电子不存在大小,不存在形状,并且并非由任何东西制造而成。它是整个空间之中一种无法看见的场,忽然振动了一下。

就这么简单,也这么诡异。
你必定会对此嗤之以鼻,那便是:说的是什么呀?中学课本当中清晰画着,原子的中间存在一个原子核,外面有几个电子围绕着它进行转动,这跟微缩版本的太阳系毫无二致,为何到了你这里就不再是小球了呢?
的确,那张名为“太阳系原子图”的图,被绘制了长达一百年之久,差不多已然成为了我们对于原子的那种固有的印象,甚至就连好多科普书籍里面,都依旧还在使用它。

但我今天必须跟你说清楚:它是错的,从根上就错了,错得离谱。
一步一步地来,不要弄复杂的公式,别玩儿晦涩难懂的术语,只用大白话,彻底揭开电子的“真面目”。你不用担心听不懂,只要顺着我的思路前行,看完你就会发觉,电子这个物品,比你预想的更怪异、更奇妙,还更能颠覆认知,真是不得了。
要说的话,先从咱们最为熟知的地方开始。在中学的物理课当中,老师讲解原子结构之时,总会拿出那张堪称经典的示意图。其中,原子核被比作太阳,电子则如同行星一般,沿着固定不变的轨道绕着原子核转动,此种状态安稳有序、循规蹈矩。
我敢打赌,你现在脑子里浮现的,还是这个画面。

不过,我得跟你讲,这个画面,早在1926年的时候就已经被推翻,而从波尔提出那个“轨道模型”开始计算,这么多年到1926年,其实才仅仅过去了13年。
首先出现的那个显得不正常的地方贝语网校,乃是电子压根儿就不会顺着轨道去转动,它不存在轨道,自始至终,一直都不存在。
在当年,波尔提出了这样的观点,即电子会在固定的轨道上,出现跳来跳去的情况,实际上,这是为了对原子发光的现象作出解释,只是呢,这个模型存在着一个致命的缺陷,那就是,它没办法解释为何电子在轨道上进行运动的时候,不会去辐射能量,也不会逐渐慢慢靠近原子核,最终还会撞进原子核里面去。

依照经典电磁学的相关理念,在电子围绕原子核进行运动之际,其必定会持续地去辐射相应能量,在利用不了较为长久的时间情况之下就会出现“坠亡”现象,依此而言,原子切实不可能稳定地存在着,既然如此,我们人类也就切实不可能站在此处了。
直至海森堡以及薛定谔提出量子力学,此一困惑方才被解开,只不过答案更为具有颠覆性,电子于原子之中的状态,压根儿不是一个 “点”,而是一片 “概率云”。
什么是概率云?

简单来阐述吧,也就是永久无法真正明确电子当下所处的具体位置,唯有借助计算,才能够推导剖析出其在某一位置现身的可能性究竟有多大。
比如说,于原子的某一个区域当中,电子出现的概率为90%,另外一个区域则是10%,然而你永远都没办法准确无误地确定其位置,它如同一个“幽灵”,同时在原子内部的每一处角落存在着,又并非存在于任何一个确切的点上。
说不定你会认为这简直是胡言乱语,怎么会存在某物既处于这儿,又处于那儿呢?然而这恰恰就是量子世界所蕴含的规则,电子便是这般“肆意随性”。我们平常所讲的“电子处于某一位置”,实际上仅仅是它于那个位置现身的概率为最高,并非它实实在在地固定于该处。
电子竟然会“自己跟自己干涉”,这是第二个不对劲的地方,它比没有轨道更离谱。
1927年的时候,那戴维森以及革末共同做了一个实验,这个实验可是有着那种能够被载入物理学历史典籍的特质,它就是戴维森 - 革末实验。

