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他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

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他在得知自己獲諾貝爾獎的那天,並沒有興奮,沒有雀躍。 而是選擇火速逃離自己所住的城市,搬到人煙稀少的鄉下去。 然後他說:「這樣就沒人能打擾到我了。」C78df7a685633a57730888aaaeba8412

他在得知自己獲諾貝爾獎的那天,並沒有興奮,沒有雀躍。而是選擇火速逃離自己所住的城市,搬到人煙稀少的鄉下去。 

然後他說:「這樣就沒人能打擾到我了。」 

幹出這件事的,正是英國物理學家彼得‧希格斯 (Peter Higgs)。

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

很多人對他的印象還是停留在「他打賭贏了霍金」、「等待48年的玻色子終於被證實」、「光速般獲得諾貝爾獎」。 甚至是顛覆了整個物理世界的認知。 

但鮮為人知的是,希格斯還是一個極度有社交恐懼症的人。 

十年前的7月4日,歐洲核子研究中心(CERN)宣布「上帝粒子」(希格斯玻色子)正式被發現。 而這也讓希格斯「被迫」站到了眾目睽睽的聚光燈之下。當他面對蜂擁而至的記者和接連不斷的提問,希格斯顯得格外靦腆和局促:

記者:是否覺得提出的理論像一個科幻小說? 
希格斯:你要覺得是,就繼續這麼覺得吧。 
記者:這項發現的意義是什麼?是否能推動世界的發展? 
希格斯:我不知道。 

而更為戲劇的是,當希格斯回到愛丁堡後,記者讓他在發布會上從幕布中露一下頭,然後就出現了這一幕…… 

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

記者這麼做的本意是想表達「希格斯(玻色子)露頭了」,但從現在看來,也是極其符合希格斯社恐的性格。 

「上帝粒子」讓希格斯名聲大噪,但他本人卻覺得很糟糕。 

在接受相識40年的老朋友、粒子物理學家Francis Edwin Close採訪時表示: 

玻色子的發現毀了我的生活。

希格斯認為,自己的工作風格是獨立的,偶爾有個好點子的那種。 

在Close看來,希格斯簡直和被他發現的粒子一樣難以捉摸. 

所以他為描寫希格斯及其理論的新書命名為:《難以捉摸:彼得‧希格斯如何解開質量之謎》(Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass)。 

或許,社恐、難以捉摸、獨行,才是聚光燈之下最為真實的那個希格斯。 

論文被拒,轉投對手雜誌:他們不懂

1925年5月29日,希格斯在英格蘭泰恩河畔新堡出生。 

他17歲進入倫敦市立中學就讀,專研數學;後來在倫敦國王學院獲得物理學位,並成為愛丁堡大學的研究員。(其後他也曾在其它大學任職,於1960年又返回愛丁堡大學擔任講師。) 

希格斯在愛丁堡大學期間,便對「質量」產生了濃厚的興趣。在經過深入研究之後,希格斯提出了這樣一個觀點: 

在宇宙大爆炸剛發生的時候,粒子是沒有質量的。但在不到一秒的時間後,它們卻得到了質量。這是它們在一種場中相互作用的結果。

而這個「場」,便是後來著名的希格斯場 (Higgs Field),希格斯由此進而還預言了希格斯玻色子的存在。

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

但即便在現在看來具備如此「劃時代」意義的研究,也經歷了「被拒稿」的悲劇。 

1964年,希格斯基於之前的研究寫了兩篇論文,篇幅均只有2頁,並發給了《物理快報》(Physics Letters)。 

不過雜誌只接收了一篇,第二篇論文在評審階段,被著名物理學家南部陽一郎以「需解釋這一理論的物理學意義」為由拒稿。 而後希格斯加了這部分內容後,轉手卻將被拒的論文投到了「對手」雜誌——《物理評論快報》(Physical Review Letters)。 

結果,中了! 

