ควอนตัมควาร์ก
แอนดรูว์ วัตสัน
สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์: 2004 476 หน้า $30, £19.99 1403944997 | ISBN: 1-403-94499-7
เว็บสล็อต แนวคิดที่น่าสนใจ: Frank Wilczek ได้รับรางวัลโนเบลจากการทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง เครดิต: BERTIL ERICSON/AP
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2547 มอบให้กับ David Gross, David Politzer และ Frank Wilczek สำหรับการค้นพบ ‘เสรีภาพที่ไม่มีการแสดงอาการ’ ในปี 1973 ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในทฤษฎีพื้นฐานของแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง นักข่าวมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการพยายามอธิบายความก้าวหน้าที่ลึกซึ้งนี้ต่อสาธารณชน หนังสือThe Quantum Quark ของ Andrew Watson อาจไม่ถูกตัดออกสำหรับดาราโต๊ะกาแฟ แต่เป็นเรื่องราวที่สมบูรณ์มากเกี่ยวกับแนวคิดและการทดลองที่นำไปสู่การพัฒนาทฤษฎีนี้และการตรวจสอบ ด้วยเหตุนี้ จึงอาจดึงดูดใจใครก็ตามที่ยินดีสละเวลาและพยายามทำความเข้าใจพื้นฐานสำหรับรางวัลปีที่แล้ว
‘ผู้ต้องสงสัยตามปกติ’ หลายคนของขบวนพาเหรดฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 20 ผ่านหน้าหนังสือเล่มนี้: กลศาสตร์ควอนตัม ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ทฤษฎีสนามควอนตัม และอื่นๆ แต่พวกเขากำลังเดินไปสู่เป้าหมายเฉพาะ กล่าวคือบทบาทของพวกเขาในโครโมไดนามิกของควอนตัม (QCD) ซึ่งเป็นทฤษฎีพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง ไม่ใช่ทุกวันหรือทุกศตวรรษที่มีการเปิดเผยชั้นใหม่ของ ‘หัวหอมแห่งจักรวาล’ ดังนั้นการค้นพบโครงสร้างควาร์กที่เป็นรากฐานของอนุภาคนิวเคลียร์และความเข้าใจเชิงปริมาณของปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งต้องอยู่ในกลุ่มความสำเร็จทางปัญญาสูงสุด ของฟิสิกส์ศตวรรษที่ยี่สิบ
อย่างไรก็ตาม QCD ไม่ใช่ทฤษฎีที่มีเสน่ห์และไม่ได้ทำให้เกิดความกระฉับกระเฉงเท่ากับทฤษฎีที่รวมเป็นหนึ่งของการโต้ตอบที่อ่อนแอ ด้วยการค้นพบอนุภาค W และ Z ที่ฉูดฉาดและการรอคอยอย่างยาวนานของฮิกส์โบซอนที่น่าสงสัย อย่างไรก็ตาม QCD มีความงามภายในที่ยอดเยี่ยม เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐานมากพอๆ กัน และจากมุมมองบางจุดก็มีจุดแตกหักตามทฤษฎีที่เข้มงวดกว่า
วัตสันทำให้เรามีเนื้อแดงตามทฤษฎีมากมายที่จะจมฟันของเรา บางทีอาจจะมากกว่าท้องที่บอบบางบางอันสามารถรองรับได้ นอกจากความสมบูรณ์แล้ว หนังสือเล่มนี้ยังมีความถูกต้องพอสมควรอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ฉันสังเกตเห็นฮาวเลอร์ทางวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง: แม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้อธิบายง่ายๆ โดยส่วน U(1) ของทฤษฎีอิเล็กโตรวีก แต่เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนกว่าของส่วนประกอบต่างๆ นอกจากนี้ ฉันยังกังวลด้วยว่าผู้อ่านทั่วไปอาจพบว่าส่วนแรกๆ ของมันนั้นท้าทาย: คำอธิบายมีเหตุผลและมีเหตุผลในตัวเอง แต่ให้หันเหไปทางรวบรัด
โดยส่วนตัวแล้วฉัน
