“上帝粒子”背后，改变宇宙的i人科学家

宇宙中存在着一种无所不在的粒子，可以与物质反应、赋予质量，可以解释物理学基本力的存在，但人类无法发现——“上帝粒子”，即希格斯玻色子，曾引发物理学界长达50年的争议和探索。提出相关假说的彼得·希格斯（Peter Higgs）并不喜欢“上帝粒子”这一称呼，因为宗教在物理学中毫无作用，反而会误导普通群众，“这是个糟糕的玩笑”。希格斯不看电视、不用电子邮件，也没有手机，比起扬名立万，更喜欢低调地做学术。他最自豪的时刻，不是凭借对粒子物理学的贡献获得诺贝尔奖，而是最终见证了欧洲核子研究中心（CERN）发现希格斯玻色子的存在。这一发现补全了“粒子物理学标准模型”，改变了人类对宇宙运转的认知，并为未来几十年的物理学探索指明了方向。4月8日，希格斯去世，他曾任职的爱丁堡大学发表悼词，称他是一名“真正的天才科学家，他的远见和想象力丰富了我们对周围世界的认识”。“希格斯对现代物理学的贡献绝对是杰出的。”哥伦比亚波哥大ECCI大学物理学家和天文学家卢桑格拉·加西亚（LuzÁngelaGarcía）怀念道，“他远远走在了时代的前列。”

△物理学家彼得·希格斯与欧洲核子研究中心粒子物理实验室的大型强子对撞机。

“上帝粒子”

如果对物质进行无限切割，会得到什么？首先是分子或原子，然后是电子和原子核，再接着是质子和中子，最终，目前物理学能探索到的物质的最小构成单位，是夸克。在粒子物理学标准模型体系中，夸克就是最小最基本的粒子了，所有的物质粒子都有“质量”，但它们各不相同，甚至差距巨大——那么问题来了，这些基本粒子如何获得质量，质量又为何会不同？

20世纪60年代，希格斯提出了一个大胆的理论：宇宙中存在着人类未知的“希格斯场”，所有在宇宙中穿行的粒子都会和这个场进行反应。场和粒子反应需要一种玻色子充当“信使”，因此还存在着一种希格斯玻色子，它也是物质的质量之源，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中“游弋”，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。伦敦大学学院教授戴维·米勒（David Miller）曾做过一个精妙的比喻：粒子获得质量的过程就像一场鸡尾酒会，普通人无人理睬，而巨大的粒子就像撒切尔夫人，会不断被追随者包围，穿过会场就很费劲——与希格斯场的相互作用越强，粒子的质量也就越大。

△希格斯场和希格斯玻色子示意图。

希格斯玻色子理论的提出，不仅补全了粒子物理学标准模型，也解释了学界长期争议的“对称性破缺”难题——问题在于，这一猜想仅能停留在理论阶段，人类无法通过实验观测、测算，证实希格斯玻色子真的存在。由此，一场耗时近50年，牵动整个物理学界，花费无数，动用约13000名科学家和工程师的寻找工程开始了。2012年，欧洲核子研究中心最终通过大型强子对撞机，证实了希格斯玻色子的存在。在那一刻，身处会场的希格斯默默摘下眼镜，擦去眼泪。“我经历了漫长的等待。从一开始，我就想到，我可能无法在有生之年发现它。现在终于能松口气了。”