这个实验具备着简单的特性,其操作流程为,将电子如同光那般,朝着一个晶格进行射送,此晶格等同于许许多多的细小缝隙,之后去观测屏幕上边所呈现出来的图案。
要是电子在我们脑海构想里是那种像“小球”一样的存在,那么当它从缝隙穿过之后,本应于屏幕之上形成跟缝隙相对应的亮斑——就如同往墙壁上去投掷乒乓球时,那墙壁这里仅仅会出现跟洞口相对应的印记。然而呀当前这个实验的最终结果却令每一位物理学家都大为震惊喽:屏幕之上所呈现出来的,是那种明暗相互交错排列的干涉条纹,就好像是两束水波彼此相互叠加之时,会出现波峰以及波谷的情形是一样的呵。
这可真是让人匪夷所思了:有那么一颗粒子,可是它怎么就会出现波那样的干涉现象?而干涉这种情况那可是波所特有的专属特性,分明惟有波才能够自己同自身产生干涉状况的。可以想到的唯一的一种解释便是这样的:电子在穿梭过缝隙之际,同时历经了所有存在可能性的缝,进而它自身同自身之间发生了干涉现象。
你没有听错,没错就是“同时经由全部缝隙”,这于我们所处的宏观世界当中,是决然不可能出现的情况,那便是你无法同时从家门的两道缝隙中穿行过往,并且也不可能同时现身于两个不同地方,然而在量子世界里,电子却能够达成这一点。
这也表明,电子压根就不是我们脑袋里所设想的那般“小球”。它的状态,仅仅能用一个扩散在整个空间范围里的波函数去描绘——它并非处于某一个特定的点,而是在一定程度上存在于每一个点。那个关于“小球绕核转”的表述,只是为了让我们这些普通民众能够更加容易地领会而已,实际上就是一种具有误导性的说法。
瞅见这儿,兴许你会发问:既然电子并非小球那般,那它是啥呢?会是波吗?然而它分明又能够展现出粒子的特性,像撞击屏幕时就会形成一个亮点呐。
别急,答案比你想象中更复杂。
倘若电子并非小球,那么我们将其进行放大,一次又一次地放大,如此这般,能够看到它的模样吗,它存有边界吗,它存在大小吗?
科学家们始终渴望弄明白这个问题,做了数不清的精密实验,尝试测量电子的大小。然而实验给予的答案世界没有物理学家,令物理学家们不胜其烦:当下最为精密的测量表明,若电子半径少于10⁻¹⁸米——此数字究竟有多微小?相对原子核而言小出一万倍!

也就是说,在全部实验精度范围以内,电子呈现出仿佛是那般一个不存在大小、不存在形状的“点”的样子。
听上去挺干净,挺简单的,没错吧?有那么一个不存在大小的点,它带有一个单位的负电荷,其质量为9.11×10⁻³¹千克,堪称完美。然而物理学家只要一思考就会头疼不已,为何呢?因为一个带有电荷的“点”,会引发一个致使的问题,那就是无穷大的自能。
咱们用通俗易懂的话来讲讲:你试着去想象一番,把一个电荷慢慢地、一点点地挤压,最终成为一个不存在大小的点。这个进行挤压的过程,是需要去做数量无穷多的功的,这是由于电荷之间存在着相互排斥的情况,你若要把它们挤压到达到一个点上,那就必须去克服大小为无穷大的斥力,进而付出数量为无穷大的能量。而依据爱因斯坦所提出的质能方程E=mc²,能量为无穷大的话,这就意味着质量也是无穷大的。
电子质量是我们实际测量所得,而测到的是一个确定的数值,且还是有限的,数值为9.11×10⁻³¹千克,根本不是无穷大。这就产生矛盾了,若电子真的是一个点,那么物理学将会彻底崩溃,所有的理论都会失效。
贯穿整个20世纪上半叶的时候,这个问题致使无数物理学家陷入寝食难安的状态,恰似一根刺,扎在了物理学的那种核心位置上。往后直到那时节,他们琢磨出了一个被称作“权宜之计”的办法,其名为“重整化”。
什么是重整化呢,简单来讲,就是运用一种系统的方式,将那些呈现为无穷大的数值给“减掉”,这就如同你在打扫房间时,把垃圾扫到地毯下面一样,尽管表面看上去是变得干净了,然而实际上垃圾依旧是存在的。重整化所做的事情就是如此这般,它把那些属于无穷大的、没办法被观测到的部分,在理论当中给“扣掉”。而剩余下来的有限部分,便是我们能够观测到的物理量,像电子的质量、电荷这样的。

