Porque aunque los electrones de la capa atómica y los quarks del núcleo son reales, no ocupan espacio y los aceleradores no pueden medir sus volúmenes. La verdadera forma de la materia es completamente diferente a la que experimentamos. Sus componentes no tienen una forma fija. Las partículas elementales no son bolitas, sino un estado energético. Son como repentinos destellos de fuego en el vacío.
Podemos imaginar estas partículas elementales como puntos dibujados por la punta de un lápiz muy fino en el espacio. Estos puntos se mueven constantemente, de un lado a otro. Y los objetos que percibimos como de carne y hueso son en realidad estos contornos errantes dibujados con lápices en el vacío, como los pequeños números de un cuaderno de dibujo que guían a los niños a conectar las líneas. Entre estos números danzantes se encuentran otras partículas, de modo que se forman las conexiones entre las distintas partes del átomo. Lo que se intercambia entre el núcleo atómico y los electrones en la capa atómica son fotones, las partículas elementales de la luz. Los fotones son cuerpos de energía pura que transmiten fuerza electromagnética.
El Sr. Feynman describió esta interacción entre diferentes partículas de manera muy vívida: Cuando un electrón libera energía, se produce un fotón. Este fotón ganará parte de la energía perdida por el electrón y luego el fotón se moverá hacia el núcleo y transferirá esta energía. Cuando el núcleo recibe esta energía, el fotón desaparece. Sin embargo, el propio núcleo atómico también libera energía, escupiendo un fotón y enviándolo al electrón. Mediante el intercambio mutuo de fotones, los núcleos atómicos y los electrones se conectan entre sí. Escenarios como éste se han traducido en cálculos habituales entre los físicos.
Mediante el intercambio de fotones, se forma una formación específica dentro de los átomos, similar al orden que surge inmediatamente cuando se patea la pelota en un campo de fútbol. Los equipos comenzarán a alinearse para crear el mejor patrón de pase posible. La acción de los fotones en los átomos es como una pelota de fútbol en un campo verde: determina el espaciamiento apropiado y la extensión espacial de todo el proceso de transmisión. También mantiene unidos los átomos mediante la acción de fuerzas electromagnéticas, creando nubes, gotas de agua y cristales. Son los fotones los que crean orden.
Como resultado, tenemos la ilusión de que vivimos en un mundo compuesto por varios objetos reales. Debido a que estas partículas, que en sí mismas no tienen forma ni volumen, están conectadas entre sí, el vacío tiene forma. Debido a la conexión entre estos objetos fantasmales y erráticos, sentimos que el martillo y nuestro pulgar son ambos tridimensionales. Además, esta conexión nos permite sentir dolor tras ser golpeado por un martillo. Dado que existen fuertes conexiones entre las partículas dentro del martillo y entre las partículas dentro de los dedos, el vacío en el martillo no puede penetrar fácilmente el vacío en el pulgar.
Como decía Einstein, cada pieza de energía tiene una masa correspondiente, por lo que estas partículas fantasmales interconectadas tienen masa. El más fuerte de estos enlaces se encuentra en el núcleo de un átomo. En el interior, algunos gluones van y vienen entre quarks, actuando en el núcleo como fotones que conectan el núcleo con los electrones. Durante la explosión de una bomba atómica, se libera parte de la enorme energía transportada por los gluones. Y cuando levantamos un objeto o golpeamos un objetivo con un martillo, la masa que sentimos es similar a la energía liberada cuando explota una bomba atómica. Pero esta energía, que sentimos como masa, no existe de forma natural. Sólo se produce cuando se establecen conexiones entre partículas.
Aunque la partícula en sí tiene masa, esta masa es mucho menor que la masa producida por la conexión anterior. Si todos los quarks y electrones que componen el martillo pudieran pesarse en una balanza, su masa combinada probablemente sólo representaría el nueve por ciento. Pero aunque las masas de estas partículas en el martillo son muy pequeñas, no se pueden subestimar. Porque esta pequeña proporción de masa es muy importante: es precisamente porque los quarks y los electrones tienen masa que pueden conectarse entre sí, es precisamente por su propia masa que estas partículas experimentan resistencia a la aceleración; De lo contrario, los quarks y los electrones sin masa se cruzarían a la velocidad de la luz y, en última instancia, no podrían formar átomos.
Pero ¿por qué las partículas sin volumen tienen masa? Los físicos han pasado décadas estudiando este problema. No fue hasta 2012 que este misterio se resolvió con la ayuda de un acelerador de partículas en Ginebra. El llamado vacío no es un vacío absoluto. En realidad, en este vacío hay algo llamado campo de Higgs, que lleva el nombre del físico escocés Higgs.
Las propiedades de las partículas en el campo de Higgs son diferentes de todo lo que conocemos. Pueden ser penetradas completamente por la luz, no tienen forma y no se pueden probar directamente, pero están en todas partes.
