- 上帝粒子:諾獎大師寫給所有人的粒子物理趣史
- (美)利昂·萊德曼等
- 1760字
- 2023-12-21 17:58:04
序
在前往沃克西哈奇的路上,一種奇特的想法向我襲來……
這本1993年寫的書原本就基于一個錯誤的假定,現在再版,重寫一篇序言就顯得更為別扭了。雖然那個假定不關鍵,但仍是假定無疑。再說“上帝粒子”這一書名,本身有問題不說,它也基于那個錯誤的認識。
1993年,我認為科學世界面臨著一系列激動人心的新發現,這些發現將帶我們更加接近宇宙運行的規則,也讓我們更加了解宇宙運行基石的特性。我們在期待一種全新的儀器,即當時正在得州沃克西哈奇建設的超導超級對撞機(SSC),帶給我們豁然開朗的頓悟。那將是迄今為解答我們最深刻的問題而設計建造的最強大的粒子加速器,或者稱為“原子粉碎機”。但意想不到的事情發生了。
在講述這件事之前,讓我再說一下寫本書的動力,一種當時有效現在仍然有效的動力。《上帝粒子》是起始于公元前600年前后希臘殖民地米利都哲學家泰勒斯的粒子物理學史。泰勒斯自問,世間萬物是否能夠極本窮源到某種簡單的基本物質和包羅萬象的簡潔原理呢?今天,我們依然堅持泰勒斯及其追隨者的思路:相信終極簡潔。盡管2600年來的研究表明我們的宇宙表面上是非常復雜的,但我們仍堅持這一信仰。我們的歷史在創造“原子”(“小得看不見且不可分”)這一術語的德謨克利特那里短暫停留后,繼續穿越一個又一個世紀,進入對現代成就的探究中。進行探究的主角包括愛因斯坦、費米、費曼、蓋爾曼(Murray Gell-Mann)、格拉肖(Sheldon Glashow)、李政道、溫伯格(Steven Weinberg)、楊振寧以及其他許多粒子物理學家。盡管這里我只列了一些理論家的名字,但真正肩挑重擔的還是我的那些實驗家同行。
我認為,1993年我們有理由對有機會建立“終極理論”——我的同行溫伯格這樣稱它——持樂觀態度。19世紀末還只有一種可以稱作“原子”的基本粒子——電子——被發現并得到實驗證實,但在隨后的一個世紀里我們捕捉了其他的粒子:另外5種輕子(電子的“兄弟”),6種夸克,光子、W子、Z子等基本玻色子以及所有傳遞力的粒子——膠子。然而,還有一種重要粒子“逍遙法外”,那就是希格斯玻色子,一種將最終解釋許多物質謎團的粒子。SSC的主要任務就是找到希格斯玻色子。
面對未來,我們充滿希望。SSC的建設已完成了20%。這項工程的申請始于里根時期,建設始于1990年。當時我們都以為萬事大吉了,直到1993年國會終止了這項計劃。愛因斯坦說物理學家的工作是“讀懂上帝的思想”,但你怎樣才能讀懂美國議員的思想呢?阿爾伯特,你當時干活多么容易!停止SSC將省下來110億美元,用這筆錢可以支持一大堆其他物理實驗,可以消減貧困、治愈粉刺,并將帶給我們和平。(順便問一聲,結果怎么樣了?)可我離題了。
也有好消息。《上帝粒子》只是超前了。一種嶄新的機器即將誕生,那就是大型強子對撞機(LHC)。它的第一束粒子將在2007年到2008年射出,據宣傳它將找到希格斯粒子、發現超對稱(資料是這么說的!),并將探索1993年那個黑色日期以來提出的不說是瘋狂也稱得上驚世駭俗的一些概念。這樣看來我還是比原來自認的聰明一些,畢竟只是在錯誤的時間出了書而已。這臺新機器的周圍將不再是友善的沃克西哈奇居民,它位于瑞士日內瓦,那里沒有這么多美味的牛排店,但多了芝士火鍋,而且名字也容易拼寫了。LHC要探索的目標之一就是“多維度空間”,一個讓通常冷漠的理論物理學家興奮得不能自已的概念。在我們上下、左右、前后的三維空間(x-y-z)基礎上加入隱藏的更多維度將揭示我們置身和游樂其中的一種新宇宙。這不僅非常有助于支撐激動人心的萬物理論(TOE),而且還將如實驗家亨利·弗里希(Henry Frisch)所言,“幫我們找到所有那些丟失的襪子”。
至于本書的題目“上帝粒子”,我的合作者迪克·泰雷西同意擔當其咎(算我“賄賂”他吧)。有一次在演講過程中我開玩笑提了這個詞,結果他給記住了,而且還用它做了暫定書名。“別擔心,”他說,“沒有哪家出版社在最終定稿時會采用暫定名的。”余下的就是歷史了。結果書名得罪了兩種人:那些信奉上帝的人,以及那些不信上帝的人。處于中間的人倒是樂于接受。
但我們堅持用這個名字。物理學界一些人也已經開始使用這個詞了,《洛杉磯時報》和《基督教科學箴言報》都將希格斯玻色子稱作“上帝粒子”。這些讓我們想入非非,覺得快要出影視版了。這次我們終于就要發現希格斯粒子了,迄今在我們眼皮底下深藏不露的更加簡潔、更為美麗的宇宙也將露出端倪了。有關這些描述盡見于書中。
我跟您撒謊了嗎?
利昂·萊德曼
2006年