英国物理学家彼得·希格斯（1929.5.29～2024.4.8）。‍
导读：
“后标准模型”时代，粒子物理学的出路在哪里？
江才健 | 撰文
上个月，英国物理学家希格斯(Peter Higgs)以95高龄去世，他去世的一个象征意义，就是在高能物理中传颂甚久的所谓“希格斯机制”，虽说在2012年得到了所谓的实验证据，也在2013年得到当前科学界依然重视的诺贝尔奖，但是对于物理基础粒子物理的发展来说，这个“希格斯机制”可以说已经翻页了。
如果回顾近代物理科学的发展，一般认为主导的大方向，可以归之为实证与化约。实证方法让近代科学在一个人控的因果条件中，建立起所谓的客观实证性，这种超越时空的客观性，给近代科学的实证性带来的优势，其实超越了它本质上的意义，科学实证性带来的重复可征性，与近代科学知识的强大应用性，一体两面的让近代科学享有了一种主导人类认知的权威地位。
受到其上溯希腊自然哲学传统的影响，化约论一直是近代科学思想的一个重要传承内涵，古希腊追寻物质最小结构的原子，正是近代科学千百年以降，虽说有左支右绌，却万变不离其宗的化约论思维的根源。近代物理科学在19到20世纪的跃迁式发展，其实也是受到一种化约论思维的主导以至。19到20世纪之交，马赫(Ernest March)和波兹曼(Ludwig Boltzmann)著名的原子真实存在辩论，可以说是近代物理化约论思辩反思的一个例子，虽说原子真实存在的科学辩论，已经殆无疑义，但是其哲学辩论并没有尘埃落定。
20世纪量子力学的伟大成就，让近代物理具备了解释比原子更微观小粒子的能力，正是近代科学在化约论方向上的一大胜利，物理学家因此信心漫溢，想要以一个更大的理论架构，来解释由化约论观点所描摹的宇宙物质结构，这个宇宙物质结构的大理论架构，叫做“标准模型”，而“希格斯机制”是“标准模型”中，最后被确定而镶嵌上去的一个部分，“希格斯机制”一方面似乎补全了“标准模型”，另一方面也窒息了“标准模型”进一步透视宇宙物质结构的出路。
“标准模型”所讨论与解释的宇宙物质结构，包括了近代物理认知到的四种作用力之中的三种，也就是电磁作用力，弱作用力和强作用力，但是近代物理最早认知到的重力作用力，却不在其中。虽然如此，在过去超过半个世纪，“标准模型”一直是近代物理的基本粒子物理思想研究与实验探究的核心，除了19世纪已经知道的电磁作用力，这个理论模型也解释了20世纪发现，主导原子核分裂的弱作用力，以及使得物质稳定结合的强作用力，另外还有用来解释不同物质质量的费米子，以及传送不同作用力的波玻色子。过去半个多世纪，这个看似让人头昏眼花的“标准模型”，其所预测的内容，却一一的在实验中得到验证，用最世俗的标准，就是他们得到了不计其数的诺贝尔物理奖。
“标准模型”理论的根源，还是可以上溯至化约论的思维，物理学家推衍出这个理论的源头，来自宇宙大爆炸的原点理论，认为目前我们所能观察到的物质宇宙，都是那一个高能量的起始点状态，逐渐冷却而来，因此为了追寻物质最原始的来源，粒子物理学家就在努力建造能量愈来愈高的粒子加速器，这些努力确实也找到了一些高能量的粒子，成为领域中的重大成就，但是却有愈来愈多的理论物理学家持悲观的看法，认为在很大的能量区域，不会有任何粒子存在，他们将之称为大沙漠。
1980年底在美国维吉尼亚理工学院一个高能物理会议，是相信或反对大沙漠推测的理论物理学家间一次很关键的讨论，因为出席与会的多是领域中最活跃，也最有创见的顶尖理论物理学家，他们的讨论并没有共识。这时他们发现杨振宁在讲台下，因此希望杨振宁对粒子物理发展做一个评论，杨振宁要求在不引述的条件下同意发表他的看法，他当时说了一句有名的话就是“The Party is over”。到目前为止，在公开引述的文献中，杨振宁对于粒子物理未来发展的看法还是“繁花盛宴已经结束”，其实对于“标准模型”的创建有着最关键贡献的杨振宁当时的看法，根据他私下回答物理学家黄克孙访谈的说法，是高能物理就要完了。
事实上，在粒子物理领域谈论“后标准模型”时代的看法，早已不是新闻，只不过没人知道出路在哪里。2012年“标准模型”拼图中的最后一块，也就是解释不同粒子质量来源的“希格斯粒子”，在实验上获得统计误差可接受的证据，认定其发现，在瑞士日内瓦的最大加速器的实验室，公开宣布结果的大会议，不但盛况空前，世界各地更有不计其数的粒子物理学家，在网上观看，激动莫名，先后提出这个“理论机制”的三个物理学家，第二年就得到诺贝尔物理奖肯定。年过八十，最早提出构想的希格斯也在其列，但是希格斯粒子的本体意义诲涩，物理学家也深知其发现的意义有限，而且他们心知肚明，这个成功就像是一个宣告死亡的讣告。
二战之后，高能粒子物理在美国不成比例的强势发展，除了国家声望或应用技术的宣传成功，粒子物理学家与做核武科学家的一脉相承，亦是原因，但是随着追寻更高能量宇宙初期粒子的存在，加速器愈做愈大，发现“希格斯粒子”的实验团队居然高达六千人，耗费不赀（（zī））大科学，产生的结果三、五十年内对社会没有直接好处，上个世纪所面临半途腰斩的命运，不令人意外，建造更大加速器的提议，现在还在四处兜售，在美欧找不到经费，便希望中国出资兴建。几年前为回应数学家丘成桐的质疑，杨振宁还公开表示在中国造超大加速器，无论就科学或其他社会因素衡量，都是不切实际的投资“钱坑”。
由于许多因素的影响，近代科学的发展已经呈现难以辨识的面目。我们回顾六十年前杨振宁写下的文章，依然看到充满启发性的视野，高能实验物理变成大计划、大预算，失去小规模实验探索自然奥秘的精神与感受，也失去了实验结果所带来的启发，实验“向着庞大条件发展的趋向是不幸的，因为它阻碍了自由的和个人的创造”。
作者简介：
江才健，资深科学记者，著有《规范与对称之美——杨振宁传》、《吴健雄——物理科学的第一夫人》。
注：本文首发于2024年5月出版的《经典》杂志，《赛先生》获作者授权在微信公众号发布。

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