奖79

16.自身也被囚禁的胶子82

第四章　上帝是个左撇子——弱力的乖僻性质85

1.强力与弱力的关系恰似“美女与野兽”88

2.在原子核中能量守恒定律不成立？89

3.期盼已久的中微子终于到来90

4.每个年级各分三个班的六年制夸克小学97

5.弱力可以更换夸克的“年级”98

6.弱力也可以交换初中生和高中生100

7.为什么标准模型是六三三学制？101

8.因没有对称性而无法使用杨-米尔斯理论103

9.“传递弱力的粒子具有质量”之谜105

10.物理定律中本应没有“左右之别”……106

11.震惊！竟然存在具有“左右之别”的物理定律108

12.通过花样滑冰来了解基本粒子的自旋113

13.电子的两种旋转状态——顺时针和逆时针114

14.弱力只作用于具有顺时针自旋的粒子！118

15.即使电子和夸克没有质量也没关系？！121

16.关于弱力的三个谜题124

第五章　单纯的定律与复杂的现实

——“魔法师”南部阳一郎的“对称性自发破缺”127

1.自然界的任何角落都存在对称性自发破缺129

2.在超导物质的内部光会变重132

3.俘虏青年南部阳一郎之心的BCS理论135

4.在超导状态中，电子的数量是不确定的139

5.容易随波逐流的人们聚集到体育馆会怎么样？142

6.如果光变重，那么它除了横波之外，还必须具有纵波148

7.若对称性发生破缺，就必然会出现没有质量的粒子153

8.“南部- 戈德斯通玻色子”变身为光的纵波156

9.应用于基本粒子理论的巨大飞跃158

10.真空并非“什么都没有的空虚空间”160

11.伟大理论物理学家的三种类型：贤者、杂技师、魔法师163

第六章　解开了希格斯玻色子的魔法！167

1.如何组合超导理论与狭义相对论170

2.为对称性破缺附加新的“场”172

3.希格斯场应该用于弱力和电磁力！173

4.连希格斯本人都没有想到的大胆转变175

5.温伯格的灵感乍现与剩余的两个谜题178

6.宇宙诞生之后的1/1036秒180

7.希格斯为什么讨厌“糖稀”182

8.希格斯场对质量的起源没有做出任何解释184

9.希格斯玻色子是如何诞生的188

10.希格斯玻色子并非“上帝粒子”193

11.诺贝尔奖得主将会是谁196

第七章　完成标准模型的CERN之力203

1.让青蛙变王子的“霍夫特之吻”206

2.CERN 通过发现Z 玻色子，在与美国的比赛中扳回一局207

3.费米子是由美国发现的，玻色子是由欧洲发现的？210

4.为什么需要如此巨大的加速器215

5.使质子加速到光速的99.999999%217

6.实验获得首次成功9天后出现的惨烈事故219

7.“174万次中偶然出现1 次”的现象叫作“发现”222

8.新粒子真的是希格斯玻色子吗？228

9.人类智慧的顶级杰作——标准模型理论229

终章　仅占5%233

1.标准模型的结构类似于多次扩建改造的温泉旅馆235

2.相对论如同美国金门大桥，而标准模型则像日本新宿车站237

3.宇宙的暗能量与暗物质之谜241

4.超对称性模型中存在五种希格斯玻色子242

5.一直被人抱怨“毫无用处”的科学家们245

6.技术革新的目的并非战争而是和平248

7.科学所带来的惊喜与文学、音乐、美术是等价的251

后记255