粒子的自旋守恒与双重属性
粒子还有另一种属性—自旋。自旋为半整数的粒子称为费米子,为整数的称为玻色子。
物质是不断运动和变化的,在变化中也有些东西不变,即守恒。粒子的产生和衰变过程就要遵循能量守恒定律。此外还有其他的守恒定律,例如轻子数和夸克数守恒,这是基于实验上观察不到单个轻子和夸克的产生和湮灭,必须是粒子、反粒子成对地产生和湮灭而总结出来的。湮灭即进入虚空,进入宇宙真粒子状态。
微观世界的粒子具有双重属性粒子性和波动性。描述粒子的粒子性和波动性的双重属性,以及粒子的产生和消灭过程的基本理论是量子场论。量子场论和规范理论十分成功地描述了粒子及其相互作用。
基本粒子理论在本质上是一个发展中的理论,它在许多方面还不能令人满意,其中有两个具有哲学意义的理论问题尚待澄清,即:层次结构问题(见物质结构层次)和相互作用统一问题(见相互作用的统一理论)。在物质结构的原子层次上,可以把原子中的电子和原子核分割开来;在原子核层次上,也可以把组成原子核的质子和中子从原子核中分割出来。可是进入到"基本粒子"层次后,情况有了变化。这种变化在于强子虽然是由带"色"的层子和反层子组成的,但却不能把层子或反层子从强子中分割出来。这种现象被称为"色"禁闭。于是,在"基本粒子"层次,物质可分的概念增添了新的内容。可分并不等于可分割,(对立统一的新形式。两者为正负统一体)强子以层子和反层子作为组分,但却不能从强子中分割出层子和反层子。"色"禁闭现象的原因至今还未能从理论上找到明确答案(分割不出来)。80年代已知的层子、反层子已达36种,轻子、反轻子已达12种,再加上作为力的传递者的规范场粒子以及Higgs粒子,总数已很多,这就使人们去设想这些粒子的结构。物理学家们对此已经给出许多理论模型,但各模型之间差别很大,近期内还很难由实验验证和判断究竟哪个模型正确。
各种大统一模型理论相继提出是在弱电统一理论获得成功之后,人们又探求强作用和弱作用、电磁作用三者之间的统一,提出了各种大统一模型理论。这种理论预言质子也会衰变,其寿命约为1032±2年。但还没有得到实验上的证实。在探索力的统一理论时不能不考虑引力。但引力和弱作用力、电磁作用力、强作用力有重要差别,因为它直接与空间、时间的测度有联系,它的传递者──引力子的自旋不同于其他三种作用力的传递者,它的耦合常数有量纲~(质量)-2,从而会出现无穷多种发散,不能重整化。如果再考虑到爱因斯坦所提出的引力方程的非线性性质,就更增加了引力理论量子化、重整化的困难。初步的探讨认为,引力场也是一种规范场,这就意味着引力和其他三种基本力在逻辑上最终会统一起来。但从问题的深度上可以看到,有一些关键性的因素人们还没有掌握。
上述问题的出现,呼唤宇宙真粒子论的诞生。在宇宙真粒子论的框架中,无限可分是广义的,有数学的、物理的、化学的、离散的、连续的、思维意识的、语言的,总之是在思维能力所能承担的范畴之中和对立统一的原则下进行。例如正与负、阴与阳、上与下等等都是一种对立统一体。从基本粒子到宇宙真粒子,不管其间出现多少可分情况,大都脱不开这种对立统一模式。这也是空无状态下物质存在的玄妙。
"色"禁闭现象是物质存在对立统一的典型状态,层子和反层子互为表里,互为阴阳,是孤阴不生,孤阳不长,一方不存,另一方也随之而去。这本是中国哲学也是马克思主义哲学对事物存在和运动变化的根本揭示,现在用于揭示这一现象同样是恰当不过的。这也是我们说的实现哲学与科学物质理论统一的重要内容。