这套方法工作得超乎寻常地好,用它算出的电子相关物理量,跟实验测量结果契合得极为出色。可它始终令物理学家不安,因其本质上是这么一种“自欺欺人”的操作——我们并未切实解决无穷大问题,仅仅是把它给隐藏了起来。
费曼在自己步入晚年之际,曾讲过一句极为实在的话语,重整化是将垃圾清扫到地毯下方去,这句话语揭示出了物理学家们的无奈之情,我们清楚这个方法存在着问题,然而我们却并不拥有更为优良的方法。
故而,答案实际上颇为尴尬:电子于实验里呈现得好似一个点,然而,表明“它是一个点”这一情况,在物理学范畴内实则是无法成立的。若要使其成立,我们需要一个更深层次的图像,一个能够真正阐释电子本质的理论。
这个理论,就是量子场论。

这个答案之所是这样,那缘故在于,在整个宇宙空间范围之内,存在着一种弥漫开来的东西,此种东西既没法看见,又没办法摸到,它被称作是“电子场”。
它在任何地方都存在,你头顶上方的空气当中有它,你桌子下方的地板当中有它,月球之上有它,宇宙边缘位置的真空里面同样有它。这个电子场呢,类似于一片没有边际的“海洋”,而我们所讲的“电子”,实际上就是这片海洋里的一道“波浪”。

说得更准确些,在某个位置,当电子场出现一种特定的量子振动,我们便将这种振动称作“一个电子”。
你是能够将电子场给想象成一碗水的,电子便是这碗水里边呈现的一个水波。水波并非是独立于水之外的物品,它仅仅是水的一种运动形式,同样的,电子也不是那独立于电子场之外的事物,它只是电子场的一种振动形式。没有水,就不会有水波产生,没有电子场,就不会形成有电子的。
这个图像,一下子就对一个困扰物理学家许久的问题做出了解释,物理学家困扰哪些问题呢,是为什么宇宙里所有的电子,都长得一模一样?
我们全都清楚,宇宙之中存在着数目无限的电子,据相关估计表明,整个宇宙范围内电子的数量大概是10⁸⁰个,然而不管你处于宇宙的哪一个角落,所寻觅到的电子,它们的电荷量、质量以及自旋情况,都是全然一样的,精确程度达到任何实验都无法检测出其中的差别。
先是假设电子是一个个独立制造出来的那种“小球”,接着思考凭什么能制造得如此整齐,然后又设想难道存在一个“电子工厂”,并且是按照同一个标准在进行批量生产,可这明显是不合理的呀。
但是,以量子场论的观点去看,这就极易解释了:它们压根都不是各自造出来的,它们全都是同一个电子场的不一样的激发,也就是同一个“海洋”当中不同的“波浪”。
有一种场,它仅能够产生某一种特定的振动,所以,由这些振动而出现的“电子”,自然而然地就长得完全一样。

