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创造的第二阶段:从零开始构建元素。
「首先,需要更基础的物质理论。」
在永恒战场,他吞噬了【存在】丶【实体】丶【质量】等概念,但这些只是对物质现象的抽象理解。要真正创造物质,他需要从量子场论开始。
林夜闭上眼睛,开始在自己的意识中构建理论框架。
第一步:定义量子场。
物质的基本单位不是粒子,而是场。电子场丶夸克场丶光子场……这些场充满整个空间,它们的激发态就是我们所感知的粒子。
林夜在空间中定义了第一个场:标量场。
这是最简单的场,没有自旋,没有方向性。他赋予它一个非零的真空期望值——这就是希格斯机制的雏形,虽然他还不知道这个场未来会被命名为「希格斯场」。
当标量场被定义后,空间的性质发生了微妙变化。原本光滑的空间背景,现在有了一个均匀的「场值」覆盖。
第二步:让场产生激发。
林夜在标量场的某个局部区域,注入了一单位能量。
就像平静湖面投入一颗石子,场值开始波动。这种波动以波包的形式传播——这就是标量粒子的诞生。
林夜观察着这个波包。它有质量(因为标量场有非零真空期望值),有能量,有动量,满足相对论性能量-动量关系。
但它还不是真正的物质粒子,因为它没有自旋,没有电荷,不参与电磁相互作用。
第三步:定义费米子场。
这是物质粒子的核心。电子丶夸克等都属于费米子,它们有半整数自旋,遵守泡利不相容原理(两个费米子不能处于完全相同的量子态)。
林夜定义了第一个费米子场:电子场。
这次的定义要复杂得多。费米子场需要四分量旋量描述,需要考虑手征性,需要考虑与规范场的耦合……
他花了相当于外界三天的时间,才初步建立起电子场的数学结构。
当电子场被成功定义后,林夜尝试激发它。
在某个点注入能量,电子场开始波动——一个电子诞生了。
林夜捕捉到这个新生的电子,仔细研究它的属性:
质量:约9.1×10^-31千克(他设定的质量单位)。
电荷:-1个基本电荷单位。
自旋:1/2,满足狄拉克方程。
「完美!」林夜眼中闪过兴奋的光芒,「第一个真正的物质粒子!」
但电子只是开始。要构建原子,还需要质子和中子,而它们由夸克组成。
第四步:定义夸克场。
夸克比电子更复杂,因为它们有「色荷」——强相互作用的电荷。而且,夸克不能单独存在,它们总是被束缚在强子(质子和中子)内部。
林夜需要先定义强相互作用的规范场:胶子场。
这是非阿贝尔规范场,带有八个生成元(对应SU(3)群),自旋为1,负责传递强相互作用。
胶子场定义完成后,空间的相互作用结构更加丰富了。现在有了三种基本相互作用:引力(时空弯曲)丶电磁(还未完全定义)丶强相互作用。
接下来,林夜定义了六种夸克场:上丶下丶奇丶粲丶底丶顶。
每种夸克有三种颜色(红丶绿丶蓝),每种颜色又有两种手征性(左丶右)……
当所有夸克场的数学结构建立完成时,林夜感到了轻微的头晕。这可能是他成为永恒者以来,第一次在智力层面感受到压力。
「难怪真实宇宙的演化如此精妙……」他苦笑着揉了揉太阳穴,「仅仅是定义基础粒子,就需要如此复杂的结构。」
但工作还没完。
第五步:定义电磁相互作用。
林夜引入了U(1)规范场——光子场。这是最简单的规范场,只有一个生成元,负责传递电磁力。
他将光子场与电子场丶夸克场耦合,赋予粒子电荷属性。
当耦合完成的瞬间,整个空间「亮」了起来。
不是物质发光,而是电磁相互作用的势能场覆盖了所有带电粒子,形成了无形的力网。电子开始感受到其他电子的斥力,也开始感受到质子的引力(虽然现在还没有质子)。
第六步:构建质子和中子。
这是最艰难的一步。
林夜首先创造了一个上夸克和一个下夸克,用胶子场将它们束缚在一起。但这样的二夸克系统极其不稳定,几乎瞬间就衰变了。
「需要三个夸克……」林夜回忆着强子物理知识。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成(uud),中子由两个下夸克和一个上夸克组成(udd)。
他尝试同时创造三个夸克,让它们通过胶子交换形成束缚态。
第一次尝试:夸克们飞散了,因为初始速度太大。
第二次尝试:束缚态形成了,但