戈德斯通 希格斯悖论

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希格斯悖论

宇宙质量的起源究竟是怎么样的呢？相信很多人都曾经思考过这样一个问题，最终由六个人回答了这个困惑无数物理学家的问题，建立了赋予粒子质量的机制——希格斯机制，希格斯机制也成为了宇宙大一统的一把极为重要的钥匙。

1954年，物理学史上对于宇宙大一统的研究迈出了重要的一步，杨振宁和米尔斯提出了著名的影响了 20 世纪下半叶物理研究走向的杨·米尔斯理论。

杨·米尔斯理论起源于对电磁相互作用的分析，但是杨振宁却没有和爱因斯坦一样执着于引力和电磁力的统一，而是构建了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论。

杨振宁和米尔斯后来尝试将量子电动力学的概念推广到非阿贝尔规范群，非阿贝尔群在数学和物理中广泛存在，又称为为非交换群。

规范场论原本是是基于对称变换可以局部也可以全局地施行这一思想的一类物理理论。但杨振宁和米尔斯却极大地推广了场和荷的含义。他们设想了一种更为复杂的荷(当然不能再叫电荷了)和它们所产生的场以解释强相互作用。这些荷和场都不是普通的实数能表示的，它们是一些矩阵。矩阵的乘法是不能交换的，这种乘法的不交换性叫“非阿贝尔”的。因此也叫非阿贝尔规范场。

量子理论里力学变量可以表示成矩阵。但这里说的场和荷表示成矩阵不是由于量子化的结果，而是在经典物理的意义上它们就是矩阵。但在当时，

1960年，当时由戈德斯通、南部和乔瓦尼·乔纳-拉希尼欧等人开始运用对称性破缺的机制,从零质量粒子的理论中去得到带质量的粒子,这个时候，杨·米尔斯理论的重要性彻底凸显。

比如外尔费米子是仅有一个磁极且没有质量的粒子

这促使了杨·米尔斯理论研究的火热，为后面的电弱统一理论以及量子色动力学（强相互作用）奠定了基础，也为所有已知粒子及其相互作用提供了一个框架。爱因斯坦后半生苦苦思索的统一场论，终于在杨振宁这里迈出了坚实的一步。然而杨·米尔斯理论也是有缺陷的。

1954年杨振宁到普林斯顿研究院作报告，泡利就一针见血地指出杨·米尔斯理论存在质量问题。

因为规范理论中的传播子都是没有质量的，否则便不能保持规范不变。电磁规范场的作用传播子是光子，光子没有质量。但是，强相互作用不同于电磁力，引力和电磁力都属于长程力,强弱相互作用都是短程力，短程力的传播粒子一定有质量，杨·米尔斯理论的量子必须质量为零以维持规范不变性。如果其作用粒子质量为零,则其作用是长程作用力。然而实验上没有观察到长程力的的

（Higgs paradox）是关于希格斯场和引力的一种悖论。根据相对论和希格斯场理论，希格斯场是一种弥漫在整个宇宙中的能量场，它可以与物质相互作用，赋予物质质量。然而，根据引力的量子化解释，引力场也应该是一种弥漫在整个宇宙中的能量场，与希格斯场类似。

然而，希格斯场和引力场之间似乎存在一个矛盾：如果希格斯场存在，那么物体的质量应该是可以改变的，因为希格斯场的能量可以与物体相互作用；而如果引力场存在，那么物体的质量应该是不变的，因为引力场不会改变物体的质量。

这个悖论在物理学上一直没有得到完全解决，但一些物理学家提出了一些可能的解决方案，例如修改引力理论或者引入额外的维度来解决这个矛盾。不过，这些解决方案目前还没有得到广泛的认可和实验验证。

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