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别闹了——“携带力的粒子”!——禅院“科学”系列批判之三

   雪峰先生虽然将鄙帖《生命禅院“科学”之一瞥》挂到自家小院的“禅院耻辱柱”上,但是毕竟没有遮掩,仅凭这一点,雪峰先生算得上豁达。
   
    以前曾与雪峰先生交流过,如果我发现您的文章中有错误,或许会指出您文章中的错误错在哪儿,为什么说是错的。就鄙帖《生命禅院“科学”之一瞥》而言,至今还未见到雪峰或者禅院诸位草先生们的反批判,更叫我感到意外的是,雪峰先生如此大度,其回应帖《思童君用“科学”驳倒了雪峰》仅仅重述了思童的论点。按照对等原则,今后对禅院“科学”的批判,思童将会注意温和的遣词造句,将重点放在指出“禅院理念”的科学错误逻辑错误,尽可能地就事论事,不伤害或者少伤害雪峰原本就很脆弱的自尊心。
   
    读雪峰先生《思童君用“科学”驳倒了雪峰》之后,忽然想起雪峰先生经常提到的一本书《时间简史》,印象中这本书翻译得比较乱,有些物理学词汇使用的不那么恰当,于是就从书架上拿下5年前买的这本书,在书中第90页上,看到了被雪峰先生“发现”的“弱力”的来源——“携带力的粒子”。想起鄙帖中讽刺雪峰先生说的话(“作者究竟是从哪儿抄袭来的呢?即使是搬运也要认真点儿才好,才不至于出现笑话呀;试问什么是‘携带力的粒子的力’?‘力’是什么?能够被‘粒子’‘携带’么?”),不觉产生了一丝同情,既然雪峰先生知道自己所定义的“弱力”是有来源的——来源就是吴忠超先生翻译的霍金的《时间简史》,为何宁愿被思童讽刺挖苦而不理直气壮地拿出“弱力”的出处呢?你只要说,“携带力的粒子”不是雪峰的发现而是《时间简史》里说的——不就摆脱了自己的尴尬?何必如此爱面子呢?想必雪峰现在都弄不明白,为什么“携带力的粒子”书上都这么说而自己说却不对?这一点还真怪不得雪峰先生。为了鄙帖中一些过于尖刻的讽刺以及所造成的心理伤害向雪峰先生表示歉意,我决定把这个问题尽可能地解释清楚。

   
    从《时间简史》的第90页开始,“携带力的粒子”这句话说了很多次,摘抄如下:
   
    『任何粒子都会有会和它相湮灭的反粒子(对于携带力的粒子,反粒子即为其自身)。也可能存在由反粒子构成的整个世界和反人……所有粒子之间的力都认为是由自旋为整数0、1、2的粒子承担……携带力的粒子不服从泡利不相容原理……如果携带力的粒子具有很大的质量……如果携带力的粒子质量为零……当物质粒子以交换携带力的虚粒子的形式而相互作用时……』
    ——书里的确有很多次反复提到“携带力的粒子”这句话,因此这句话的的确确不是雪峰个人的杜撰(或者说“发现”)。其实头一次读这本书到这儿的时候,思童也产生过疑惑,看了上下文才知道所谓“携带力的粒子”(force-carrying particles)不过是“媒介子”的一种很另类的说法,估计是翻译者按照字面上的“force-carrying”意思翻译过来的,《时间简史》作为一本面向大众的科普读物,霍金先生本来写的非常生动有趣,但是其中译本就叫人不敢恭维了。翻译的原则应该在通俗易懂的前提下不破坏科学术语的准确性,在通俗性和准确性之间,如果必须有所取舍,那么绝不能让后者迁就前者的。如何理解“媒介子”(也就是《时间简史》中被翻译成“携带力的粒子”)呢?我希望通过以下的解释,能使读者诸君尤其能使雪峰先生有个比较明晰的印象,如果我做不到这一点,那不是雪峰先生的失败,而是思童的失败——任何科学知识如果不能用大众化的语言给出一个鲜明的图像,那么科学就成了玄学了。
   
