希格斯玻色子

2012年，粒子物理学家宣布了希格斯玻色子的发现，这是重大成就。虽然当时几乎没有人明白希格斯玻色子是什么，但是很多人都非常兴奋。《纽约时报》称这是“科学进程可以提供给现代文明的最好例证”。没错，希格斯玻色子显然比计算机、抽水马桶和真人秀节目更好。

什么是希格斯玻色子？这里有个小测验可以检测你的知识水平。现在，试着做做这些题吧。你读完这章后再测试第二遍，我们希望至少你的分数不降低。

（1）在成为一种粒子的名字之前，“希格斯玻色子”最容易让人们想到以下哪一项？

A. 小朋友喜爱的电视节目小丑

B. 美国中情局最危险的特工代号

C. 《星球大战》中天行者卢克（Luke Skywalker）的儿时好友

D. 《龙与地下城》中的角色

（2）判断正误：如果直接吃，希格斯玻色子比奇多火辣芝士脆条更容易上瘾。

（3）判断正误：希格斯玻色子是一种粒子，由名叫希格斯（Higgs）和波色（Boson）的理论物理学家首次发现。

答案在脚注中，快去看看你答对了多少。

非常严肃地说，找到希格斯玻色子是科学的一项伟大胜利。这证实了一点：寻找规律的过程可以引导人们理解宇宙。

希格斯玻色子存在的想法来自对力传递粒子（光子、W玻色子和Z玻色子）的规律研究，以及对它们质量的研究。物理学家提出了问题：为什么光子没有质量，W玻色子和Z玻色子的质量却那么大？它们都是传递力的粒子。这根本说不通。

彼得·希格斯（Peter Higgs）和其他几位粒子物理学家研究了好长一段时间，最终他们找到了一个自圆其说的办法：再编出点东西。没错，就是这个意思。给方程添加一个粒子（希格斯玻色子）及其力场（希格斯场），然后把质量当作粒子的标签（所以有些粒子的质量比其他粒子的大），这就能说通了。

我们大致解释一下这个理论。

假设有一个弥漫在整个宇宙间的力场。这个力场能够做一些其他力场做不了的事情：不是吸引或排斥任何东西，而是使粒子更难加速或减速。这个力场的效果等价于惯性质量带来的效果。

粒子与这个力场的相互作用越多，它表现出来的惯性就越大，或者说它的质量就越大。更进一步说，一个粒子与这个力场的相互作用所产生的惯性就是这个粒子的质量。有些粒子会受到这个场的强烈影响，这意味着它们需要费很大劲才能加速或减速，这些粒子的质量大。其他粒子几乎不受这个场的影响，所以它们能够轻松地加速或减速，这些粒子几乎没有质量。这就是希格斯理论中的质量。

让我们花点时间仔细思考一下。这既是一个打破常规的重要理论，也是一番没意思的描述。

这是打破常规的重要理论，因为这里提供了另一种质量观。这一点相当了不起。

但这很没意思，因为一旦你相信质量是粒子的一种神秘标签，而不是实实在在的东西，那么这个神秘的宇宙力场也无法帮你理解质量到底是什么。

事实上，这对解答最重要的问题并没有任何帮助。为什么不同的物质粒子有不同的质量？希格斯理论给出的原因是，希格斯场对它们的影响不一样。这个理论其实是把一个问题转化成了另一个问题：为什么希格斯场对不同的物质粒子影响不同？

这个理论没有告诉我们物质粒子的质量遵循什么规律。这好像是随机的，它们好像也可以有完全不同的质量值。就算它们的质量都变了，这个理论也不会失效，现有的物理定律依然有用。当然，有些粒子变得更重或更轻时，其他事情会因此受到很大的影响，比如，组成昂贵的限量拿铁的质子、中子和电子不一样了（当然更普遍的影响关乎化学和生物）。但是根据当前的理论，物质粒子的质量就是随意设定的参数，想取什么值就取什么值。

希格斯理论的确解释了传递力的粒子为什么质量各不相同，却没有就物质粒子为什么质量不同给出一般的解释。它没有解释为什么一部分粒子与希格斯场的作用很强。质量很有可能存在一种规律，但是我们一直没有发现。我们的理论并不比原始人的理论复杂很多。奥克和古可通过枚举解释物质。我们最先进的宇宙理论不过是给物质粒子的质量派发了数字而已。

也许未来的科学家会写下更简洁的理论，在这个理论里，质量不再是任意的参数，而是更深层、更明了的总结。在未来科学家眼中，我们的理论或许非常可笑、非常无知。我们也无从得知。