這個最神秘粒子的命名承載了許多美國物理學家的怨念
諾貝爾獎得主、英國理論物理學家彼得希格斯在2024 年4 月8 日去世,享年94 歲。他畢生最著名的成就,是預言了理論物理標準模型裡至關重要的粒子和它的作用機制。正是憑藉這一貢獻,他獲得了2013 年諾貝爾物理學獎。這種粒子在物理學內部就叫做希格斯玻色子,但在大眾媒體裡有一個更加響亮得多的外號——「上帝粒子」。
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圖源:愛丁堡大學官網
這粒子怎麼就「上帝」了呢?是說它是“上帝創造的”,還是說它在物理學的地位相當於“上帝”?
都不是。實際上它和上帝的字面和比喻義都沒有關係。
科學界裡差勁的名字很多,但如果讓科學家來投票最差名詞,上帝粒子這個名字很有可能會拿到第一名。
為什麼科學界不喜歡「上帝粒子」這個名稱?
上帝粒子這個名稱第一次出現,是物理學家利昂·萊德曼的科普書《上帝粒子》。
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不過在書裡他說,這個名字並非自己本意,本來想叫它「遭天害的」(goddamn)粒子,因為它給物理學家帶來了大麻煩,但因為出版方強烈反對,要求截短為「上帝」(god)粒子,他也只能同意。
對於這個新名字,他倒也強行提供了一個解釋:在《舊約·創世紀》第十一章裡有一個神話,說原本所有人類的語言是共通的,但後來因為人類想要修一座通天塔,惹怒了上帝,所以上帝變亂了他們的語言,讓人類彼此無法溝通,這就是巴別塔的神話(巴別就是「混亂」或「迷惑」的意思)。
萊德曼說,希格斯粒子說不定是上帝他老人家弄出來令人困惑的東西。
他甚至在書裡把這神話套在希格斯子上給仿寫了一遍,把對撞機比喻為通往宇宙奧秘的當代巴別塔。
這解釋很明顯是強詞奪理的事後補救。在宗教神話裡,上帝幹過的事情變多了。再者說,如果非要用這個典故,也是叫「巴別粒子」比較適合。
但總而言之,他就這麼叫了。這名字也就傳開了。
在科學界內部,沒幾個人喜歡上帝粒子這個名字。
雖然取名字誇張在科學裡並不罕見,但名字不但誇張得離譜,也「誇」錯了方向。
希格斯玻色子當然和任何宗教裡的神靈都沒有關係,但也無法解決理論物理的所有問題,甚至和宇宙的根本起源都沒有多大關係,總之在各種意義上都和上帝不沾邊。
希格斯本身是無神論者,很不喜歡這個名字,認為它可能會冒犯別人。
研究希格斯玻色子的物理學家基本上也一致反對這個名字。物理學家們一再提議要改個新名,但這個名字原本就是大眾媒體而非物理學界內部在用,這些建議也只能是泥牛入海。
所以這到底是誰的鍋子呢?有些觀點把責任全推給出版社,認為這個糟糕的名字和物理學家無關。
但其實,考慮到當時的歷史背景,萊德曼同意採取這個名字的時候幾乎肯定是有動機的。
《上帝粒子》一書誕生的背景
《上帝粒子》一書不僅是在科普當時尚未發現的希格斯玻色子,也大力吹捧了粒子加速器在基礎物理學中的作用,而萊德曼本人力推的加速器——超導超級對撞機,那年正面臨「生死關頭」。
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萊德曼攝於費米實驗室。圖片來源:public domain
當時,萊德曼是費米實驗室的第二任主任。他的前任是物理學家羅伯特·威爾森。
當年,威爾遜在為實驗室尋求經費建造粒子加速器的時候,曾經接受原子委員會質疑。
當一位議員問他“這個加速器和國家安全之間是否有何關聯”時,威爾遜留下了一句著名回答:“它和保衛國家沒有任何直接關係,除了讓這個國家變得更值得保衛。”
這句話令當時的物理學界士氣大振,詢證會也能順利通過。 1969 年10 月3 日加速器動工,威爾森親手鏟起了第一鏟土。
不過,那已經是過去的事了。威爾遜本人已經在1978 年抗議經費削減而辭職。
萊德曼隨後接手實驗室,他想盡辦法把原來的加速器升級到了1 兆電子伏(因而更名為兆電子伏加速器),但要進一步突破,還需從頭建造新的加速器。
1984 年,雄心勃勃的超導超級對撞機在萊德曼的力推之下上馬,預計全長87 千米,抵達40 兆電子伏的超高能量。如果希格斯子存在,這台對撞機幾乎肯定能找到它的身影。
時間來到1993 年。超導超級對撞機依然只是德州荒野地下一條長22 公里的坑道,但錢已經花掉了20 億。
那時候,蘇聯已經解體,國會失去了冷戰的鞭策,政府債務突破兩千億美元,而新總統柯林頓對於前任上馬的計畫並不太熱心。
其他領域科學家也提出了質疑,另一個重要計畫國際太空站也嚴重超支,看來只能二選一了。歐洲人的經費留給了自己的大型強子對撞機(LHC)。
此外,在原定要討論超導超級對撞機經費合作的美日貿易峰會上,老布什突發腸胃炎,吐在了日本首相宮澤喜一的衣服上並當場昏倒,後續討論被迫取消。
萊德曼的《上帝粒子》一書,正是誕生在這樣的脈絡中。他希望靠這本書喚起大眾對高能物理領域的注意——或許可以藉此影響國會政策,挽救他的心血。原定的名稱「遭天害的粒子」本來也是一個極為「標題黨」的名字,換成上帝粒子雖然大大誇張了,但恐怕並沒有違反萊德曼的本意。
然而,他失敗了。
書出版的同年3 月,紐約時報報道稱,加速器的預計開支已經成長到了80 億美元。 6 月,非營利組織發布的報告認為對撞機經費有嚴重的管理不當問題。 10 月19 日,眾議院拒絕了後續經費。 30 日,總統簽署了項目取消的法案。
在歐洲,大型強子對撞機於1998 年動工,2008 年建成,並以超導超級對撞機六分之一的能量,在2012 年發現了希格斯玻色子本尊。
當年威爾遜所建造的費米實驗室加速器,因各種原因於2011 年停止運作。
如今,美國仍在運作的粒子加速器只剩下紐約布魯海文的相對論性重離子加速器一台。
目前,全世界尚未出現任何對撞機能抵達超導超級對撞機預定的能量等級。
在這個意義上,也可以說上帝粒子的命名並非偶然。
這個名字注定會非常糟糕,因為它承載了不少美國粒子物理學家的怨恨。
萊德曼夢想的巴別塔還是倒塌了,美國最終選擇了拋棄超級對撞機,但這究竟意味著有限的經費投入到了產出更多的領域,還是意味著原本能改變世界的發現就此夭折了呢?
這個問題,只能留給時間回答了。