「天使粒子」(Majorana費米子)的物理含義和哲學含義是什麼?

請尊重原題主的問題。


費米子是服從費米狄拉克統計的粒子,遵守泡利不相容原理。通俗的說,一大堆全同的費米子共處一室時,任意兩個費米子不能共享一塊地方。與之相對的是玻色子,服從玻色愛因斯坦統計,全同的兩個玻色子可以處在相同的量子態上。玻色子相當於早期EA的FIFA里的球員:

(邪惡網圖,侵刪)

而費米子則相當於實況里的球員,簡直猶如一坨坨的剛體。

費米子和玻色子本來是針對基本粒子的,比如之前發現的「上帝粒子」就是玻色子,光子是玻色子,膠子是玻色子;而夸克和輕子(電子、中微子等等)是費米子。很多中外新聞里提到的那個找了好幾十年沒找到的馬約拉納費米子,實際上說的是作為基本粒子的費米子。

不同尺度的物理學經常互相借用彼此的概念。比如微觀粒子的「軌道」、「自旋」等概念就是借來的概念。同樣的,凝聚態物理中的「粒子」,也是借來的概念。

比方說,一千多人本來幾乎隨機的分布在各個小區、寫字樓、街道,但當他們上了同一趟火車之後,儘管他們在不同車廂,不同座位,有的睡覺,有的看書,還有熊孩子在車廂里跑來跑去,但是如果僅僅考慮他們在數百乃至數千公里的尺度上的運動,考慮他們沿途的吃喝拉撒,其實可以將這一千多人近似考慮成一個體重幾十噸的巨人。這就差不多是凝聚態物理中「粒子」的概念了。

所以這次發現的「天使粒子」,跟之前發現的「上帝粒子」,根本就不在一個上下文里。這次發現的並非基本粒子,而是一種借用「粒子」之名,描述的一種符合特定統計的激發態。這裡面並不涉及任何未知的基本粒子,也不涉及任何未知的基本相互作用,而是複雜系統中的已知基本粒子(電子)在已知基本相互作用(電磁力)下表現出來的新的集體狀態。

為啥物理學上的發現非要有哲學含義?

私貨吐槽,移步專欄:

一些不怎麼清真的吐槽


物理有N子。

其一曰高能君,自以為手握屠龍刀,心高氣傲。

然而,龍呢?

其一曰凝聚君,日殺一豬,產量頗豐。

是日,凝聚君偶得一獸,其貌甚偉,世人皆賀其屠得真龍。

高能君欲辯無言,既然肉已上桌,先塞他兩口。

特么的,真香!

幫你們看不懂的總結一下:

哪來那麼多龍,

五花肉才是生活的本質!

(本狀態不清真)

(非專業人員,借理論所某同行的友圈抖個機靈)


不知道誰起的天使粒子這名字,莫名其妙的……

滿足Majorana條件的費米子就是Majorana費米子。

在哲學上沒意義。


沒哲學意義


不是大神。

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東方西方哲學家都認為,人類似乎生活在一個充滿正反對立的世界:

有正數必有負數,有存款必有負債,有陰必有陽,有善必有惡,有天使必有惡魔。

1928年,偉大的理論物理學家狄拉克(Dirac)作出驚人的預言:宇宙中每一個基本費米粒子必然有相對應的反粒子。

根據愛因斯坦E = mc2的質能公式,當一個費米子遇上它的反粒子,它們會相互湮滅,從而使兩個粒子的質量消失

並轉化為能量。

從此以後,宇宙中有粒子必有其反粒子被認為是絕對真理。

然而,會不會存在一類沒有反粒子的粒子,或者說正反同體的粒子?

1937年,義大利理論物理學家埃托雷?馬約拉那(Ettore Majorana)在他的論文中猜測有這樣神奇的粒子存在,

即我們今天所稱的馬約拉那費米子。

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張首晟將這一新發現的手性馬約拉那費米子命名為「天使粒子」,

這個名字來源於丹?布朗的小說及其電影《天使與魔鬼》。「

這部作品描述了正反粒子湮滅爆炸的場景。過去我們認為有粒子必有其反粒子,

正如有天使必有魔鬼。但今天,我們找到了一個沒有反粒子的粒子,一個只有天使,

沒有魔鬼的完美世界。」張首晟說。

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量子世界本質上是平行的,一個量子粒子能夠同時穿過兩個狹縫。因此,量子計算機能夠進行高度並行的計算,

