从质子分解推论识能与轮回<中>
冯冯
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到了一九七四年，新一代物理学家提出了新的“超级统一”定理。把已知的四种基本大自然力量──核子强力、弱力、电磁力、重力——合并为一。提出此一“超级统一”定理的物理学家是哈佛大学的郝霍?佐治（Howad George）与薛尔顿?李?格拉绍（Sheldon Lee Glashaw）两氏。他们简称此一新定理为{zd1}数Minimal SU(5)，该代号是此一定理的数学上的匀称结构数字。根据其理论，核子强力、核子弱力与电磁力，三者在正常状况之下，各有区别不同；但是一旦质点与其他含电荷10的15次方兆电子伏特的“能”相遇（10的15次方Trillion Electron Volts简称GeV），发生相互作用时，那三种力（强力、弱力、电磁力）就变得难以区别了。而且，在这种高能的遭遇中，所谓“质子不灭”定律就会作废！卑子也就会发生分解！
换言之，质子虽然如此稳定长寿，一遇到10的15次方（千万亿）GeV那么高的高能，也会分解的（这又令我想起大楼炭经的各品）。
物理学家们很想实验一下，看看质子如何在高能高热之下分解。但是，当今{zd0}能量的核子加速器，其能量还远无超过一千个GeV。人造的能量怎能达到10的15次方GeV？
根据Minimal SU(5)学说，质子的xx寿命估计为10的30次方年之久；其他学说质子必有寿命的极限（但是并无计算出来）。我从这些学说来看，质子虽是稳定，也终必要经过佛说的成住坏空的循环过程。它在自然寿终之时，会自然分成为更小的质点，或者转移进入其他更高时空的空间，或者再重组物质或一部分组成反物质或非物质。这样的转移循环，并不是灭绝，而是再生；又再从“空”演化为“成”。循环不息，与其他质点一样。
物理学家估计：当今宇宙的年龄大约是地球年一百亿至一百三十亿年，这是公认的合理数字。这样看来，质子的年龄和寿命比当今宇宙还大，由此也可以反证当今宇宙从某一质子大爆炸而形成，更可反证质子的生灭循环相续。
但是当前遭遇到的许多质子，假如都是有那么长的寿命，人类短促的生命世代，怎能等候到10的30次方年以后，才去目击质子的自然分解？
物理学界不能等那么长久，他们要设计一些仪器来观察质子的分解情形。
一九五三年，美国xx的阿拉莫科学实验所（Los Alamos Scientific Laboratory）的物理学家克来德?高？（Clyde L.Cowan）、国立布鲁克希汶实验所（Brookhaven NationalnLaboratory）的物理学家摩理所?高特哈伯（Maurice Goldhaber），与弗烈特?黎恩斯（Frederick Rheines）等，首先设计了巨大的侦察仪（Detector）来追寻质子的自然分解。
这是一项创举。我们都知道，质子与反质子相撞，就会分解出更小的极微质点如微子（夸克）、粒子之类；但是设计“不相撞”方式来侦察质子的自然分解，则不简单。这些科学家设计了一种三百公升的箱子，注入闪光液体──这是一种化学物质，若有荷电的质点通过它，它就会发射出闪光──他们有装置了九十架放大摄影机来摄取闪光（这一设置，本来是用作侦察虚幻的微中子光束的），全套设备埋置于地下以避开宇宙辐射线。
