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[笔记] 电子对撞实验构想：是否可以直接探索电子内部结构？

   人类对物质结构的探索是无止境的。

   目前，电子通常被公认为不可分。但是已经有一些实验证据提示电子可以分解为只带自旋不带电荷的自旋子（spinon）和只带电荷的无自旋“空穴子”（holon）或“电荷子”（chargon）。

   下面的思考，不打算局限于现有的实验或理论，而是呼吁设计专门的实体物理实验，逐步探索电子的内部结构。特别是独立于现有实验原理的新原理实体物理实验。

   “证明一个实验是对的，和理论是没有关系的。”

   https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/9/355300.shtm

   例如，有人建议“胶子并不存在，它只是极限粒子所带来的一种空间收缩现象”。

   不必根据现有的物理理论去否定这类观点。正如偶像爱因斯坦所说：“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。就现实而言，纯粹通过逻辑手段得出的主张是完全空白的。”

   “丁肇中解释道，如果实验与理论相同，那将是一件非常不幸的事情。科学，只有推翻了旧理论，才能不断向前走。”“实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻了理论后，才可能创建新的理论，但理论不可能推翻实验。”

   自然科学，归根到底是实验科学。通过可信的实体物理实验来解答物理基础问题，是目前人类“最正确”的方法。

   假如您了解“Chaitin 定理”及其相关背景后，八成会赞成我的态度。其实，这也是伽利略、爱因斯坦等人的态度。

   伽利略：“追求科学需要特殊的勇敢。”

一、电子的直径

   现在关于电子直径的实体物理实验结果，有没有其它合理的理论解释？

   “证明结果找不到电子的半径，那时候测量电子半径小于10-14厘米。小于不是等于，就是电子是测量不了半径的。”“一直在找电子的半径，最初是10-14厘米，现在证明是小于10-17厘米，就是小了三个数量级。花了四十年，小了三个数量级，可是还是没有找到电子的半径。”

   例如，认为电子是“低刚性”的微小空间存在。通俗的说：就是认为电子是像木星、土星一样的气态结构，是不是同样可以解释现有的物理实验结果“找不到电子的半径”？

二、[建议] 电子直接对撞实验

   （1）根据逻辑学里的 Chaitin 定理等，不能排除“找不到电子的半径”并不“直接等于电子没有半径”。

   因此，建议：

   直接进行较高能量的电子对撞实验。看看有没有电子合并，或分裂为更小碎片的现象？

   不再进行间接的实体物理实验，而是直接对电子进行实体实验。以期重新用独立实验原理的新实验，从头再判定电子内部结构问题。

图1  强磁场中电子束碰撞示意图。红色、蓝色分别表示两束自由电子，

浅红色区域为观察碰撞结果的区域。

   （2）物理实验验，服务于对物理学规律的探索。

   （3）根据探索目的，设计相应的物理实验：

   假如电子比较“软/刚性低”（类似太空里的气态天体，如木星），则用

   电子撞击电子，是一种减少“电子刚性”影响的测量电子半径的方法。

   用“硬/刚性高”的其它粒子撞击电子来测量半径，很可能把电子撞得变形，从而测量不出“电子半径”。

   尽管流体的刚性与运动速度有关，但电子直接对撞，还是比“用机关枪扫射来测量土坷垃的体积”更合适。尽管“用机关枪扫射来测量坦克的体积”是相当准确的。

   请给我实体物理实验的结果吧！

   Allez en avant, et la foi vous viendra. 往前走，你就有信心了.

   Quoted in A L Mackay, Dictionary of Scientific Quotations (London 1994) —— 达朗贝尔 Jean Le Rond d'Alembert

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/DAlembert/quotations/

   Wir mussen wissen. Wir werden wissen. 

   我们必须知道，我们终将知道。

   We must know. We will know. 

   —— 大卫·希尔伯特 David Hilbert

https://quotefancy.com/david-hilbert-quotes

   大数学家希尔伯特说：“物理对于物理学家来说实在是太难了！”因为希尔伯特知道，物理需要用到很多数学，而那些是物理学家难以掌握的。

   “Physics is much too hard for physicists,” he famously quipped. 

https://arstechnica.com/science/2015/05/the-female-mathematician-who-changed-the-course-of-physics-but-couldnt-get-a-job/

   “Physics is becoming too difficult for the physicists.”

https://quotefancy.com/david-hilbert-quotes

《老鹰之歌, If I Could, El Condor Pasa》歌词节选：

He gives the world its saddest sound

It's saddest sound

他向世界发出最悲伤的声音

这是最悲伤的声音

附录：

   今天早晨睡醒后的思考笔记。提醒：下图是一个不断思考过程的一个片段。不表示今后还坚持这些观点。实际上，这些思考是一个不断修正错误的漫长过程。从多种不同原理的实体物理实验结果里归纳出来的知识，才是明显可靠的科学知识。

参考资料：

[1] Albert Einstein. On the Method of Theoretical Physics [J]. Philosophy of Science, 1934, 1(2): 163-169.

