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霍金打赌认栽希格斯 上帝粒子之谜为何仍难揭开

http://www.kexue.com 2013-07-05 10:21:23 科技日报  发表评论


上帝粒子之谜为何难揭晓?

  霍金常赌常败。本来希格斯粒子一事这么多年没苗头,他是想拿来翻盘的,但在去年的这个时间,他认栽了,随后也很大方的请诺贝尔奖评委会关注一下彼得-希格斯。

  2012年的7月4日,希格斯粒子出现的新证据搅动了物理学界。如今一年过去,有人操心起物理学的未来命运;有人依然对新粒子持怀疑及否定态度。在欧核中心(CERN)那边,支持这种亚原子粒子存在的证据正不断增加中。

  但到了研究小组成员嘴里,说法几乎没变化。3日物理学家组织网文章援引CERN一位成员的话称:“现在毫无疑问的确定我们多了一枚新粒子,玻色子的一种。但还要再证明它是否就是人们苦苦寻觅的希格斯玻色子。”

  爱好物理的网友纳闷道,这怎么还不如去年发布会上来的确定呢。当时CERN主任还对媒体称,如以一个外行人的角度,他们已经发现希格斯玻色子了。

  一年的日子里,物理学家们也分析了铺天盖地的信息,数据总量是发现那时的2.5倍。今年3月,CERN小组已对外宣布,新粒子至少有两点“希格斯特征”:一是自旋为零;二是处于低能正宇称态。而且其表现恰如预期,让人越看越觉得它就是一直所企盼的结果。

  但为何至今不敢绝对肯定地说,这个具备了希格斯粒子“五脏六腑”的新丁,就是那个答案呢?

  因为其中有一些数据的疑点和观点的交锋仍待解决。

  数据中不符合期望的值,不久前被判断为不具有影响整体结果的意义。但学派间的争论就没那么容易解决了。传统理论派认为,标准模型的希格斯玻色子是唯一的,只有一个;而诸如弦理论等新锐派提出,这个数字最少也应当是5。

  目前CERN搜集到的所有证据都在为“唯一论”提供有力的支持。但不管是多有话语权的实验室还是多么高瞻远瞩的物理学家,都不可能为上帝粒子的唯一性下定论,因为始终有可能存在其他超出强子对撞机乃至人类认知能力的粒子存在。

  亦因此,科学家敢于将新粒子存在的证据拿到即将在斯德哥尔摩召开的欧洲物理学会会议上发布,但一致认为要彻底证明新粒子的身份,更庞大的数据才是硬道理。

  我们在此必须先赞赏CERN对待科学的严谨(忘了他们和意大利人闹的中微子超光速吧)。只是事态也在走向悲观,新粒子身份的悬念怕是没有揭晓的一天了,它最后成了“两分法悖论”里那个走也走不到终点的路人。

  这些科学上的新突破,像是只为了解答“脑子出问题的人才会考虑”的艰涩理论,技术的进步则在为此提供帮助。但理论是不能被证明的——或者说,我们永远不能肯定是否找到了100%正确的理论。就算标准模型因希格斯粒子的确认而趋于完美,那它也仅描述了组成宇宙所有物质的5%而已——常规物质在宇宙中所占的比重。

  不过,科学上虽永远无法证明某些事物是正确的,却可以进行相反的论证。其方法只有一个,不断减去那无穷的可能性。然后只要它在数学上是协调的、和人们一直以来的观察是一致的,那么它就有权力给一个长期争论的命题划上休止符。

  也不用被此蛊惑的忧心起物理学的未来命运了。量子力学奠基人玻恩曾对一群科学家说:“尽我所知,物理学将在6个月内完结。”说话时是上世纪20年代末。

  其实,如我等一般人眼中,上帝粒子这项物理学界“30年甚至40年间最大的发现”,最好有朝一日能变得像地球围着太阳转那样清楚明白,或者哪怕像天圆地方说一样荒谬也行——但恐怕,只有时间才是此事唯一的裁决者。

  背景链接:

  希格斯玻色子,因其难以寻觅又极为重要,也被称为“上帝粒子”。它是一种由物理学家彼得-希格斯于1964年首次提出的行迹诡秘的粒子。被认为在大爆炸后宇宙冷却之时,赋予了物质“质量”的属性。在它被预言之前,标准模型有一个致命缺陷——它所演绎出的世界里没有质量,而当其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量,这也是标准模型62种基本粒子中最后一块基石。

  希格斯玻色子无法直接观测到,但能通过观测到某种粒子衰变之后产生的光子等其他粒子,反推这些光子会不会对撞机中粒子碰撞产生的希格斯玻色子衰变出来的。于是,自2008年起,依照彼得·希格斯本人以及其他重要学者的理论,全世界数以千计的物理学家们以欧核中心的大型强子对撞机为工具,花费三年多时间进行了捕捉上帝粒子的浩大工程。经过对撞机的能级不断调整以及数据经验的累积,在2012年7月4日,研究小组宣布发现了一种与希格斯理论描述高度一致的基本粒子。此被誉为现代物理学的最重要时刻之一,是人们理解自然的一个里程碑。

  而著名科学家霍金此前一直对这种粒子不怎么“感冒”,甚至愿意打赌100美金说它不存在。不过,在2012年BBC的采访中,霍金说:看来我是输了这100块钱。

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