宛如你于一碗水中,无论怎样去搅动,所生出的水波皆是同样的性质,都属水的振动,仅仅只会有着大小之分、强弱之别罢了。电子亦是此番情况,不论处于宇宙的哪一个角落,其皆为电子场的振动,故而性质全然相同。
提及至此,有个费曼年轻时所具的脑洞我无法不提及,他曾慎重思索过另外一种见解,也就是宇宙当中实际上仅有一个电子。
在时间当中来回穿梭的这个电子,当它向前运动际,它呈现为电子,而当它向后运动状况下,它便转变成了正电子(也就是电子对应的反物质),因而我们所目睹无数个电子,实际上全都是这唯一一个电子于不同时间点所形成的存在形式。
这个想法听起来很疯狂,但也很有想象力。
然而,该想法随后被摒弃了——乃是由于其没法阐释一个疑问:为何宇宙之中电子的数量,要远比正电子多许多呢?要是仅有一个电子往复穿梭,那么电子与正电子的数量理应是相等的,可实际情形并非如此。
尽管这个想法遭到了推翻,然而它也表明了一个问题,那就是物理学家们为了弄明白电子的本质,真的是什么样的奇特想法都敢于去尝试。
毕竟,电子属于这样一种东西,其确实怪诞得超出想象且极为奇特,要是不摆脱固有的常规思考模式给予的束缚,是绝对没有办法达成理解的。

并且,量子场论还给我们讲述了一件更为神奇的事儿:电子场并非仅仅能够产生电子,它还能够产生正电子。当电子场遭受足够强烈的激发时,就会同时生成一个电子与一个正电子,而这个过程,被称作“成对产生”;反过来说,一个电子跟一个正电子相遇,也会彼此湮灭,变回电子场的能量,此过程,叫做“成对湮灭”。
换句话讲,电子能够毫无缘由地冒出来,同样能够毫无踪迹地消失掉,它仅仅是电子场能量进行暂时呈现状的一种形式。这听闻起来是不是特别地有冲击力,极具颠覆性呢?然而,这恰恰就是在量子世界所遵循的规则呀,并且也是电子自身本质的其中一个重要方面哩。
当我们结束了关于电子的“场振动”本质的讨论之后,此际,我们则要去讲述一下电子的一个呈现出诡异特性的属性,那便是自旋。
中学课本当中的描述会提及,电子存在自旋这种现象,其情形如同地球围绕自身的轴进行自转那般。然而我得告知你,这实际上又是一种误导,电子的自旋,根本并非是所谓的“自转”,这个名称起得极不恰当,很是坑人。
什么是自旋?简单来说,电子的自旋是1/2。

听起来很简单,但它的含义,却颠覆了我们所有的日常认知。
关于自旋1/2,其含义是,电子需得旋转720度,方可回归到原本状态,要是仅旋转360度,它就会变为原来状态的“负值”,这意味着,它成了自身的“反面”。
如下这般奇妙的情景,可以充分发挥你的想象力:你手中稳稳地握着一支铅笔,然后将其进行360度的旋转操作,它就会精准无误地回归到原本的模样;然而,要是你手中拿着的是一个电子,将其旋转360度,它却出现了不同的样子,之后你必须再次把它旋转360度,也就是总共要旋转720度,它才能够变回最初的样子。
这处于我们的宏观世界当中,乃是绝对不会发生的事情,不论你转动何种东西,将其转动360度,它必定会回归至原来的状态,然而电子就是这般奇特,它并不依照宏观世界的规则行进。
更为诡异的是,电子存在自旋这种情况,并非是物理学家们将其人为地添加到理论之中的,而是数学推导迫使理论得出的,它是数学推导的结果!
1928年,狄拉克尝试着将量子力学与狭义相对论进行结合,他渴望得到一个契合相对论的电子方程。
他存在着一个坚持是,这个方程必然得是时间的一阶导数,这属于相对论性方程的一种内在要求,在此处我们无需深入探究,只要清楚晓得,狄拉克为了去满足这个要求,不得不将电子的状态,从一个单纯的数,转变为一个四元的对象,这种四元对象,后来被称作“旋量”。
狄拉克将这个方程列出来后,他自己都惊奇不已,这个方程居然自动预示了电子有自旋二分之一的情况,并且还预示了一种与电子电荷相反状况的粒子存在。
历经四年之后,那般带有正电荷的电子,被科学家给发现了,它被赋予了“正电子”这样的命名,而这可是有着人类发现先河意义的第一种反物质。