น่าจะชอบซอสทดลองมากกว่าในช่วงแรกนี้ ท้ายที่สุด การทดลองเป็นตัวตัดสินขั้นสุดท้ายว่าธรรมชาติมีรสนิยมที่ดีในการปฏิบัติตามแนวคิดทางทฤษฎีของเราหรือไม่ อาจเป็นการดี ตัวอย่างเช่น ที่จะอธิบายว่ามันเกี่ยวกับเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกที่ทำให้ไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานการมีอยู่ของโฟตอน โบซอนส่งกำลังต้นแบบที่เชื่อมด้วยกลูออนที่จับควาร์กในภายหลัง และโดย อนุภาค W และ Z รับผิดชอบต่อการโต้ตอบที่อ่อนแอ อย่างไรก็ตาม การแนะนำและการทบทวนแนวคิดพื้นฐานในทฤษฎีสนามและฟิสิกส์ของอนุภาคทำให้เป็นอาหารเรียกน้ำย่อยที่ดี
น่าเสียดายที่ฉันพบว่าอาหารจานหลักไม่น่าพอใจในหลายประการ ประการแรก เหตุการณ์ทางวิทยาศาสตร์มักไม่แสดงตามลำดับเวลา บางครั้งสิ่งนี้อาจเป็นอุปกรณ์ทางวรรณกรรมที่มีประโยชน์ แต่ทำไมต้องหารือเกี่ยวกับการทดลองกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นลึกก่อนการทดลองครั้งก่อนซึ่งเผยให้เห็นควาร์กพาร์ตอน หรือแม้แต่การทดลองก่อนหน้านี้ที่แสดงให้เห็นว่าโปรตอนไม่ใช่วัตถุคล้ายจุดธรรมดา นอกจากนี้ยังมีข้อผิดพลาดข้อเท็จจริงที่น่ารำคาญบางส่วนในส่วนการทดลองเพิ่มเติมนี้ ตัวอย่างเช่น ขีด จำกัด ล่างของอายุขัยของโปรตอนคือ 10 29ปีแทนที่จะเป็น 10 25ปี ขีด จำกัด ล่างของมวลของ Higgs boson คือ 114 GeV มากกว่า 65 GeV และพลังงานสูงสุดที่ทำได้โดยอิเล็กตรอนขนาดใหญ่– เครื่องเร่งความเร็ว Positron ที่ CERN คือ 208 GeV แทนที่จะเป็น 192 GeV
ข้อบกพร่องพื้นฐานของหนังสือเล่มนี้ ในความคิดของฉัน คือความล้มเหลวในการดึงเอาความสวยงามของ QCD ออกมา เช่น กลุ่มการปรับค่าปกติและเสรีภาพในการแสดงอาการ หรือการกักขังและธรรมชาติของสุญญากาศ หัวข้อเหล่านี้มีการพูดคุยกันทั้งหมด แต่ไม่ได้ให้ความสนใจและเน้นมากเท่าที่ควร ในทางกลับกัน แง่มุมที่เป็นที่ถกเถียงกันมากขึ้นของ QCD เช่น การตามล่าหาลูกกาวและรัฐที่ถูกผูกมัดที่แปลกใหม่ ได้รับความสนใจมากกว่าที่ควรจะเป็น อีกประการหนึ่งคือหนังสือเล่มนี้อาจเป็นหนังสือที่น่ายกย่องเกินไปสำหรับผู้อ่านหลายคนที่อาจหลงทางอยู่ในป่าที่มีแผนผังต้นไม้เบ็ดเตล็ด ฉันคิดว่ามันน่าจะได้ประโยชน์จากการแก้ไขที่กระตือรือร้นมากขึ้น
ดังนั้นฉันจะแนะนำหนังสือเล่มนี้? ผู้เขียนและผู้จัดพิมพ์จะต้องแสดงความยินดีกับช่วงเวลาที่แปลกประหลาดอย่างแน่นอน ถือเป็นการทำรัฐประหารอย่างแท้จริงที่ได้เปิดตัวหนังสือเล่มนี้ในขณะที่นักศึกษาฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์ในสาขาอื่นๆ และผู้อ่านทั่วไปทั่วโลกอาจกระตือรือร้นที่จะไขบริบทของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ด้วยตนเอง ด้วยแรงจูงใจนี้ พวกเขาอาจพบว่าหนังสือเล่มนี้เป็นหนังสือที่ให้ความรู้และน่าอ่าน
ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าจะมีข้อบกพร่องอยู่บ้าง แต่หนังสือเล่มนี้ไม่มีการแข่งขันกันมากนัก Constructing Quarksของ Andrew Pickering (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัย Edinburgh, 1984) เป็นตัวพลิกหน้ากระดาษที่แท้จริงและมีความแม่นยำทางวิทยาศาสตร์ แต่กลับถูกขัดจังหวะด้วยตอนต้นและตอนสุดท้ายที่ผิดเพี้ยนซึ่งเต็มไปด้วยคำวิจารณ์เกี่ยวกับสังคมวิทยา และตอนนี้ค่อนข้างเก่าแล้ว ยังมีขอบเขตสำหรับคนที่จะเขียนหนังสือเกี่ยวกับควาร์กและ QCD ขั้นสุดท้าย แต่ในระหว่างนี้ เราขอแนะนำให้คุณเกลี้ยกล่อมให้ห้องสมุดของคุณซื้อหนังสือของวัตสัน แม้ว่าคุณอาจต้องการคิดให้รอบคอบก่อนจะซื้อด้วยตัวเองก็ตาม เว็บสล็อต