這也就成為了希格斯有關玻色子設想的第一次公開發表。 

而當時被拒稿的事情,希格斯可以說是耿耿於懷了,在那之後很多次的演講中,他都說: 

好吧,我覺得當時他們根本就沒看懂。

事實上,「看不懂」這事還持續了好一段時間。以至於英國科學部部長不得以舉辦競賽,來找到能用最通俗的「人話」去解釋理論的方法。不過即使如此,希格斯玻色子仍舊沒有引發很多人的關注。 

社恐希格斯:「上帝粒子」毀了我的生活

1993年,諾貝爾獎(1988年度)得主利昂‧萊德曼出手了。 他專門寫了一本書來解釋這個理論,名字都想好了,叫做《上帝詛咒的粒子》。 不過雜誌社編輯為了讓這本書更有噱頭,將名字改成了《上帝粒子》 (The God’s Particle)。

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

果不其然,連書帶名字,「上帝粒子」這個概念很快被傳播開來。但這卻讓希格斯本人煩惱不已——因為希格斯是一個無神論者。而且本身謙虛低調的他,之前不太願意拿自己的名字去命名相關理論和粒子。 

用希格斯本人的話說就是:「我不配」。 

他曾多次表示,這個機制應該叫「ABEGHH’tH機制」,因為他認為有八位研究員對這個理論做出了貢獻。 但他對「上帝粒子」更無法接受,於是權衡之下他只好面對用自己的名字去命名這件事了。 不過後來,當有人在其本人面前提及「希格斯玻色子」時,他還是會不禁打個冷顫。 

而「上帝粒子」給希格斯帶來的煩惱,還不止命名這一個—— 

2012年,歐洲核子研究中心(CERN)在瑞士日內瓦召開發布會宣布:發現與希格斯玻色子特性一致的新粒子。 

消息一出,宛如一枚重磅炸彈投擲在了科學界。 

向來低調、內向的希格斯,在發布會現場只是坐在角落裡,拿出白手絹輕輕擦拭奪眶而出的淚水: 

這證實了我48年前的猜想,我沒想到有生之年能夠看到這一切。

事後,與希格斯對賭的霍金公開將100美元的賭注寄到了他手上,諾貝爾獎也緊隨而至。

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

但也正是這些紛遝至來的榮耀,把本來深居簡出的希格斯一下子拉到聚光燈下,給他帶來了不小的煩惱。所以,就發生了前文提到的那些事。在得知自己獲得諾獎的當天,希格斯趕忙離開了位於愛丁堡市區的家,搬到了一個鄉村莊園。 

這樣就沒人會打擾到我了。

畢竟在希格斯玻色子被正式發現之前,83歲(2012年)的老先生還在愛丁堡獨居著。 家裡沒有電視、電腦,他甚至很少打電話;他與外界交流的主要方式,也僅僅是翻看幾本物理學雜誌。 甚至在旁人的印象中,他連看到陌生人都會害羞。這也就不難理解,為什麼「上帝粒子」會給希格斯帶來煩惱了。 以至於老先生會在接受採訪時留下那句: 

粒子的發現毀了我的生活。

生活中的希格斯:習慣孤獨

在生活中,希格斯習慣於當一個獨行者。他的大部分童年時光都是在家中母親教導下度過的;父親是個BBC的無線電工程師,基本與他們分開生活。而他前半生的主題基本可以概括為:追求不時髦的東西。他甚至在僅20多歲時,就被打上了「老頑固」的標籤。因為他選擇了一個被同時代人幾乎拋棄的物理學分支,別人都認為沒有前途。 

而至於怎麼和女孩子們打交道,年輕的希格斯幾乎「一竅不通」。他在倫敦國王學院認識的一生摯友,英國物理學家Michael Fisher後來回憶道: 

每當他們在歐洲各地開車環游度假時,他都會給希格斯介紹女朋友,可惜希格斯從未成功過…… 

Michael Fisher

當時,希格斯與浪漫絕緣的形象深入人心。以致於他後來向理想主義的美國語言學家Jody Williamson求婚時,驚呆了眾人。當Michael Fisher在國王學院得到了他理想工作時,希格斯去了愛丁堡大學。在愛丁堡大學員工俱樂部的一次會議上,希格斯結識了Jody Williamson。 他們於1962年至1963年之間結婚。 