你思索一下这件事情究竟有多么神奇,人类仅仅是对一个方程提出符合相对论的要求,这个方程就硬是规定了电子非得旋转720度才能够回到原本的样子,并且还必定要有反物质存在。这并非是人类发现了自然的规律,而是数学强制性地让自然交露出了它的秘密。
物理学家们,对于自旋究竟是什么,到现在,也没办法,经由日常语言,将它讲述明白。
它并非确凿地存在于“自转”状态之中——要是电子实质上行进于自转动作里,那么它界面的速率将要超越光速,这与相对论相互抵触。因而,自旋系一种全然的量子特性,是空间于量子层级所许可的一种架构,它缺位宏观世界的对应事物,我们仅能够借由数学予以描绘,然而却不能够凭借眼睛目睹它,且无法借助日常经验去领会它。
物理学家们掌握了精确计算自旋所有效应的方法,像电子的自旋会生成磁矩,还会对电子在磁场里的运动造成影响,然而其本质究竟是什么,到现在依旧是个谜题。就如同我们晓得1+1=2,可不清楚为何1+1=2这般,我们明白电子有自旋1/2,却不晓得它为何是1/2。
继续。
假如你觉得,电子是电子场的一种纯粹不杂的振动形式的话,那可就简单地以为太天真。量子场论传达给我们的是一件更为奇特的事儿呀:你不管怎样都没办法观察到一个所谓只存本质的“裸”电子——换句话讲,你始终肯定看不见电子脱离外在表现的那“真实面貌”。
每一个电子的周边,都环绕着一层“云”,这是一层持续涌现又持续隐匿的“虚粒子”之云。这些虚粒子并非实际存在的粒子,故而称作“虚”粒子,它们是电子场与电磁场相互作用所产生的“临时粒子”。虚光子会从电子之上冒出来,随后又被电子吸回去。虚电子和虚正电子会在电子周围凭空冒出来,接着又瞬间湮灭,恰似一场不断演绎的“魔术”。

你可能会说:这不是想象出来的吗?怎么证明它存在?
当然能证明。
这云状的虚粒子,并非科学家所做的猜想,而是能够进行测量的,其会对电子与原子核间相互作用产生影响,还会对电子身处磁场里的行为造成影响。

比如说,电子的磁矩由于这层虚粒子云的存在,形成了一个微小的偏差,科学家们精确测量到了这个偏差,量子电动力学(量子场论的一个分支)也精确计算出了这个偏差。

这种“穿着衣服”的电子,物理学家们叫它“穿衣电子”。
我们平常所测量得出的全部电子性质,质量、电荷、磁矩,这些通通都是这个“穿衣电子”所具备的性质。而那个“裸”电子,倘若它确实是存在着的,那么它的参数,像质量、电荷,皆是会达到无穷大的程度,这便又一次回归到我们先前讲过的无穷大这一问题了。
那为什么我们能精确计算电子的性质呢?
还是靠重整化。
集中于那些不可观测的“裸电子”参数之上的是所有的无穷大,然而有限的、可测量的,且与实验结果吻合得非常好的,却是“穿衣电子”与“裸电子”之间的差值。
我再着重讲一回:如此一套方法,听起来好似在作弊,然而其运作得以好得出奇,根本让人没法子小瞧它。电子的磁矩,历经量子电动力学的运算以及实验测定,二者相契合的程度,精确到了小数点往后的第12位——这究竟具体是啥样的概念呢?这恰似你去测量地球的周长,最终产生的误差竟然不会超过一根头发丝的直径。这在人类全部的科学发展历程向来,属于最为精准的理论和实验达成的高度契合,绝无仅有。
我们构建了一个理论,并不知道其里的“裸电子”参数究竟所指何意,甚至不确定,‘裸电子到底存不存在,然而,其所给出的可观测到的预言,精准得十分夸张,当前物理学里面针对电子最为如实的表述为,它是一团始终带着“虚粒子外衣”现身,单独存在之际不能被界定的事物,我们能精确算出它所有的行为,却讲不出它“单独待着”时是何种模样。
是不是会让你觉得,这简直超乎想象,我们居然能够精准地去描述一个,我们没办法看清其真实面貌,也没办法界定它独处表现的某个事物。

