希格斯玻色子

2012年，粒子物理學家宣布了希格斯玻色子的發現，這是重大成就。雖然當時幾乎沒有人明白希格斯玻色子是什么，但是很多人都非常興奮。《紐約時報》稱這是“科學進程可以提供給現代文明的最好例證”。沒錯，希格斯玻色子顯然比計算機、抽水馬桶和真人秀節目更好。

什么是希格斯玻色子？這里有個小測驗可以檢測你的知識水平。現在，試著做做這些題吧。你讀完這章后再測試第二遍，我們希望至少你的分數不降低。

（1）在成為一種粒子的名字之前，“希格斯玻色子”最容易讓人們想到以下哪一項？

A. 小朋友喜愛的電視節目小丑

B. 美國中情局最危險的特工代號

C. 《星球大戰》中天行者盧克（Luke Skywalker）的兒時好友

D. 《龍與地下城》中的角色

（2）判斷正誤：如果直接吃，希格斯玻色子比奇多火辣芝士脆條更容易上癮。

（3）判斷正誤：希格斯玻色子是一種粒子，由名叫希格斯（Higgs）和波色（Boson）的理論物理學家首次發現。

答案在腳注中，快去看看你答對了多少。

非常嚴肅地說，找到希格斯玻色子是科學的一項偉大勝利。這證實了一點：尋找規律的過程可以引導人們理解宇宙。

希格斯玻色子存在的想法來自對力傳遞粒子（光子、W玻色子和Z玻色子）的規律研究，以及對它們質量的研究。物理學家提出了問題：為什么光子沒有質量，W玻色子和Z玻色子的質量卻那么大？它們都是傳遞力的粒子。這根本說不通。

彼得·希格斯（Peter Higgs）和其他幾位粒子物理學家研究了好長一段時間，最終他們找到了一個自圓其說的辦法：再編出點東西。沒錯，就是這個意思。給方程添加一個粒子（希格斯玻色子）及其力場（希格斯場），然后把質量當作粒子的標簽（所以有些粒子的質量比其他粒子的大），這就能說通了。

我們大致解釋一下這個理論。

假設有一個彌漫在整個宇宙間的力場。這個力場能夠做一些其他力場做不了的事情：不是吸引或排斥任何東西，而是使粒子更難加速或減速。這個力場的效果等價于慣性質量帶來的效果。

粒子與這個力場的相互作用越多，它表現出來的慣性就越大，或者說它的質量就越大。更進一步說，一個粒子與這個力場的相互作用所產生的慣性就是這個粒子的質量。有些粒子會受到這個場的強烈影響，這意味著它們需要費很大勁才能加速或減速，這些粒子的質量大。其他粒子幾乎不受這個場的影響，所以它們能夠輕松地加速或減速，這些粒子幾乎沒有質量。這就是希格斯理論中的質量。

讓我們花點時間仔細思考一下。這既是一個打破常規的重要理論，也是一番沒意思的描述。

這是打破常規的重要理論，因為這里提供了另一種質量觀。這一點相當了不起。

但這很沒意思，因為一旦你相信質量是粒子的一種神秘標簽，而不是實實在在的東西，那么這個神秘的宇宙力場也無法幫你理解質量到底是什么。

事實上，這對解答最重要的問題并沒有任何幫助。為什么不同的物質粒子有不同的質量？希格斯理論給出的原因是，希格斯場對它們的影響不一樣。這個理論其實是把一個問題轉化成了另一個問題：為什么希格斯場對不同的物質粒子影響不同？

這個理論沒有告訴我們物質粒子的質量遵循什么規律。這好像是隨機的，它們好像也可以有完全不同的質量值。就算它們的質量都變了，這個理論也不會失效，現有的物理定律依然有用。當然，有些粒子變得更重或更輕時，其他事情會因此受到很大的影響，比如，組成昂貴的限量拿鐵的質子、中子和電子不一樣了（當然更普遍的影響關乎化學和生物）。但是根據當前的理論，物質粒子的質量就是隨意設定的參數，想取什么值就取什么值。

希格斯理論的確解釋了傳遞力的粒子為什么質量各不相同，卻沒有就物質粒子為什么質量不同給出一般的解釋。它沒有解釋為什么一部分粒子與希格斯場的作用很強。質量很有可能存在一種規律，但是我們一直沒有發現。我們的理論并不比原始人的理論復雜很多。奧克和古可通過枚舉解釋物質。我們最先進的宇宙理論不過是給物質粒子的質量派發了數字而已。

也許未來的科學家會寫下更簡潔的理論，在這個理論里，質量不再是任意的參數，而是更深層、更明了的總結。在未來科學家眼中，我們的理論或許非常可笑、非常無知。我們也無從得知。