遠比經典計算機有效。

以算術問題為例,如果給出一個很大的數字,

問這個數字能否拆成兩個數字的乘積,

那麼經典計算機只能用窮舉法逐一嘗試整除計算,

而量子計算機可以在一瞬間同時完成所有可能項的測算。

(通常情況下,量子比特只能放在一個傳統粒子內儲存,容易被干擾。但如今,天使粒子的發現提供了一種絕妙的可能性:一個量子比特能夠被拆成兩半,存儲在兩個距離十分遙遠的馬約拉那費米子上。」 基於天使粒子的存儲比較穩定 )

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發現馬約拉那費米子是繼發現「上帝」粒子(希格斯波色子)、中微子、引力子之後的又一里程碑發現,
不僅具有重大的理論意義,而且具有重要的潛在應用價值:讓量子計算成為現實。

以上內容均摘自 新浪網

https://tech.sina.cn/d/bk/2017-07-21/detail-ifyihmmm7879453.d.html



我不認同「物理學上的發現沒有必要的哲學上含義」這一觀點。雖然我只是一個高中生,秉著對中國古典哲學的崇敬,第一次肥著膽兒獻醜了 ————————————不知道為什麼知乎都想用的分割線———————————————— 首先我認為哲學對於物理也好化學也好生物也好這些「科學」都是有指導作用的。我們只能思考到我們能思考到的東西。只有在思想上更近一步才能在科技上有所突破,要麼科技推動思想,要麼思想推動科技。所以,我不認可把科學與哲學分開。現在很多人談東西,不知道為什麼都要談「分」,分開來認知我覺得不免有些片面。 ——————————為了不偏題我用我的認知來回答世界一下樓主的問題哈_(:з」∠)_———————————————————————— 我算是比較早聽說天使粒子這個新聞的,當時網上有各種不確定性的介紹理解,我當時看到網路消息是這麼說的(用我自己的記憶與理解簡單概括一下):華人科學家發現「天使粒子」,為什麼叫天使粒子呢,因為距現有的理論認為每一個粒子都存在它的反粒子,而天使粒子沒有,發現它的科學家因為《天使與惡魔》這部電影的啟發認為這是一個只存在天使沒有惡魔的「世界」(好像是這麼說的,歡迎改正)。我當時真的很震驚,這完全推翻了我的世界觀,因為不久之前我還跟我媽說這個世界都是相輔相成的,有光就有暗,有生就有死。我當時大量的去找資料,終於看到了一句話:「天使粒子是它自己的反粒子。」於是我越發不舒服了,因為我得強迫症折磨我,讓我無法接受這個名字,這個名字明顯有問題啊。天使只是單純的一面,而「天使粒子」更像是正反同體啊!不過我只能安慰我自己,男性體內有雌性激素不也叫男的嗎?所以我不得不說,哲學對於科學還是很重要的,一個名字得有多大的歧義啊。我本來是想了一大堆關於這個粒子的啰啰嗦嗦哲學含義解析。打了這麼多字,突然想到一句話:矛盾是對立統一的。_(:з」∠)_ 雖然文科生的我不太懂物理,但是根據媒體的解釋像不像一樣東西……


物理含義參見wikipedia

哲學對物理是沒用的,因此物理學家沒有賦予它任何哲學屬性。


天使粒子。。。。是不是還要搞什麼,惡魔粒子?耶穌粒子,波塞冬粒子。。。媒體為了炒作也是不遺餘力。。。。。


非高能物理專業, @ZX Huo 的答案基本概括了Majorana費米子的物理定義。

這裡,回答一下「哲學意義」。

答案一句話:只有哲學家才會給Majorana費米子套上哲學意義。

然後引用另一句話:科學需要哲學,但不需要哲學家。

物理學界並非為了某個預定的哲學意義而開展與Majorana費米子相關的實驗。這裡需要注意的是"有意義"和"有哲學意義"不等價。

哲學總被形容為領導、指引科學的發展,所以似乎科學發展的動機應屬於哲學。但,哲學界慣有的做法是見科學發展歷程中有何有意義的理論產物,就將其歸入哲學層面,形成哲學引領科學,解釋萬物的表象。

哲學至多在一定程度上領導科學,這種程度在科學發展初期是較強的,而隨著科學的成熟,這種程度會減弱。

在哲學界叫囂「數學有本質缺陷」,「數學滅亡」的時候,需要注意,如果讓科學界必須在數學和哲學間二選一,或許(這裡僅推測,畢竟這種局面並未發生)沒有幾個科學家會選擇哲學。