这里有一个问题，就是：是否宇宙中的一切质子同时形成？抑或有先有后？年龄各别？若要用上述的方法来观测质子分解，势必用很多很多的物质通过“闪光液体箱”。因为从常识来判断，宇宙中一切都在不停循环之中，“此灭彼生”、“此生彼灭”──佛经早都已经指出世界“此生彼灭”、“此灭彼生”循环不息（见阿含经内各品佛说世界成坏）──当然现代科学家也知道，世上所有各种元素的质子的年龄和寿命不会一致，必有先有后。在一大堆物质之中，也许有些质子已经衰老进入“坏”到“空”的阶段，而另外一批也许还在“成”、“住”阶段。若不观察大量的物质，找到质子自然分解的机会就很微。不用说，在五十年代追寻质子自然分解的实验，并没有得到预期的收获──没有找到！
于是在六十年代和七十年代，又有些物理学家采用另一种实验来追寻质子自然分解──就是运用地质学的岩石标本，予以做辐射化学分析（Radio chemical Analysis）其成分。举例说，他们发现，“钾三十九”（Potassium39）核子内的一个质子自然分解消失，使之降为 “钾三十八”（成为较不稳定的元素），很快地，它的核子又放射出一个中子，就使元素变成了“氩三十七” (Argon37)。这时，它的核子已是辐射性很不稳的了，它的辐射量可用辐射计算仪“”(Radiation Counter)计算出来。科学家只要找到埋藏在地层深处尚未经过任何干扰的古老氩矿石，予以检测其质量、辐射量及年代，；有了这些资料，就可计算出其内质子分解的地质年代，及推算得到质子的寿命。用这种方法所做的实验，显示着质子的“半生”寿命已经高达10的6次方年之多，比前述的理论年寿更大多了！
另一种追寻质子自然分解的实验方法，是企图直接截留及计算正在自然分解的质子。这种测量方法，是在地低下进行的，须先把来自天外的宇宙辐射线都隔除掉。一就七四年，黎恩斯等物理学家在南非一座地底下金矿内，设置了长达两英里的“侦察仪”，内贮多达二十顿的闪光液体及四千支闪光管，若有荷电的质点通过时，就会刺激这些闪光管内的气体放电而闪光，倘使有质子光束射过，发生自然分解为一些极微质点，它们就会使闪光设置闪闪放光。用这种方法，在理论上，可以测得质子的寿命为10的30此方年。但是此方法仍有缺点，它只可适用于那些分解出荷正电的披子（Pion是末子Meson族类中最小的一种），及牟子（又译为“重电子”）。
越来越多的世界各地先进物理学家认为：质子虽比较稳定，但也终于会寿尽进入“坏”、“空”状况而自然分解的。虽然很多保守的科学家，仍然坚持质子{jd1}不会自然分解的；但无论守旧派怎样反对，前卫派的物理学家们纷纷参加追寻质子的自然分解实验。
上述格拉绍博士的SU（5）理论越来越受到物理学界的重视。该一学说指出：质子是有xx寿命的（10的30次方年），寿限一尽就会自然分解，成为一个荷正电的微质子（），及一个中性的“披子”（），两者所含的电子能都相当高，大约是五个电子伏特，而且，两者是背道而驰的── 一般任何质点分解都无此背道而驰的情形，这是质子分解才特有的情况。
这个学说定下了清晰的目标，成为世界各国物理学界追寻质子自然分解的实验方针。大家都从兹而知道要注意找寻的现象是什么了。
了解原则很容易，要实行却不是那么容易！
从上述的SU（5）理论的数学计算，每天在至少一千万立方吨的物质之内，才会有一粒质子寿满10的30次方年而自然分解。若想找到一个自然分解的质子，至少要用一年的时间，每天观察至少三千立方吨的物质！而且，必须小心分辨各种瞬息幻变的背景现象。
所谓背景现象之一，就是自然界的xx辐射线。这是难以彻底过滤清净的，很容易淆乱观察，甚至于“侦察仪”的构成质料也可能有一些会受到辐射而分解；隔离或绝缘设备的质料，也须作到{jd1}不受辐射线影响而分解，这些都是相当困难的设备。此外，还有从宇宙不断射来的宇宙辐射线，更是棘手的大问题──宇宙辐射线，射到地面来，在海面水平的高度，每一平方公尺的范围内，每一秒钟，就有一个辐射质点。从这样计算，那么，假如“侦察仪”是一万吨，它一年所受到宇宙辐射线质点的打击，就有10的12 次方（一万亿）个质点之多了，科学家必须把至少一亿兆的宇宙辐射线质点予以辨认及排除！
