上帝粒子發(fā)現(xiàn)之路：物理學家的夢魘

.#;第5頁上帝粒子發(fā)現(xiàn)之路：物理學家的夢魘中國自古有盤古開天辟地的傳說，說“天地渾沌如雞子，盤古生其中〞。后“天地開拓，陽清為天，陰濁為地〞。再后來盤古頭頂著天，腳踏著地，致使“天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈〞。過了一萬八千載，天空變得高而渺遠，大地也變得厚而廣闊。神話傳說往往是取材于生活，再由文學藝術的加工而成?？梢娫谀莻€刀耕火種的年代，人們就已經深深地感受到空氣的輕盈與大地的厚重。或許馳騁疆場的戰(zhàn)士對這種輕盈有著特別的感受，當他們騎著戰(zhàn)馬，踏著清風時，感覺萬事萬物連同自己的身體也變得輕飄飄的。西漢有一件藝術品馬踏飛燕，就曾惟妙惟肖地再現(xiàn)了這種奇特的感受?；蛟S登山的農夫對那種厚重有種獨到的理解，尤其是在一夫當關萬夫莫開的蜀道上，更感覺肩上之物有著生命不堪承受之重。也正是有了這么多切身的體會，先哲們才有了一個個普通的問題。為什么萬物輕重不一？為什么頭頂?shù)目諝怙@得輕盈，而腳下的大地讓人覺得厚重？但先哲們沒有想到，他們看似平常的問題實際上是異常深邃的。兩千多年前，無數(shù)哲學家終其一生也無法答復這些問題。先哲們更沒有想到，正是他們這一個個既普通又深邃的問題導致了后來科學的開展和人們認識的宏大飛躍。光陰流逝，物換星移，在兩千多年后的今天，仍然有一群瘋狂的學者試圖用自己的青春與熱情來答復這些問題。探究之路到了十七世紀，牛頓的發(fā)現(xiàn)使人們認識到：我們之所以覺得手上的東西沉甸甸的，是因為物體受到了地球的的引力。當人們要抑制地心引力將重物舉起時，就可以感知到它的重量。先哲們往往沒有想到，所謂“天空高而渺遠，大地厚重而廣闊〞，不是因為頭頂?shù)目諝馀c腳下的土地本身有著何種水火不容的性質，而是因為萬有引力賦予了它們不同的角色。牛頓還指出，物體間的引力正比于物體的質量，世界萬物在輕重上有宏大的差異，不過是因為它們有著不同的質量〔或密度〕罷了。艾薩克·牛頓正所謂一波未平，一波又起，牛頓解釋清楚了世間萬物為什么有輕重的差異，卻沒能解釋清楚世間萬物為什么會有質量的差異。在這一點上，牛頓比起他的支持者來說更加困惑。或許作為一個忠誠的信徒，牛頓更愿意相信是上帝創(chuàng)造這個世界時賦予了萬物不同的質量。但牛頓的后代有很多是無神論者，他們不愿承受物體的質量是上帝賦予它們的屬性。盡管對牛頓充滿敬意，但他們始終固執(zhí)地認為，存在一種簡單而優(yōu)美的解釋，它會告訴我們?yōu)槭裁词篱g萬物的質量會有不同。幸運的是，褻瀆神靈并沒有給這些后代們帶來災難，反而引導他們作出了更加瞠目結舌的發(fā)現(xiàn)。又經過了約250年的歲月，在二十世紀伊始，人們深化地意識到，我們身邊的空氣、土地、房屋甚至是生物體都不是不可分割的，也不是無限可分的，而是由有限多個非常微小的根本單元構成的。盡管當時的人們并不清楚這個根本的單元終究是什么，但這一發(fā)現(xiàn)還是讓很多年輕人喜出望外，這給予了年輕科學家一個解釋物體質量的全新的方式。他們相信，只要知道了物體所含的根本單元的數(shù)目和根本單元的質量，我們就能知道物體的質量。答案初現(xiàn)不知不覺，歷史的長河照舊流淌了兩千多年。兩千多年的苦苦思索和漫漫追尋，我們似乎找到了那個有關先哲樸素的問題的答案。隨著粒子物理學的飛速開展，經過好幾代學者孜孜不倦地奮斗，到了二十世紀六七十年代，科學家終于建立起一個粒子物理學的“標準模型〞，它是關于我們世界最小組成單元的理論。至此，我們終于可以答復那個困擾先哲已久的問題——為什么萬物有輕與重的差異。我們也可以答復近代困擾了許多大科學家的謎題——為什么物體的質量會有差異。通過理解世界的最小組成單元，我們一層層地揭開了罩在我們眼前的神秘面紗，理解到一個真實的世界。標準模型認為我們的世界由圖中粒子所組成“標準模型〞給出了組成世界的根本單元的信息，包括它們的種類、質量、電荷、自旋以及它們之間的互相作用。我們如今知道，宇宙萬物實際上由夸克和輕子組成，整個世界仿佛是一幅由夸克和輕子排成的復雜而精細的圖?！皹藴誓Ｐ通曋杏幸粋€“希格斯機制〞，它解釋了組成物質世界的夸克和輕子的質量問題。“標準模型〞中還預言有一種新的粒子，叫做希格斯玻色子。希格斯玻色子還有一個動聽的名字，叫做“上帝粒子〞。為什么人們將它稱之為“上帝粒子〞？我不清楚。我想，或許是因為“希格斯機制〞和希格斯玻色子解釋了根本粒子的質量，它們以一種簡單而樸素的方式解釋了這個豐富多彩的物質世界，解答了困擾了先哲們那么多年的一個個樸素的問題。分開了它們，我們就不會理解完好的世界。此時此刻，它儼然是一個全能的上帝，莊嚴地向世人宣告著自然世界運行的法那么。最后的尋覓在過去的三四十年里，利用我們先進的加速器和觀察設備，“標準模型〞預言的根本粒子被人們一個接一個發(fā)現(xiàn)，使得越來越多的人認為“標準模型〞和我們對世界的理解是正確的。但科學家在興奮之余仍然會不時地感到隱隱的陣痛，因為希格斯玻色子一直沒有被我們發(fā)現(xiàn)。由于能量太高，現(xiàn)有的絕大多數(shù)加速器都不可以探測到希格斯玻色子。盡管許多科學家殫精竭慮地尋找希格斯玻色子，它仍然像幽靈一樣存在于我們的視野之外。多少科學家因為希格斯玻色子而寢食難安，“上帝粒子〞儼然成了粒子物理學家的夢魘。它是一個嬌羞的姑娘，任你千呼萬喚，總是不肯露頭。這種神秘與“矜持〞，似乎正是“