doi：10.1086/286316 

https://www.jstor.org/stable/184387

   Pure logical thinking can give us no knowledge whatsoever of the world of experience; all knowledge about reality begins with experience and terminates in it. Conclusions obtained by purely rational processes are, so far as Reality is concerned, entirely empty. It was because he recognized this, and especially because he impressed it upon the scientific world that Galileo became the father of modern physics and in fact of the whole of modern natural science.    page 164

[2] 邱晨辉. 丁肇中对话青年师生：一生最重要选择就是只做一件事 [N]. 中国青年报, 2014年10月21日 03 版.

http://zqb.cyol.com/html/2014-10/21/nw.D110000zgqnb_20141021_3-03.htm

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/10/305802.shtm

   丁肇中解释道，如果实验与理论相同，那将是一件非常不幸的事情。科学，只有推翻了旧理论，才能不断向前走。

   曾经，在丁肇中实验的某一领域，专家们给出了200余种理论。有人问他哪个是对的，该怎么办？他回答：“不怎么办，继续做实验。”他说，“经验，至少对我来说是没有意义的。专家，更没有意义。”

    丁肇中说，科学是多数服从少数，只有少数人把多数人的观念推翻以后，科学才能向前发展。因此，专家评审并不是绝对有用的。因为专家评审依靠现有的知识，而科学的进展是推翻现有的知识。

[3] 丁肇中：从物理实验中获得的体会[N]. 光明日报》 2015-01-29 星期四 第11版:名家·光明讲坛

https://epaper.gmw.cn/gmrb/html/2015-01/29/nw.D110000gmrb_20150129_1-11.htm?div=-1

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/1/312545.shtm

   实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻了理论后，才可能创建新的理论，但理论不可能推翻实验。

[4] 直线对撞机，linear collider，邹运，中国大百科全书，第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=145511&Type=bkzyb&SubID=84237

[5] 粒子对撞机，particles collider，邹运，中国大百科全书，第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=145479&Type=bkzyb&SubID=84237

[6] 相对论重离子对撞机，relativistic heavy ion collider; RHIC，刘峰、许怒、马余刚，中国大百科全书，第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=112094&Type=bkzyb&SubID=62019

[7] 自旋-电荷分离，spin-charge separation，翁征宇，中国大百科全书，第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=192041&Type=bkzyb&SubID=138148

   自旋-电荷分离指的是朗道准粒子不稳定而分解成为只带自旋不带电荷的自旋子（spinon）和只带电荷的无自旋“空穴子”（holon）或“电荷子”（chargon）。

[8] 科普中国，2018-01-05，电子 [ED/OL]

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=1&ar_id=288421

[9] J. Schlappa, K. Wohlfeld, K. J. Zhou, et al. Spin–orbital separation in the quasi-one-dimensional Mott insulator Sr2CuO3 [J]. Nature, 2012, 485(7396): 82-85, U108 [ED/OL]

doi:  10.1038/nature10974

https://www.nature.com/articles/nature10974

[10] Electrons do the Splits, 2009-08-01, University of Birmingham [ED/OL]

https://www.birmingham.ac.uk/news/2009/electrons-do-the-splits

[11] 百度，2022-10-26，最新研究：已发现极限粒子家族中的6个成员

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1747734577545203883&wfr=spider&for=pc

   1、电子（e）、渺子（μ）、陶子（τ）及其它们的反粒子属于复合粒子

   2、电子中微子（νe）、μ子中微子(νμ)、τ子中微子（ντ）及其它们的反粒子不可能是极限粒子

   3、上夸克具备极限粒子的特征

   4、W 及 Z 玻色子和希格斯玻色子不可能是极限粒子

   5、胶子并不存在，它只是极限粒子所带来的一种空间收缩现象

[12] 2021年2月6日，El Dorado管弦乐队《老鹰之歌》歌声宁静深邃高远让人心境明澈，绝地音乐酷I刘音音

https://haokan.baidu.com/v?pd=wisenatural&vid=17362884549213904576

相关链接：

[1] 2022-12-11，[请教] 能量守恒与“相干波的能量佯谬”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1367500.html

[2] 2015-03-10，假如电子是流体，其直径是什么？怎么测量？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-873357.html

[3] 2011-04-26，[请教] 电子、质子、中子的内部结构

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-437507.html

[4] 2021-10-04，[请教] “0到1”：密立根油滴实验时，知道电子电荷的估计值吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1306722.html

[5] 2022-03-30，[傻问] 磁场变化能产生电荷吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1331747.html

[6] 2016-10-13，[讨论] 电磁学（物理学）的基础：磁场的起因

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1008502.html

[7] 2018-08-28，关于电磁场“场”概念的局限性、电荷能量的偶感

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1131501.html

[8] 2020-07-15，宏观点电荷激发出的磁场、电磁波判定实验原理

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1242142.html

[9] 2019-03-05，[建议] 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165792.html

[10] 2012-12-12，电荷真伟大（打油）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-641876.html

[11] 2022-12-06，感谢“中科院科学智慧火花”给贴出评论：反思麦克斯韦经典电磁场理论方面的 2 个评论

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1366801.html

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