于是，为了减少宇宙线的影响，科学家必须把实验室建造在地底下深处，以厚厚的地层和特制的绝缘隔护层来过滤宇宙线。这些隔护层必须厚达数千公尺才可过滤宇宙线之中的牟子（Muon），但是也无法保证能xx滤清，恐怕总有些漏网的核子会穿过。
还有，{zd0}的问题，那就是“微中子”（Neutrion）。它们是无形无体的，虚无的一种能。没有任何一种已知的隔离过滤设备，可以挡得住“微中子”的透射及出入任何物质。虽然微中子很少与任何质点发生反应作用，但是在一千吨的实验物质之中，可能也会偶然与遇到宇宙线射来的微中子反应作用一次。
既然不可能xx过滤微中子，也不能预防，就只有细心去辨别孰是微中子作用，孰是质子自然分解，这也是相当困难的，必须由电子计算机来做分析判别。
微中子与质点互撞发生作用，微中子的运动量会将对方质点抛向前面。质子自然分解，射出的更小质点向相反方面进行，而其运动量是零。这是微中子作用与质子分解不同之处。因此，新设计的新侦察仪，必须能够记录各种事件发生的质点射向（过去的实验仪器未能做到此点，只是记录事件发生的能量，那是不够的。）
过去数十年的侦察仪设计有两大类── 一类是多层隔滤式，另一类是塞连戈夫水箱式（Cerenkov Water Tank）。多层隔滤式是建造很多多层的钢铁铁板，各层之间装设敏感的电子捕捉计算层，以记录及计算荷电点通过量；水箱式是一九三四年苏联物理学家塞连戈夫（Pavel A. Cerenkov）所设计的。原理是将荷电的质点光束射过透明的液体。其速度大约是光速的四分之三（在液体中通过的射线，速度被液体所阻，不可能达到在真空中的全光速）。这样的四分之三光速射线，以四十二度倾角射入水箱之内。水箱周围设有敏感的放大摄影管。当射入的辐射线内有发生质子自然分解或中子分解，各放大摄影管就会闪光，好象闪电一样，并且把情形摄录在磁带上，以供电脑分析。
塞连戈夫水箱式侦察仪的设备费用比较多层为轻，成为目前最多受采用的设计。不过，此一设计有缺点，就是很可能侦察不到中性荷电的辐射质点，尤其是不可能侦察得到微中子。不过，它能侦察得到某一些荷电中性的极微质点，例如“披子”（Pion）──披子含中性电，很快就分解。成为甘玛辐射线（Camma Ray）或高能的光子（Photon）。甘玛线也是荷电中性的，但他们能与一对电子及微质子发生反应作用，因而显示强烈的光流，故能被侦察出来。
塞连戈夫水箱式侦察仪有一个优点：水箱中的水，一部分是氢原子，其质子并未与其他质点发生复杂的核子连接关系，因此质子仍是自由的。若有分解，比较容易侦察得见。
从一九七九年开始，美国加州大学的艾尔文分校（Irvine），与密芝根大学，两大学俯的核子物理学家，和国立布鲁克希汶实验所，联合设立一个质子研究组，依各校的首字字母，简称IMB；从事根据塞连戈夫式水箱来设计一座更新的巨大侦察仪，这是当前全世界最巨大的一座。参与其事的核子物理学家，包括{dj1}的名流，如：加拿大的弗烈特?黎恩斯（Frederick Rhines）、洛西柯（Jj.MLosecco）、丹尼尔?辛克力（Daniel Sinclair）与“布所”的摩里斯?高尔哈拔（Maurice Goldhaber）等氏。
这座世界上空前巨大的水箱式侦察仪，高达六层大楼，深入地底下两千英尺，以求滤除每秒最少十万次射击地球的宇宙线。地点设在奥亥奥州克里夫兰市（Gleveland）附近的摩顿斯盐矿场（Morton Thiokol），由该矿业公司提供地层技术及负担一半工程费用。