Podemos comparar el campo de Higgs con un enorme campo nevado. Cada vez que un peatón da un paso sobre el campo nevado debe sentir la resistencia que genera el campo nevado cuando sus piernas y pies se hunden en la nieve. Del mismo modo, el campo de Higgs dificulta el movimiento de las partículas. Ralentiza las partículas. Cuando los físicos de Ginebra anunciaron su descubrimiento al mundo, lo que apareció en las noticias no fue el descubrimiento del campo de Higgs, sino el descubrimiento del "bosón de Higgs". El bosón de Higgs es como un copo en la nieve: a diferencia del campo de Higgs, esta pequeña estructura se puede detectar en una extensión monótona. El CERN lo ha demostrado con éxito.
La investigación costó más de 10 mil millones de euros. La respuesta es sí. Al dominar las características de desintegración y las rutas de desintegración del bosón de Higgs, los investigadores finalmente lo descubrieron y confirmaron que la teoría de los teóricos de partículas era correcta. También demostraron que el campo invisible de Higgs es real. Se puede observar que aunque el interior de las partículas de materia está lleno de vacío, estas partículas aún pueden obtener su masa del campo de Higgs. Porque mientras los quarks o los electrones quieran moverse, tienen que atravesar el campo de nieve, y todo el campo de Higgs producirá resistencia a las partículas en movimiento y las ralentizará. Esta resistencia nos hará pensar que las partículas tienen masa, pero en. De hecho, lo que sentimos es el efecto viscoso del bosón de Higgs en el vacío.
Además, el bosón de Higgs también explica por qué el peso de todas las partículas no es exactamente el mismo: el campo de Higgs tiene una fuerte resistencia sobre algunas partículas y una pequeña resistencia sobre otras. Esto es como un esquiador que puede deslizarse rápidamente por el campo nevado, pero un excursionista con botas sólo puede caminar lentamente en la nieve hasta las rodillas, mientras que un pájaro volador puede pasar rápidamente sobre el campo nevado sin obstáculos. Los electrones son como esquiadores, los quarks son como excursionistas y los fotones son como pájaros en el cielo. Los electrones viajan muy rápido en el campo de Higgs, los quarks son relativamente lentos y los fotones pueden viajar sin obstáculos en el campo de Higgs. Por lo tanto, los electrones tienen una masa pequeña, los quarks tienen una masa grande y los fotones no tienen masa alguna. Pero es precisamente gracias a esta propiedad del campo de Higgs que es posible producir materia estable en el mundo. Sin embargo, el bosón de Higgs en sí no es materia, sino un producto del vacío.
Este peculiar campo de Higgs se formó durante las etapas de expansión y enfriamiento del universo tras el Big Bang. Antes de eso, el universo estaba a una temperatura inimaginablemente alta y el campo de Higgs parecía infinitamente suave y no produciría ninguna resistencia. Todas las partículas pueden volar a la velocidad de la luz, por lo que no tienen masa ni conexión entre sí. Cada partícula va sola. Pero así como el agua se convierte en copos de nieve y hielo a medida que se enfría, el campo de Higgs lentamente se vuelve viscoso. Después de esto, surgen diferencias entre partículas elementales basadas en las diferentes fuerzas de resistencia que el campo de Higgs ejerce sobre las diferentes partículas. Esta resistencia creada por el vacío se llama masa. Precisamente por la existencia de esta resistencia se producen en el universo diversas sustancias de diferentes formas. Son estos costosos experimentos los que nos dicen que nuestra existencia humana se beneficia de cambios sutiles en el vacío.
Entonces, ¿es este mundo real? Cualquiera que sea la respuesta final, la naturaleza del mundo es completamente diferente de lo que experimentamos. Vivimos en una "matriz". Sin embargo, las ilusiones que experimentamos no son creadas por las omnipotentes computadoras de las películas, sino que los propios humanos se ven obligados a crear las ilusiones a su alrededor para no perderse en este mundo complejo y confuso.
"¿Por qué existen las cosas y nada no?" No tiene sentido considerar una situación en la que nada existe. Porque en este caso la gente debe presuponer silenciosamente que lo que no existe realmente existe. Como tal, la definición en sí misma es contradictoria. La "nada" que lo abarca todo imaginada por Leibniz es como un universo custodiado por unicornios pero sin unicornios.
Así como la materia es completamente diferente de lo que imaginamos que es, nada es completamente diferente de lo que entendemos que es. La nada no es un estado de vacío absoluto, sino un estado invisible. Nada es una etapa que aún no ha comenzado, un espacio donde todo es posible. Todo lo que vivimos es un drama en este escenario: ordenado y fugaz.
A estas cosas ordenadas las llamamos martillo, pulgar, tierra, cielo, hombre y mujer.