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 “上帝粒子”误导诺贝尔奖两难  

2012-08-08 16:27:53|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   ■沈致远
  7月4日,欧洲联合核子中心宣布关于希格斯粒子的最新发现,在全世界引起轰动。媒体称希格斯粒子为“上帝粒子”,源出1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼的一本书,书名原为《上帝诅咒的粒子》(Goddamned Particle),出版商不同意,作者不得已改为《上帝粒子》(God Particle)。粒子为何被上帝诅咒?“上帝粒子”如何误导?诺贝尔奖为何两难?容我从头道来。
  《易经》“阴阳说”和古希腊“原子论”均为探求万物本源,但仅限于哲学思辨。其在科学上的探索始于19世纪发现分子,20世纪物理学突飞猛进,逐步深入到原子、原子核以及更深一层的基本粒子。总其大成者“标准模型”是一个很成功的理论,不仅包括已知的粒子,还正确地预测了当时尚未发现的粒子,其理论值与实验结果吻合度极高,有的误差竟小于一千亿分之一!被称为有史以来最准确的理论。
  标准模型存在一个问题:原始的基本粒子均无质量,这显然与事实不符。20世纪60年代初,爱丁堡大学希格斯等人提出假说:真空中存在一种无处不在的“希格斯场”,对基本粒子运动产生阻力,相当于赋予质量。作一粗浅比方:水中行船,水对船有阻力;大船所受阻力大相当于大质量,小船所受阻力小相当于小质量。此说不失为一家之言,但假说需要实验证明才能成为理论。根据物理学规则,有场必有其粒子。场好比水,粒子好比水中激起的波浪和旋涡。与希格斯场对应的就是希格斯粒子。标准模型包含的粒子均已被发现,希格斯粒子是唯一缺席者,有人将之比喻为石拱桥(标准模型)的拱心石。
  发现粒子不易,发现希格斯粒子更难。为寻找希格斯粒子,物理学家殚思竭虑费尽心机。寻找基本粒子需要高能加速器,参加寻找希格斯粒子的有美国费米实验室和欧洲联合核子中心。前者的“太电子伏加速器”于1983年投入运行,2011年8月因缺乏经费而关闭;后者的“大型强子对撞器”(简称LHC),于2008年投入运行至今。LHC最初是专为寻找希格斯粒子而建造的,耗资75亿欧元。早在1980年,美国为寻找希格斯粒子,计划投资44亿美元(后增加到120亿美元)建造“超导超级对撞器”,因施工管理不善被迫停工,前期工程已耗资20亿美元。
  加速器只是产生粒子,发现粒子靠检测器。这好比:加速器招来一大群各式各样的鸟,各自在检测器中留下影子。“伤心桥下春波绿,曾是惊鸿照影来。”(陆游《沈园》)“惊鸿一瞥”看到的只是影子,是否就是要找的“惊鸿”(希格斯粒子),需要另行识别。困难在于,所有粒子在检测器中留影的总强度大于希格斯粒子留影一百亿倍!在这一百亿分之一的影子中识别希格斯粒子,好比在大海中找绣花针。这就不难理解:几十年来希格斯粒子一直未现身,LHC的实验团队拥有五百多位科学家,另有几千位科学家通过电脑联网参与识别希格斯粒子。如此劳师动众旷日持久,且花费天文数字资金,难怪上帝要“诅咒”。
  必须指出:7月4日欧洲联合核子中心宣布发现的,是一个有点像希格斯粒子的“玻色子”,还不能肯定是希格斯粒子。玻色子好比候鸟,希格斯粒子好比鸿雁,候鸟包括鸿雁并不等同于鸿雁,还有燕子黄鹂杜鹃等也是候鸟。有道是“千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”(白居易《琵琶行》)。尚需LHC做后续实验,方能睹其真容——究竟是不是希格斯粒子。
  全世界各种媒体围绕“上帝粒子”大做文章,以假乱真,读者被误导。始作俑者是那本书的出版商,意在借上帝之名吸引读者以获取厚利。“上帝粒子”带有神秘色彩,正中意在哗众取宠者下怀。有的报道失实:“发现了上帝粒子。”实际上发现的只是有点像希格斯粒子。有的报道危言耸听:“如无上帝粒子,无质量的基本粒子会以光速飞散,宇宙万物就不存在。”希格斯等人提出的只是一种假说,至少还有两种假说也能为基本粒子提供质量,即使“上帝粒子”不存在,天也不会塌下来。有的报道匪夷所思:“上帝粒子创造宇宙万物!”这显然是“上帝创世”之翻版,误导读者,莫此为甚!标准模型虽然很成功,但也存在一些根本性缺点。即使希格斯粒子找到了,标准模型大功告成,也无法解释宇宙万物,遑论创造宇宙万物。顺便提一下:可能解释宇宙万物的是“统一场论”,俗称“万物之理”,物理学家正在探索中。
  媒体的大肆渲染,导致形成一股“上帝粒子”热潮,被误导的人们纷纷议论:何时获颁诺贝尔奖?哪些人会得诺贝尔奖?这就引出了诺贝尔奖之两难。
  一难是:“上帝粒子”热潮铺天盖地而来,许多人以为今年诺贝尔物理学奖非此发现莫属。诺贝尔科学奖(包括物理学奖、化学奖、生理学或医学奖三种)的传统是:以实验为准,谨慎为上。自1901年开始颁奖以来,科学奖项都要等实验结果经过独立验证确认无误后才颁发。如在今年十月诺贝尔物理学奖发表以前,LHC后续实验还不能确认发现的是希格斯粒子,贸然为之颁奖,违反百年传统;不颁奖,热情期待的公众会感到失望。最理想的是,十月以前希格斯粒子得到确认,颁奖名正言顺,皆大欢喜。
  二难是:如LHC后续实验确认发现的是希格斯粒子,应颁奖给哪些人?根据诺贝尔科学奖尊重实验的传统,负责LHC两个检测器的实验物理学家可各选一位,难在其余的人选。诺贝尔奖规定:只颁给活着的人,单项奖获得者不超过三人。提出希格斯场的除希格斯外还有五位,其中有些人比希格斯提得更早,最早提出的那位已经去世。既然如此,为什么以希格斯命名呢?原来希格斯粒子是他首先提出的。如前所述:有场必有其粒子,在已提出场的基础上提出粒子顺理成章,以希格斯命名多少带有偶然因素。英国的《新科学家》曾建议将希格斯粒子改名,以六位姓氏之第一个字母按论文发表先后为序。但约定俗成已久,要改也难。诺贝尔奖评奖委员会比较可能的做法是:让希格斯与如前所述的两位获奖人一起获奖。这样做对其余五位有欠公允,作为一种补偿,可在颁奖声明中说明他们的贡献。这只是我个人的猜测,究竟如何要等到颁奖时才知道。
  真正的科学家志在探求真理,淡泊名利,是不在乎得奖的。五位中的一位在记者问谁应该得奖时,回答得好:“我很幸运,不必为诺贝尔奖作决定。”
  

 

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