元数 (5-2)

在粒子物理学中，基本粒子是组成物质最基本的单位。标准模型中涵盖了 61 种这样的基本粒子，并通过一系列数学模型模拟了这些基本粒子之间的相互作用。但目前，这一标准模型还无法解释全部粒子之间的相互作用，模型中对于引力的预测与现实并不相符。换句话说，实验中观测到的基本粒子间一些奇特的性质，还无法通过模型进行模拟。

图 | 粒子物理标准模型共 61 种基本粒子（图源：Wikipedia）

面对这个问题，在福瑞的导师读研究生的年代来说，科学家主要有两种想法。其中大多数的物理学家认为，这些无法解释的粒子性质可能是由于人们还未发现全部的基本粒子导致的。因此他们选择用对撞机积累更多的实验数据，并希望实验中出现更多的新粒子以让标准模型更具有预测力。

而另一些科学家则认为，或许是对粒子间相互作用的模拟出了问题，因而他们转向寻求用新的数学模型对这些粒子的相互作用进行模拟。1973 年，福瑞的导师宾夕法尼亚州立大学教授 Günaydin 与其导师 Feza Gürsey 曾发现，8 元数和把夸克（基本粒子的一种）约束在原子核内的强表面之间存在联系。虽然这一发现并没有引起什么的响应。

而几十年后，没有发现一种不属于标准模型的新粒子。而另一些科学家直觉相信，8 元数的奇特性质与古怪的标准模型之间不仅仅是巧合。

8元数真的能颠覆物理界吗？

8 元数的神秘美感继续吸引着那些特立独行的研究者，包括我们今天文章的主人公福瑞。

在此之前，也就是 2014 年，还是加拿大滑铁卢大学研究生的福瑞，开着租来的汽车一路向南，用 6 小时到达宾夕法尼亚州立大学，拜会物理学教授 Murat Günaydin。福瑞拓展了 Günaydin 教授在 40 年前所做却没有获得多大反响的成果，发现了数学和基本物理之间的新联系。

现在距离她拜访宾夕法尼亚大学已有 4 年。她还记得当年的场景：她努力尝试着向 Günaydin 教授解释自己基于 8 元数构建的一个强力和弱力模型，沟通的难度超过了她的想象。

这些研究都不是物理学研究的主流。Günaydin 建议福瑞找个其他的方向作为自己的博士研究方向，因为他根据自己的经验，认为 8 元数是一个太过困难的问题。

图 | 标准模型中粒子间相互作用

但是福瑞决心已定，她相信自己对于 8 元数的直觉。当时她告诉一位同事，如果自己的研究毫无结果，导致不能找到稳定的研究职位，那么她就带着自己的手风琴去新奥尔良街头卖艺，挣钱支持自己的物理研究。

不过，福瑞还是在剑桥大学找到了一个博士后职位。此后几年，她发表了一系列关于 8 元数和标准模型之间关系的研究，获得学术界高度重视。

罗格斯大学数学物理学家 Shadi Tahvildar-Zadeh 拜访福瑞之后表示，这些研究将该领域的知识边界推进了一大步。

当然，福瑞尚未对标准模型中的所有粒子和力构建出对应的 8 元数模型，此外，她也尚未尝试将引力包括进来。这是她模型目前还存在的最大问题。她强调，可能的思路太多，有些专家认为目前不足以判定什么思路更有成功希望。

伦敦帝国学院教授，弦论专家米切尔·杜夫（Michael Duff,）认为，福瑞做出了一些非常有趣的成果，这个方向值得继续发掘。当然，现在还不能确定，8 元数就是描述标准模型的最佳工具。

不过，如果 8 元数真的是这种最佳工具，这就意味着物理学领域的一场革命。

8元数和标准模型，天生绝配？

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