一九八二年七月水箱完工，注满清水八千立方吨？装置了两千零四十八支放大摄影管（Photomuliplier）于水箱的上下四周，每一支管都有无寸直接的半球形镜头面队着水箱内，都是不透水的，用以实验的可能会有自然分解质子的物质，重达三千三百吨之多。
两千多支自动放大摄影管，每隔五十个万分之一妙（Nanosecond）就自动摄录那些通过水箱的辐射线情形──辐射线以四分之三光速射透十公尺的水，需要五十个万分之一秒钟时间──因此，各管可以摄影其全部过程无遗。电脑从录影分析就可以侦察是否有质子分解。
即使是深藏于两千英尺的地底下，过滤了大部分的宇宙辐射线，也还是有些漏网而射入侦察仪内水箱，会引起六百支放大摄影管反应；但是，自然分解的一粒牟子只引起二百五十管的反应摄影。因此，不难分辨出那一些事件是牟子引起的。也有些牟子射入时只射到水箱的一角，因而只引起三百支摄管的反应，这些就须又电脑来予以分析甄别。电脑把一切牟子辐射线甄除之后，剩下的“事件”就是有可能质子分解的了，称之为“除清的事件”（Contained Event）
“除清事件”也未必就全部是质子分解射线，因为往往会有微中子射进来。微中子是虚无体质的，没有任何物质可以阻挡它射透，它们一射进水箱内，很可能引起其它质点的反应作用，很容易被误认为是起源于清水内的现象，这就需要由电脑的精密分析辨别了。好在我们知道，微中子与物质的质点相撞时，射线的方向是朝着闹事的微中子。而质子分解时，各射线是四射各成相反方向。
不过，有时是很难鉴定的。在极罕见情形之下，微中子与质点的互撞，发生的射向，也可能会折向，角度相当的大。在有些情况中，分解的质子的各条背向射线会突然停止。这些特殊情况就很难判断了。假如清水中的一个独立氢质子分解，它的各射线角度就是成一百八十度背道而驰。但是清水中的氢质子，十居其九是氧的核子结合在一起的，因此氢质子分解后其背道而驰的力量角度也受到了影响而疲软。
经过电脑严密分析各除清事件之后，再次淘汰，{zh1}只剩下有限的可能是是质子分解事件。还要再经过更严密的分析。
上述的IMB研究所，在最近的两百零四天实验作业中，只发现一百六十九件“除清事件”，其中也还不能肯定有没有“可能的质子分解”事件，其中也还不能肯定有没有“可能的质子分解”事件。该研究所仍将继续实验下去。全世界物理学家都在注视这个实验，因为他们中大多数都认为质子自然分解，只是还没有人见到过而已。要目击及证实质子自然分解，乃是核子物理学家们梦寐以求的事。
一九八三年，欧洲核子研究所，由鲁比亚博士领导的实验，用反质子与质子互撞，引起质子的分解而析出微中子、W正负粒子、Z中性粒子等等。并因此一成就，而获得诺贝尔物理学奖（一九八四年）。该项实验的成功，更坚定了科学界的信心，更认为质子有可能自然分解再生的。上述的美国学府耗资以亿万计算，来从事于追寻质子的自然分解，应该不是徒劳无功的。相信只是时间问题，迟早总有{yt}会找到质子的自然分解。到那时，核子物理学家的各种理论，就会更加充实完整了。也将会从兹证实质子的自然寿命是不是10的30次方年？抑或更长？很多更前卫的核子物理学家认为质子的xx寿命当十倍此数。找到了质子自然分解之后，当能较能为肯定质子的天年，也从之而证实：当前宇宙是由一粒原始质子所大爆炸而发展的“统一学说”；更可证明质子是从空无一物的空虚所生成，所以科学家都在拭目注视此项实验。
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