燒錢的上帝粒子

蕭菡

原子核發現者、諾獎得主盧瑟福（Ernest Rutherford）曾說過：所有的科學，要么是物理學，要么是集郵。

這句名言幾乎就是現代粒子物理學家的致命傷——他們窮盡一生，只為發現一種新粒子，而后得以在物理學界獲得一席之地。美國物理學家加來道雄在《高維空間》一書中嘲諷道：標準模型不是物理學，它更像是集郵——僅僅憑借表面上的相似之處，就對那些不甚了解的物質進行歸類。

有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子，正是“標準模型”所缺失的神秘拼圖，因此也成為了量子理論的圣杯。

不能說標準模型是失敗的。相反，它太過成功了。過去我們曾以為物質的最小組成部分是原子，但后來人們發現了質子和中子。通過標準模型，物理學家終于意識到，微觀的世界由61種基本粒子構成——除了電子是為人熟知的，另有名稱各異的夸克，還有中微子、μ子、τ子、光子、膠子、W和Z玻色子……以及它們的反粒子。

絕大多數粒子是可以驗證的，歐洲核子研究中心（以下簡稱CERN）最引以為豪的就是大型強子對撞機（簡稱LHC），通過讓接近光速的質子流對撞，4個巨大的探測器記錄下撞擊過程中四散的碎片以及它們衰變的軌跡，同時尋找新粒子?；谶@樣的實驗，長篇累牘的數據支持著標準模型和背后的量子理論，以至于每次國際物理學會議都“像一枚批準它的橡皮圖章”。

加來道雄描繪說，在一次典型的物理學會議上，他留意到半數人昏昏欲睡，講演者卻一張張地展示圖片，喃喃細語，證明這些最新數據是如何符合標準模型。

過去的幾十年中，沒能誕生第二個愛因斯坦。誠然，提出一種全新的革命性理論，比通過實驗發現某個新粒子難太多。

燒錢無底洞

三年前我有幸去過CERN，那是2008年金融海嘯后不久。相比日內瓦滿街的雷諾與菲亞特，停在實驗室門口的定制版跑車和酷得冒煙的機車，徹底顛覆了我對傳統科學家的印象。帶我們參觀的年輕博士，領著美國的工資，住在物價低廉的意大利，日常工作不過是跟蹤著瑞士的研究。甚至有笑話說，光CERN就養活了地球上一半的物理學家。

在歐洲經濟遭遇重創的今天，拿出具體的研究成果顯得異常迫切。要知道，建造LHC不僅花了10年時間，更耗費了47.5億美元。

據歐洲媒體報道，LHC的運營經費每年高達10億美元。其中固然有一系列私人贊助商，如英特爾、IBM、甲骨文等科技巨子，但資金來源的大頭還是CERN。

2009年的數據顯示，德國、法國、意大利和西班牙為CERN的預算共同貢獻了55%，此外還有英國的14.7%，甚至泥菩薩過河的希臘也占了2%。

眾所周知，此輪歐債危機遭受重創的有希臘、西班牙，而意、法經濟預期變壞，英國陷入雙底衰退，歐洲主權國家對這種無底洞似的巨資投入意愿已經大大減弱。

拿納稅人的錢來開玩笑，已經讓各國議會壓力山大。早在2008年LHC啟動時，英國政府的首席科學顧問大衛·金就質疑，100億美元的預算難道沒有更好的用處——比如應對全球氣候劇變與疾病？

金融壓力讓類似的高成本項目如履薄冰。2011年，當美國伊利諾斯州費米實驗室的原子對撞機Tevatron在尋找希格斯粒子的道路上取得關鍵進展時，由于預算削減，不得不叫停。

然而，任何與LHC相關的物理學家都堅持說，每一個銅板都是值得的。即使現在還無法預言有什么實質性的益處，（就像當年法拉第被嘲笑“電有什么用”），但距近一個世紀以來最大的發現近在咫尺，實在沒理由放棄。

但在這波經濟危機中，CERN還是勒緊了腰帶——2010年已經把預算降至31.5億美元，彼時的調整卻不針對LHC。

7月4日，在CERN宣稱發現希格斯玻色子后，《福布斯》統計，尋找“上帝粒子”的總成本已高達132.5億美元?！缎l報》評論說，這一發現或將鼓舞歐洲的領導人繼續買單。

同時，一些市民卻認為是“徹頭徹尾地浪費時間、金錢和腦力”。試想，若LHC停機一天，所節省的電力幾乎就可以為CERN所在地日內瓦的所有住宅供電了。

互聯網上不少人猜疑新粒子的公布與CERN的資金壓力有關，但美國物理學家沃伊特（Peter Woit）表示CERN并沒有迫在眉睫的預算問題，“據我所知，他們的實驗項目中未來多年還能夠進行，僅僅是指維持LHC運行，而不是修建新設備或對LHC升級?！?/p>

最后，他說自己相信“（CERN）沒有為了資金而夸大希格斯玻色子的證據”。諷刺的是，在剛過去的6月，CERN顏面盡失地正式收回了去年9月“中微子超光速”的研究成果——急于求成的心態也許正是造成上述烏龍事件的原因之一。

勝利與悲傷

說到希格斯粒子本身，與CERN官方的樂觀相對應，老牌科學雜志《自然》以“物理學家發現了新粒子，但它是希格斯嗎？”為題，謹慎地談及這一發現：有一個很像希格斯粒子的新微粒出現了。

不夠和諧的是，ATLAS實驗室的當事人之一、物理學家穆雷（Bill Murray）說這種新粒子的衰變與理論預測的希格斯粒子還不盡相同——驗證它是不是希格斯玻色子的關鍵就在于其衰變后產生的粒子。末了，穆雷補充說，現在的數據還很初級。

如果這個粒子被證明真的存在，83歲的希格斯（Peter Higgs）將無可置疑地獲得那個遲遲不到的諾貝爾物理學獎。

如果愛因斯坦在世，他會為這一發現叫好嗎？

可能不會。因為，在愛因斯坦眼中，描述數十種夸克、輕子的標準模型——量子理論的基石，是丑陋的木頭，不是廣義相對論那樣簡明而具有美感的大理石；而物理學的至理，絕不是標準模型的完善，而是量子理論與引力的統一——哪怕希格斯玻色子可以完成標準模型的拼圖，但標準模型中甚至沒有引力的位置——在我們可見的世界里，引力往往比所謂的弱作用力、強作用力更直觀。

現代的另一位物理學天才斯蒂芬·霍金，也從沒瞧得上希格斯玻色子，他甚至公開打賭說找不到這種粒子（現在他已告訴BBC可能要輸掉100美元了）?；艚?，仍在研究超弦理論。

《大西洋月刊》報道說，很多物理學家都同意：希格斯玻色子的發現，將是物理學家的勝利，但對物理學來說卻是悲傷。