天使粒子目前的定義是,這種粒子的反粒子是其自身。這就有許多性質。比如它首先是全同粒子,就是說兩個粒子是一模一樣的。其次他們彼此是反粒子,就是說他們在特定條件下成對出現,也可以成對消失。我們可以把它用在量子計算中。

量子計算就是,把我們的宏觀信息翻譯成粒子的力學量,比如角動量,動量。然後通過粒子運動。再把力學量轉化成宏觀信息。由於全同性,兩個粒子的信息是相反的,由於自反性,兩個粒子可以同時產生,也可以同時消失。前者能應用在信息傳遞,就是保持運算的參數,後者能應用在信息轉化,就是做四則運算。

當然,理論和現實還是有差距的。距離可控地運行這種黑科技,我們還有很長的道路走。


我很蒙蔽。有正就必須有負這種事情屬於不可知論,無法證明。簡單的說,如果有人自稱發現了一個沒有正負屬性的粒子(這個屬性具體被定義為:正負物質接觸後湮滅成為能量),那他是怎麼知道這個粒子的負屬性粒子不存在的?他怎麼可能確定不存在與此粒子接觸會一起湮滅的粒子?難道他能把所有的物質都試一遍嗎?所以他是沒有辦法證明這一點的。

而?人民日報?的報道中說:「在尋找「天使粒子」的過程中,張首晟領導的理論團隊!預言!了通過怎樣的實驗平台能夠找到馬約拉納費米子,哪些實驗信號能夠作為證據。」又說:「按照理論團隊預言,研究人員搭建了一個將普通超導體薄膜置於量子反常霍爾效應薄膜(即磁性拓撲絕緣體)之上的混合器件。施加低強度外磁場後,研究人員測量到了半整數量子平台,這成為手性馬約拉納費米子存在的實驗證據。」這完全是在扯淡。自己預言現象然後自己搭建實驗找證據?逗我呢?

不過這是?人民日報?的問題。正確的打開方式應該是:當假設此種粒子存在時,套用某些理論可以推知在某種特定條件下會出現某種現象,而這種現象又具有特定條件下的特異性,那麼則可認為假設成立。

我相信大多數讀者的注意力會被預言兩個字吸引,會莫名的感覺好牛逼。其實不過是噱頭。

科學這種東西被一幫自稱為科學家的信徒把持著,所以大眾無法省略那些單位公式鬼畫符而直白的了解其中的真諦。不過說到哲學,邏輯我還是有的,所以可以簡單地扯一扯。

質量和能量是可以相互轉化的。如果物質是冰那能量大約可以類比為水,本質上是同一個東西,只不過形態變了(其變化的本質的其實僅僅是我們的觀感不同罷了)。那麼反物質其實就是水蒸氣。當冰遇上水蒸汽大家就都變成了水,就是這樣。

好了,現在我們很容易發現這樣一個極端:「因為水在零度到一百度之間呈現液態,那麼有沒有一種物質在五到二百五十度之間呈現液態呢?而這個極端就是:『有沒有一種物質在負無窮到正無窮度之間呈現液態呢?』」如果有,那就是說它其實一直是液態,又或者說它的狀態及可以是液態也可以說固態也可以說氣態。

而所謂的天使粒子根本就不是粒子,它就是能量本身,是正好介於能量和物質之間的一種狀態罷了。如果非說它是粒子,那它也並不只是雌雄同體這麼簡單,它也一定隨時可以成為能量,湮滅掉。

而?人民日報?文中對實驗的描述也沒有體現出任何特異性(研究人員搭建了一個將普通超導體薄膜置於量子反常霍爾效應薄膜(即磁性拓撲絕緣體)之上的混合器件。施加低強度外磁場後,研究人員測量到了半整數量子平台,這成為手性馬約拉納費米子存在的實驗證據。)似乎隨便找超導體薄膜量子反常霍爾效應薄膜來就可以驗證天使的存在。這也就意味著天使是普遍存在的。於是問題的難點就變成了如何界定天使,如何分離天使以及如何使用天使。

研究量子的教授其實和煉丹修仙的道士已經沒有多大的區別了。跟你說能長生不老,快拿錢來我去煉丹。僅僅是看到了一個間接現象就已經開始吹未來的發展應用,就不怕牛皮吹破了?


看完大部分主流網站的報道後,我默默地重新翻開了丹布朗的《天使與魔鬼》……


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