粒子物理学的赞诗
希格斯胜利了！
科学家可能已经找到难以侦测的玻色子。这是物理学的预见能力的胜利。
Dec 17th 2011 | from the print edition
物理学的把戏通常是就显而易见的事实问一个别人根本不会想提出的问题。从远古时期开始，苹果就是从上往下落到地上，但是天才的艾萨克•牛顿爵士却要问这是为什么。如果你足够聪明能找到答案，提出这样的问题显然是有益的。幸运的是，牛顿是个天才。
正是在这种精神力量的指引之下，约50年前，几个具有洞察力的物理学家提出了一个问题：质量是从哪里来的？正如苹果会从上往下落到地上一样，物体具有质量这一事实已经太司空见惯了，大多数人从来不会想到这一现象也需要一个正式的解释。但是彼得•希格斯（Peter Higgs）就是这么想的，那时他还是爱丁堡大学的一个年轻的研究员。当时具有同样疑问的还有另外五位科学家，只是这一偶然的出名机会却没有青睐他们。他们也具有解答难题必需的智慧。他们用铅笔在纸上草草写下几个方程式，得出的结果是一个预言。
研究员们的计算结果说明，基本粒子之所以具有质量，是因为它们和渗透于空间中的一个场相互作用，这个场之前还没有发现，后来它被命名为希格斯场（这并不是对于名誉竞赛中失败者的不敬）。技术上需要解释一个被称为“电弱对称性自发破缺（electroweak symmetry breaking）”的现象，它分离了自然中两种基本的力量：电磁力和弱核力。当这两种力被分离时，一些数学计算宣称还有一种粒子存在，这一被推断出来的粒子就是后来有名的玻色子。12月13日，科学家向世界宣布可能已经找到玻色子。
物理学家要求，能证实玻色子存在的证据应该非常可靠，其可靠程度到了在其他人类活动（包括科学研究）看来甚至有些荒谬的地步——实验结果错误的概率应该只有350万分之一。世界一流粒子物理实验室——欧洲原子核研究委员会（CERN）利用耗资二十多亿美元的大型强子对撞机（LHC）做了实验，得出的最新结果与物理学家们的要求十分接近——而这并非个例。让物理学家们兴奋的是他们从LHC的两个以截然不同的方式进行的实验中得到了基本完全一致的结果。从这一巧合看来，真正的玻色子非常可能已经被发现。
如果人们真的发现了玻色子，这将会成为一桩盛事——不仅仅在科学领域。尽管各个国家不再因为男人和少数女人带来了原子弹摧毁性的力量而在粒子物理的脚下惊恐万状瑟瑟发抖，物理学仍然能够通过另一种方式在人们心中产生敬畏，因为它揭示了支撑现实的基本真理
模型行为
希格斯玻色子的发现标志着粒子物理旧的一章的结束。难以侦测到的玻色子弥补了有名的物理标准模型（Standard Model）的缺陷。标准模型的解释建基于17种基本粒子和3种物理力量（尽管它不能描述第四种力量，即引力，引力在阿尔伯特•爱因斯坦的广义相对论中得到了解释）。更让人感兴趣的是，希格斯玻色子还翻开了物理学中新的一章。
物理学家计划将标准模型作为基础，研究一个更加宏伟壮丽的模型——超对称性（Supersymmetry）。这预示着还存在着另一套粒子，即目前已知粒子的质量更大的伙伴。这套粒子的质量会比已知粒子的大多少，取决于希格斯玻色子本身的质量。刚刚公布的结果显示，希格斯玻色子质量非常小，因此预测中的超对称粒子也可以在LHC中产生。
这一结果让CERN的科学家们松了一口气。如果希格斯玻色子被证明了比本周公布结果中的质量更大，那么科学家们已有的全套实验仪器都会变得毫无用处。而现在科学家们可以开始寻找超对称性的基本组成，看看是不是一样符合他们的预测。值得一提的是，在粒子物理和宇宙天体学的交叉领域，科学家们会努力寻找是否如数学计算显示的，存在最轻的超对称伙伴粒子是迄今为止神秘莫测的“暗物质”的基本组成。暗物质的引力使银河系聚集成团。
纯粹理性批判之一种
宇宙最为与众不同之处在于它的这种可预见性——人们可以写下几个描述已知事实的方程式，由已知推导出未知。牛顿由物体落向地球的行为推导出了行星运行机制。詹姆斯•克拉克•麦克斯韦（James Clerk Maxwell）的形成于19世纪的电磁学方程式，预言了无线电波的存在。当物体的运动速度接近光速时，物体之间将会如何作用？爱因斯坦对此提出疑问，得出了著名的方程E=mc{+2}，原子弹由此产生。正负电子平衡的理论引出了对科幻小说的主要描写对象——反物质的研究。
尤金•魏格纳（Eugene Wigner）是20世纪20年代以宣传对称性对于宇宙的重要性为己任的物理学家之一（他因此而成为超对称性的先驱），他将超对称性描述为“数学的非理性作用”。当然，并非所有此类的预言都会成为现实。但是，和其他领域中数学的事后解释的作用不同，数理物理学的预见性力量仍旧不同凡响。
有的人可能觉得如此强大的预见性中有上帝之手的力量。实际上，在头条新闻的作者之中，希格斯玻色子的“上帝粒子”之名广为人知（尽管在事实上，是一个编辑在删除污秽语言时，将某作者笔下的“这该死的粒子（that goddamn particle）”缩减成了“上帝粒子（the God particle）”）。而另一些人宁愿在敬畏之中仰望宇宙，他们怀疑宇宙的起源是一切皆为虚无之时的量子起伏。确实也存在数学计算来解释此种现象的发生。
尽管如此，以上两种人不仅仅要对宇宙心存敬畏，还应该尊敬那些已经呈现出宇宙部分奥秘并且仍在不断探索的男人和女人——他们所做的探索丝毫没有削弱宇宙的神秘感。所以，在这个人类社会的未来尤其不确定的时候，让我们举杯，对物理学强大的可预见性说声“圣诞快乐”！
感谢译者 蓝桔梗 点击此处阅读双语版
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