然而这便是科学所具备的魅力之处,它并非在追求“绝对真理”,它仅仅是在追求“可预测、可验证”。只要存在一个理论能够精确地预测实验结果,那么它便是一个良好的理论,即便它的底层逻辑看上去极为诡异、极为不合理。
当你看到此处,或许就会觉得,有关电子的那些讲述,已然终止了可是实际上并非这样,仍旧存在一个极为关键的难题尚未得以化解世界没有物理学家,那个难题便是,电子所具备的质量,究竟源自何处呢?
之前我们讲过,电子的质量是9.11×10⁻³¹千克,该数值是经实验测量得出的。然而在标准模型里,也就是当下描述微观粒子最为成功的理论中,电子场本身不存在质量。要是仅有电子场,不存在其他任何事物,那么电子理应和光子一样,以光速进行运动,且不存在静止质量,即其质量应当是0。
那这个9.11×10⁻³¹千克的质量,到底是从哪里来的?
答案是:从希格斯场来。

希格斯场,是散布于整个宇宙空间的场,如同电子场那般,它处处都在。2012年时刻,科学家们于大型强子对撞机之中,最终直接证实了希格斯场的存在,此一发现也使得希格斯荣获 Nobel 物理学奖。
电子的质量,乃是电子场跟希格斯场相互作用所产生的成果。希格斯场到处都存在,电子于希格斯场里“穿行”之际,会遭受希格斯场的持续“拖拽”,好似你于水里行走,会受到水的阻力,从而走得比在陆地上要慢;电子于希格斯场中进行运动之时,会受到希格斯场的拖拽,致使速度变慢,这种“拖拽效应”,便呈现为我们所测量到的电子质量。
意思就是,电子的质量并非其自身所具有的属性,而是它与宇宙之间那种“耦合”所导致的,这种“耦合”乃是它与希格斯场相互作用后产生的结果。

要是我们将希格斯场给“关闭”掉,那么电子便会马上丧失质量,进而转变成像光子那样,以光速处于运动状态。
你或许未曾察觉到,这般看似简易的相互作用,对于我们的世界有着何等重要的意义。恰是由于电子具备质量,原子才能够稳定地存在着——要是电子不存在质量,它便会以光速脱离原子核,原子将会解体;原子一旦解体,就不会产生分子,不会有物质,不会有化学,不会有生物学,更不会有我们人类了。
整个物质世界中的我们物质世界,我们自身本身本身的身体,其实依赖于电子以及那十分微小的一点点耦合的希格斯场。要是这个耦合常数稍微朝着某方向改变一丢丢点点分量,电子的质量将会发生变化改变,原子的结构会出现变动变化的情况,我们所熟悉知晓的世界,就会遭到完全彻底程度至极的消失不见。
心里琢磨琢磨就会感到特别奇妙,其原因是我们能够得以存在,居然是源于电子跟一个在每处都有的“隐形场”产生了些许的相互作用。电子是那样微小的一个事物,却居然背负着整个物质世界的根基。
探讨到这个地步,我们已然将电子的本质剖析得相差无几了:它并非是小球,也不是个点;它乃是电子场进行振动展现出的存在方式;它存在着极为奇特的自旋现象,始终像是身着虚粒子所构成的外衣;它的质量源自于和希格斯场之间的相互作用所产生的结果。
但是,我得十分坦率地跟你讲,对于那电子,存在着一连串的问题,当前人类对此是绝对并无答案的。这些问题,令当代最为顶尖的物理学家感到困扰,同时它们也是物理学往后的研究方向。
首当其冲的一个问题是,为何电子所具备的电荷恰恰就是负一,质子所存在的电荷恰恰就是正一?