改变宇宙的害羞男人

希格斯玻色子被发现的那一天，希格斯没有留在会场开香槟庆贺，而是和挚友一同乘坐廉航回家，在回程的飞机上分享了一罐啤酒。他几乎一夜成名，在次年和弗朗索瓦·恩格勒（François Englert）一同获颁诺贝尔物理学奖，称他们“对我们理解物质起源做出了决定性贡献，是人类知识进步的一座丰碑”。当时，瑞典皇家科学院试图打电话通知，但由于他根本没有手机也不上网而受阻，只能在希格斯不知情的情况下颁奖。所以当希格斯外出吃了午饭，喝了啤酒，逛了艺术展，散步回家时，才被隔壁邻居拦住，告知他获得了诺贝尔物理学奖——当时离全世界得知这一消息，已过去了两个多小时。事实上，希格斯并不因这些荣誉而感到高兴，他甚至直言“希格斯玻色子毁了我的生活”，因为成名意味着“平静生活的结束”，“我不喜欢这些宣传，我喜欢与世隔绝工作，然后偶尔冒出一两个聪明的想法”。

△获颁诺贝尔物理学奖后，希格斯举起最爱的“伦敦骄傲”啤酒庆贺。

“谦卑”和“低调”是他一贯的风格。他于1929年出生于纽卡斯尔，父亲是英国广播公司（BBC）的音响工程师。他形容自己自学生时期就是个“闷葫芦”，“没人会说我什么，因为我有哮喘病，不能运动，所以心安理得当个‘书呆子’就是对我不能踢足球的补偿”。希格斯自小学习出色，除了物理，各科目都名列前茅——他求学时正值二战，物理老师们大多都去参战了，希格斯自然燃不起对物理的激情。一个偶然改变了他的态度：有一次参加晨会时，希格斯注意到保罗·狄拉克（Paul Dirac）的名字反复出现在学校荣誉墙上，他对此产生好奇，并试图了解这名学长的成就——最终，通过狄拉克，希格斯对理论物理学产生了浓厚的兴趣。他前往伦敦国王学院攻读理论物理，从事分子物理学研究，并最终转向粒子物理学领域，先后在伦敦大学学院、爱丁堡大学任职讲师，也是在这一时期提出了希格斯玻色子理论。

希格斯曾在接受采访时坦言，自己是一个十分低产的学者，所发表的学术论文不到10篇，“在当今的学术体系中，没有大学会聘用我”。在爱丁堡大学任职时，物理系会评估研究进展，每当部门要求希格斯罗列他近期所发表的论文时，他的回复都是“无”。在长达20多年的时间里，希格斯甚至没和校长说过话，如果不是有可能会被提名诺贝尔奖的传闻，学院很可能会解雇希格斯。直到1996年退休，他都一直游离在学界的种种变革之外。他也不认为粒子质量理论的进步都得益于希格斯玻色子理论，他甚至认为这一理论应该被称为“A.B.E.G.H.H.K.H理论”（指菲利普·安德森、罗伯特·布劳特、弗朗索瓦·恩格勒、杰拉德·古拉尼、卡尔·哈根、希格斯、汤姆·基布尔和赫拉尔杜斯·霍夫特）。爱丁堡大学的物理学家艾伦·沃克（Alan Walker）调侃希格斯过于谦虚：“你会遇到很多物理学家，他们会告诉你他们有多厉害。彼得从不会这么做。”

△希格斯（左）与弗朗索瓦·恩格勒特（中，Francois Englert）和罗尔夫·豪雅（右，Rolf Heuer）一同获颁2013年阿斯图里亚斯王储奖（Prince of Asturias Awards 2013）。

但谦虚并不会降低他在物理学界的地位。墨尔本大学物理学副教授、牛津大学客座讲师苏西·希（Suzie Sheehy）将希格斯比作“物理学领域温和的巨人”，“希格斯的故事给我们所有人上了一堂关于科学如何运作的重要一课：他是第一个指出科学不会在几年的时间尺度内发生的人。他告诉我们，需要确保对由好奇心驱动的研究提供长期支持，才能在理解宇宙方面取得突破”。欧洲核子研究中心实验高能物理学家尼玛·扎尔多什蒂（Nima Zardoshti）认为，关于希格斯玻色子还有许多问题需要探测，“希格斯已经并将在未来继续影响粒子物理学领域，他的故事可能是21世纪理论物理学最重要的成功故事”。