1965年的一天,正在工作的希格斯被叫到電話旁:他的妻子生下了他們的第一個孩子。巧合的是,希格斯那天正在撰寫的論文,是關於宇宙誕生的一個關鍵時刻。 

在科學研究方面,自1964年希格斯寫下關於希格斯玻色子的第一篇論文後,他已被潑了多次冷水。不過他最終收到了哈佛大學的演講邀請,這一次,作為聽眾的其他物理學家們終於沒有再打擊他的觀點。 當他於1966年回到愛丁堡時,已有了一定的國際聲譽。 

而另一邊,他的婚姻家庭卻開始出現問題了。 他的妻子於1969年生下了他們的第二個兒子,幾年後還是提出了離婚。離婚,不僅沒有讓希格斯更努力地工作,反而讓他失去了支撐自己研究的精神支柱。 後來,希格斯決定放棄追逐榮譽,更多地投身於教學。 

他的前妻Jody留在了愛丁堡。他們倆仍然是朋友,並共同履行著父母、以及後來祖父母的職責。 

雖然「上帝粒子」的發現給希格斯的生活帶來了不便,但與此同時,這也足以證明希格斯玻色子被發現有多麼重要。 

為什麼希格斯玻色子這麼重要?

再來說說希格斯玻色子。 

2013年,諾獎官方對希格斯給出的頒獎理由是: 

他首先在理論上發現了希格斯玻色子的機制,而最近有實驗證實了這種粒子的存在。

 

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

希格斯玻色子為何如此重要,科學家為什麼能憑它問鼎諾貝爾物理獎?要回答這個問題,不妨先來瞭解一下量子世界和粒子之間是如何相互作用的。 

在希格斯首次提出希格斯玻色子的1964年,當時物理學家們都致力於用一種叫作量子場論 (Quantum Field Theory, QFT)的理論框架來描述弱力。 

彼時,量子場論已形成了量子電磁學的基礎,是一個對電磁相互作用非常成功的描述。然而,由於一個基本問題,將量子場論應用於弱相互作用是不可能的:該理論不允許粒子有質量。 

具體來說,就是W和Z玻色子的弱力載體必須是無質量的,否則就會打破量子場論的一個基本對稱性,導致該理論失效。這就造成了一個Bug——因為弱力載體必須有質量,才能與弱相互作用的極短範圍一致。 

而希格斯機制找到了解決這個問題的辦法。 

希格斯機制,可以簡單描述為: 

當宇宙誕生時,希格斯場充滿了不穩定但處於對稱狀態的粒子。在大爆炸後不到一秒,該場出現了一種穩定的配置,但它打破了最初的對稱性。在這種配置中,理論方程仍然是對稱的,但希格斯場的破缺對稱性產生了W和Z玻色子的質量。

此外,後來的研究發現,其他基本粒子也能透過與希格斯場的相互作用獲得質量。 

希格斯玻色子,就是希格斯場的一種基本粒子,它不帶電荷、色荷,極不穩定,生成後會立刻衰變。該粒子被證實,對於揭開物質質量起源之謎有極為重大的意義。 

自2013年希格斯本人因希格斯玻色子獲諾獎以來,該領域研究一直在蓬勃發展。 

在希格斯玻色子被發現10周年之際,Nature雜誌分享了從那時至今,科學家們已瞭解到的,和還想繼續探索的東西。 

而歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LHC)即將進入第三個運行階段;此外,科學家們已開始著手準備,計畫從2030年開始進行LHC的第四次運行,探索更多未解之謎。 

在這裡,讓我們和Nature一起,祝希格斯玻色子10歲生日快樂!

他因「上帝粒子」獲得諾貝爾獎,得獎當天火速搬到鄉下:它毀了我的生活

最後,分享一句泰晤士報對希格斯玻色子的評價: 

這種粒子以希格斯命名是恰當的。它是難以捉摸的、是渺小的,但它有能力改變世界。

資料來源:

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