我们清楚的是,质子乃是由三个夸克所组成的,这三个夸克的电荷加起来之后,正好是+1,并且电子的电荷为-1,两者的绝对值是完全相等的,精确到任何形式的实验都测不出来差别。然而在标准模型当中,这全然是一种巧合——从理论层面来讲,电子和质子的电荷比值,是能够为任何数值的,不过在实验的角度出发,它却恰恰精确到负1和正1。
为什么会这样?
不存在任何理论能够对其作出解释,这仅仅是一个借助实验观测到的事实,如同有人向你发问,为何地球的半径刚好是6371公里,不存在缘由,就是这般巧合,然而物理学家们并不相信巧合,他们觉得,这背后必定存在更深层次的原因,只是我们尚未发觉。
第二个问题:为什么有三代轻子?
并非仅电子是唯一的轻子,除电子外,还有μ子以及τ子,它们的性质与电子全然一样,只是质量相差几百倍,举例来说,μ子的质量是电子质量的207倍, τ子的质量是电子质量的3477倍,物理学家将这三种粒子称作“三代轻子”。
关键问题出现了:自然界为何要弄出三份完全相同的轻子?它们彼此之间究竟存在怎样的关系?为何它们的质量层面的差异会这般巨大?这便是物理学领域里极为知名的“代问题”,直至如今都没有给出任何解答。恰似你拥有三个完全毫无二致的杯子,仅仅是在尺寸大小方面存在不同,你必定会不由自主地去发问:为何要制作三个?它们的大小为何会不一样?
第三个问题:电子真的是基本粒子吗?

现今的标准模型所持观点为,电子属于基本粒子,其不存在内部结构,无法再被划分成更为细小之物,然而这仅仅是一种假设。不存在任何一则实验证据能够证实电子是基本粒子,并且也不存在任何一种理论能够证实电子必定是基本粒子。
有些物理学家进行了猜想,他们猜想着电子或许是由更小的事物所组構而成的,那是一种被叫作“前子”的属于假想性质的结构组合。然而一直到当前这个时刻为止,并没有任何一项实验能够去检测出电子的内部结构状况,所有的实验均已然表明,电子是一个“点”,虽则此个“点”在物理学领域上并非是能够成立的。
第四个问题:电子的质量为什么恰好是这个数?
于标准模型当中,电子跟希格斯场的耦合常数,属于一个“自由参数”,这意味着,理论并不对它的数值做出预言,我们得借助实验测量获取它,之后填进理论里。整个标准模型,总共存在 19 个类似的自由参数,电子的质量便是其中的一个。
究竟为何这些参数呈现出这些数值呢,又为何电子质量切切实实恰好为9.11×10⁻³¹千克,而非其他数值呢,没有人能够知晓。这恰似一个密码锁,我们清楚密码内容是什么回事儿,但却不晓得为何是这样的密码。

存在各种猜想被物理学家们提出,目的在于解释这些问题,弦论表明电子是某种振动的弦,不同的振动方式对应不同的粒子,圈量子引力说指出电子是空间几何的离散结构,是空间本身的“碎片”,全息原理称电子可能是更低维空间里某种信息的编码,我们所看到的电子实际上是一个二维平面上的信息在三维空间里的投影。
诸多猜想均极为神奇,且极具想象力之风采,然而它们皆存在一个共有的问题,那便是未被实验予以验证。当下,这些通通仍旧仅仅是猜想,并非科学事实。
瞅见这儿,兴许你会觉着有点失意,诸多话语叙说过后,居然仍存在极大数量不明了的事情,不过这正是科学的实质所在,科学并非无所不能,其始终存有尚未可知的范畴,始终存有亟待探究的疑难。