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原子核相互作用玻色子模型的生命力从头到尾都在于数值计算之中

已有 1233 次阅读 2023-8-15 21:00 |个人分类:心智之旅|系统分类:观点评述

    相互作用玻色子模型是Arima和Iachello在1975年提出的核结构三大模型体系之一。前边的两个模型是壳模型和几何模型,都获得了诺贝尔物理学奖。可惜相互作用玻色子模型虽然是公认能拿到诺贝尔物理学奖的成就,但是最终没有得到。

    达到诺贝尔物理学奖的工作还是比能被授予的诺贝尔物理学奖的多很多。在核结构中,有些工作也是极其重要的。比如Elliott在1958年提出SU(3)壳模型,第一次利用代数方法把壳模型和转动谱联系在了一起,这是非常深刻的洞见。比如Nilsson把壳模型推进到了椭球的情况,进一步在壳模型和形变之间建立了联系。

    诺贝尔奖级别的工作必然是对于所研究的物理对象建立了深刻的内在联系。原子核是物质世界极其重要的一个层次,联系着原子和基本粒子两个物质层次。如果人类文明真的可以再上一层楼,我相信一定是建立在原子核的层次上的。

    相互作用玻色子模型的提出是一个非常巧妙地故事。虽然这个模型是一个代数模型,但是任何数学结构的建立一定是在某种物理的内在联系中得出的。在该模型提出之前,有一些工作其实已经开始接近,但是在逻辑上如此清晰地一个事情,其实根本不是这样的。

    他们做一些玻色子展开的工作,进行数值计算,但是这玻色子实际上是原子核振动的声子。事情的巧妙就在这,他们发现玻色子数守恒的项起到了支配的作用。这个事情看起来和以前的看法不一样。声子的概念中不存在粒子数守恒的含义。这让他们意识到,一些更深刻的东西被他们抓住了。这个更深刻的东西,是以前的观念中不存在的。存在一些玻色子的东西,在原子核的低能激发中,数量是守恒的。原子核的集体性质是这些玻色子导致的。于是提出了相互作用玻色子模型,极大的推动了核结构代数模型的发展,也解释了原子核低能激发的集体本性。

    科学的发展就是这样。有的时候会遇到一些奇特之物,你如果认真想一想,会发现这些奇特之物和预料的不一样。真实的世界是非常复杂的,这些奇特之物会让我们一下子进入一个更加深刻的层面上来了解世界,这就是科学的进步。把问题简单化是所有问题出现的根本原因。但是有些时候,这些反常并不会引起足够的关注。

    我的发现也是如此。在相互作用玻色子模型中,有些人研究高阶作用,但是在很长的时间内并不觉得这是一定非常必需的,仅仅是一个补丁。我花了很长的时间编程序,很多时候我都不知道研究意义在哪里。等我编完后,输入参数算一算,结果发现了让我震惊的东西。虽然这些道理现在看来很简单,逻辑上就是如此,但是在这发现之前没有人真正的明白这一点。研究的东西很复杂,所以可能让我们建立错误的联系,这个事情不是仅仅发生在民科的身上。

    在一片混乱之中,出现了γ软的谱,和以前的发生机制完全不同。这让我大吃一惊,因为这是一个新的世界,没有人会预料到。这是我在核结构领域最重要的发现和贡献。在这之前,核结构中只有一类γ软谱,而我发现了第二类。所以新的问题就出现了,是存在两类γ软谱,还是只有一类是真的。最近的新工作,我认为已经给出了结论,就是我发现的γ软谱才是真实的。这意味着以前的看法是错误的。这在科学研究中是不容易出现的事情。如果问原因,就是原子核太复杂了。

     而这意味着SU(3)对称性支配着四极矩形变,SU(3)的三阶作用描述扁椭球。SU(3)对称性可以描述各种四极矩形变,这是在五十年前就已经知道的结论,但是如此的漫长的时间,却很少人意识到这个结论就是对现实的描述。这是一个非常不可思议的事情。

     核结构发展到了今天,成为了一个不可思议的科学进步的案例,正在成为一个科学史的案例。

     相互作用玻色子模型在1975年的出现起到了一个极其微妙的作用。一方面它让我们看到了非常不可思议的真实的一面,因为原子核太复杂了,只有相互作用玻色子模型才有可能让我们窥见到最微妙的地方,在这里暴力计算起到了不可思议的作用。而同时也是这个模型遮掩了真相,使得如此长的时间之后我们才看到事实。

     当然,使得这种转变在过去几年如此迅速的发生,终归还是实验的结果。有一些实验结果以不可想象的方式否决了以前的理论。而我提出的理论以独特甚至可能是唯一的方式和新实验建立了联系。很多的时候,我都在不断地质问自己是不是弄错了,但是计算的结果一次一次告诉我,我可能找到了通向终极答案的钥匙。以简洁优美著称的代数方法的力量终归启发于暴力型的数值计算,这不知道是不是必然的命运,还仅是一种巧合。

     创新者的幸运在于,摸到了大象的鼻子。在这之前,无法意识到,在这之后,就好像它一直就在那。



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