新粒子的發(fā)現(xiàn)印證數(shù)學(xué)預(yù)言能力

【美國《科學(xué)新聞》周刊網(wǎng)站7月4日文章】題：希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)頌揚(yáng)數(shù)學(xué)對真實世界的預(yù)言能力（作者湯姆?西格弗里德）

現(xiàn)在，所有的物理新聞迷們―――以及許多不太懂物理的人―――都聽說發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。這是在微博上傳播過的最大的物理新聞。它讓人們經(jīng)歷了漫長的等待。

30多年來，希格斯粒子對物理學(xué)家們而言，就像是亞瑟王的圣杯、龐塞?德萊昂的不老泉、亞哈船長的白鯨。這是對一個想法的著魔、癡迷和熱衷，而幾乎每個專家都認(rèn)為這個想法必然是正確的。

盡管利用世界上最復(fù)雜的機(jī)器尋找了多年，希格斯粒子仍然難以發(fā)現(xiàn)。直到現(xiàn)在，大型強(qiáng)子對撞機(jī)終于幫助物理學(xué)家們證實了一種新粒子的存在，質(zhì)量大約相當(dāng)于1 3 2個質(zhì)子。盡管發(fā)現(xiàn)新粒子的官方通告措辭嚴(yán)謹(jǐn)，但每個人都認(rèn)為它就是希格斯粒子。

當(dāng)被問及為何希格斯玻色子如此重要時，大多數(shù)物理學(xué)家都條件反射般地回答說它是讓基本粒子獲得質(zhì)量的宇宙物質(zhì)。對一些人而言，這聽起來或許沒什么意思―――不過是肥胖癥的又一個元兇。但希格斯粒子的重要性應(yīng)該得到更加生動的表述。

加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校物理學(xué)家、報告此次發(fā)現(xiàn)的實驗小組之一的發(fā)言人喬?因坎代拉說：“我們正以前所未有的水平觸及宇宙的構(gòu)造。它正讓我們了解一些對宇宙的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的東西。”

事實上，正是希格斯粒子造就了我們所知宇宙的結(jié)構(gòu)。正是希格斯粒子讓物理現(xiàn)實成為現(xiàn)在的樣子，有原子、化學(xué)反應(yīng)以及生命。沒有希格斯粒子，就沒有分子、沒有行星、沒有人。

嚴(yán)格來講，應(yīng)該說沒有希格斯粒子，就會有一些更加奇怪的東西來充任它的職責(zé)。這一職責(zé)，用物理學(xué)的話說，就是“電弱對稱性破缺”。在宇宙最初的百億分之幾秒中，電磁力是更加原始的“電弱”力的一部分，吸收了現(xiàn)在所說的弱作用力。描述電弱力的方程式是對稱的―――也就是說，在這些方程式中，電磁力和弱作用力是相當(dāng)?shù)摹５捎谀承┰?，弱作用力與電磁力裂開了。換言之，電和弱作用力之間的這種數(shù)學(xué)對稱“破裂”了。

蘇格蘭物理學(xué)家彼得?希格斯在1964年構(gòu)想出了希格斯場并預(yù)言了希格斯玻色子的存在。他并非那個時代設(shè)想出類似數(shù)學(xué)方案的唯一物理學(xué)家。他們都擁有一種先見，一種能夠通過數(shù)學(xué)之鏡深入窺探自然的能力。

他們的成功說明了發(fā)現(xiàn)希格斯粒子更加深遠(yuǎn)的意義：它證明了科學(xué)事業(yè)是了解自然的一個途徑。在紙上涂涂寫寫的人們想出了你要投資數(shù)以十億計的美元造一臺機(jī)器制造上萬億度高溫才能發(fā)現(xiàn)的東西?？茖W(xué)家們僅靠自己的頭腦就想明白了自然最深處的秘密。