    力是什么?文学语言里所谓“智力”、“毅力”、“魅力”、“注意力”、“亲和力”、“创造力”、“意志力”、“想像力”………等等诸如此类的“力”尽管也叫“力”,然而这些“力”跟物理学力的概念原本就是风马牛不相及的。因为我们所要讨论的是——物理科学定义的力。
   
    正如雪峰先生已经知道的,上个世纪70年代之前人们发现了,宇宙之间有4种基本相互作用——4种基本力(严格地说是1967年之前的认识)分别是万有引力、电磁力、强力和弱力。今天已经将弱力与电磁力统一为一种力——电弱力。这样的分类标准,是按照力的产生机制——力的性质——力是如何产生来制定的,按照性质对各种力分类所得到的叫“性质力”,而按照力的作用效果分类的名称就多了去了,像什么拉力,推力,动力,阻力,向心力,离心力等等。就像我们在上次帖子中说的,这两种分类标准不同,概念之间有交集,换言之,效果力究竟是那种性质力充当,就把它叫做这种“效果力”。例如地球绕着太阳运转,所需要的向心力(效果力)就由太阳对它的万有引力来提供,也就是说,此时说地球受的向心力和地球所受太阳的引力是一个力,绝不能说此时地球受到两个力,一个是向心力,另一个是太阳的引力(还记得上帖中的斥力和磁力么?还有就是同一个中国男生不能说成一个中国学生和一个男性学生)。
   
    任何一个力都可视为两个粒子之间的相互作用,这一点很重要,也就是说力总是产生于两个研究对象之间,我们说一个粒子受到了力就是说有另外一个粒子对它施加了一种作用。这就是力的科学定义:力是物体之间的相互作用。按照力的作用方式我们也可以分为接触力和非接触力,前者很容易理解,但是对于后者——非接触力也称为场力,如电场力磁场力引力场力等等——就不是那么简单了。历史上对于非接触力的作用特点有过两种不同的假设,一种是以牛顿为代表的所谓“超距作用”——意思就说两个粒子不用通过任何媒介就能直接发生作用,比如两个电荷,相距一定的长度,只要放在那,它们就“立刻”发生相互作用的库仑力;两个磁铁,两个天体也是如此。另一种是以惠更斯等人为代表的“非超距作用”,认为二者必须通过某种媒介才能发生作用,科学发现的历史证实了后一种假设是正确的。现代场论指出,任何一种粒子都会在自己的周围空间产生“场”,粒子和粒子之间是通过场来进行的,但是这么说也很玄乎,特别是这个场也是典型的看不见摸不着的——尽管场的某些性质能测量出来。为了进一步完善力的理论,一位日本物理学家叫做汤川秀树的提出一个很有启发性的观点,那就是媒介子——以前称为介子。这个观点是说,两个粒子甲和乙,甲粒子为了推开乙,就向着乙粒子抛出一个媒介子,乙接到后再把它抛回给甲,此后反复进行于是甲和乙就分开的越来越远——这就解释了甲乙二粒子之间产生的斥力。因此这个媒介子就会从当了一个传递力的使者,请注意是传递而不是“携带”,力是一种相互作用不能被携带的!
   
    具体的媒介子都有哪些呢?按照量子场论,一种叫做引力子,所谓的自旋量子数为2,质量为零,它负责传递两个粒子之间的万有引力;一种叫做光子,自旋量子数为0,负责在两个带电粒子之间传递电磁力;还有一类叫做胶子和介子,自旋数为1,负责传递核子或者夸克之间的强力;最后就是所谓的中间玻色子,负责传递衰变过程中某些核子之间的弱力,这种媒介子比较奇特,其自旋量子数不是上述那些媒介子取整数而是分数的1/2.
   
    因此所谓“携带力的粒子”正确的翻译应该是“传递力的粒子”。也就说当您读《时间简史》这本大众科普作品的时候,不能望文生义,更不能不懂装懂,把自己不知道的所成是自己的“发现”,更是不对的——知道就说知道,不知道就说不知道。最重要的是,要认识到自己的不足,就像苏格拉底2000多年前告诫的:认识你自己!

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