这些问题,标准模型都无法给出满意的解答。
等级差问题(hierarchyproble):为何电弱相互作用的能标(约100GeV)与引力相互作用的普朗克能标(约$10^{19}$GeV)之间,存在如此巨大的差异?这种巨大的等级差异,使得标准模型在更高能量下显得非常“不稳定”,需要进行精密的“精调”(fiung),这在物理学家看来是非常不自然的。
无法容纳引力:标准模型是一个描述强、弱、电磁三种基本相互作用的量子场论,但它却无法将引力也统一进来,这无疑是其最大的“缺陷”之一。
关于宇宙学标准模型(Λcd模型),他则一针见血地指出了:
暗物质之谜:虽然大量的间接天文观测证据表明宇宙中存在着远超普通重子物质的暗物质,但暗物质的粒子本质究竟是什么?它是否参与弱相互作用?它是否具有复杂的自相互作用?这些问题,至今仍是悬而未决的谜团。
暗能量之谜(宇宙常数问题):宇宙正在加速膨胀,这一惊人的发现指向了宇宙中存在着一种具有负压强的神秘能量——暗能量。Λcd模型将其简单地归结为一个宇宙学常数Λ,但这个常数的理论预言值与观测值之间,存在着高达120个数量级的惊人差异!这被认为是“物理学史上最糟糕的理论预言”,也是悬在现代宇宙学头顶的一把“达摩克利斯之剑”。
哈勃常数危机:近年来,利用不同方法(如b观测、超新星观测、引力透镜等)测量的哈勃常数值之间,出现了统计上显着的偏差,这是否预示着Λcd模型在某些方面存在缺陷,或者需要引入新的物理机制?
秦风的分析,条理清晰,鞭辟入里,每一个观点都直指问题的核心,并且……他还“不经意”地在论述过程中,穿插了一些只有该领域顶尖专家才会关注到的最新研究进展和争议焦点!
例如,在谈到暗物质时,他提到了“轴子”(Axion)、“惰性中微子”(Sterilero)、“wIps”(weaklyIgassiveparticles)等不同的候选粒子模型,并简要分析了它们各自的优缺点以及当前的实验搜寻进展。
在谈到暗能量时,他甚至还提及了“动力学暗能量模型”(如qutessence、K-essence等)以及“修改引力理论”(如f(R)引力、oNd理论等)这些试图从根本上解决宇宙常数问题的更激进的理论构想!
“这……这小子……他……他不会是把《物理评论快报》(physicalReviewLetters)和《自然·物理》(Naturephysics)最近十年的期刊都给背下来了吧?!”监控室内,一位主攻粒子物理和宇宙学方向的青年教授,看着秦风答卷上那些闪烁着“前沿光辉”的专业术语和理论模型,感觉自己的下巴都快要脱臼了!
他自己作为这个领域的专业研究人员,都不敢说对这些最新进展了如指掌,可眼前这个高中生……他居然……他居然能信手拈来,侃侃而谈,而且……分析得还头头是道,鞭辟入里?!
“妖孽!绝对的妖孽!”青年教授在心中疯狂呐喊,他感觉自己几十年来建立起来的学术自信,在秦风面前,被碾压得连渣都不剩了。
张院士那双深邃的眼眸中,此刻也充满了难以言喻的复杂情绪。有震惊,有骇然,有难以置信,但更多的……是一种发现了旷世奇才的狂喜与激动!
“好!好一个‘仰望星空与脚踏实地’!好一个‘标准模型光环下的两朵新乌云’!”张院士猛地一拍大腿,声音洪亮地赞叹道,“这小子的眼界……这小子的格局……这小子的洞察力……简直是……是为物理学而生的啊!”
他已经完全忘记了自己之前还担心题目出得太难,会打击到这些孩子们的自信心。
现在看来……对于某些“非人哉”的存在而言,所谓的“难度”,或许……只是一个笑话?
而秦风,在完成了这堪称“技惊四座”的第二部分论述后,依旧没有停下他那神乎其技的笔。
他深吸一口气,目光变得更加锐利和专注。
接下来,便是这道开放题的“灵魂”所在——提出自己的创新性构想!
在这一部分,秦风选择了他最感兴趣,也是当前物理学面临的最根本的挑战之一——引力的量子化问题,作为他“创新性构想”的切入点。
他并没有试图去构建一个完整而自洽的量子引力理论(那即使是爱因斯坦再世,恐怕也难以在短短几个小时内完成),而是……