他在得知自己获诺贝尔奖的那天,并没有兴奋,没有雀跃。
而是选择火速逃离自己所住的城市,搬到人烟稀少的乡下去。
然后他说:“这样就没人能打扰到我了。”
干出这事的,正是英国物理学家彼得·希格斯 (Peter Higgs)。
很多人对他的印象还是停留在“他赌赢了霍金”、“等待48年的玻色子终于被证实”、“光速般获得诺贝尔奖”。
甚至是颠覆了整个物理世界的认知。
但鲜为人知的是,希格斯还是一个极度社恐的人。
十年前的7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)宣布“上帝粒子”(希格斯玻色子)正式被发现。
而这也让希格斯“被迫”站到了众目睽睽的聚光灯之下。
当他面对蜂拥而至的记者和接连不断的提问,希格斯显得格外腼腆和局促:
记者:是否觉得提出的理论像一个科幻小说?
希格斯:你要觉得是,就继续这么觉得吧。
记者:这项发现的意义是什么?是否能推动世界的发展?
希格斯:我不知道。
而更为戏剧的是,当希格斯回到爱丁堡后,记者让他在发布会上从幕布中露一下头,然后就出现了这一幕……
记者这么做的本意是想表达“希格斯(玻色子)露头了”,但从现在看来,也是极其符合希格斯社恐的性格。
“上帝粒子”让希格斯名声大噪,但他本人却觉得很糟糕。
在接受相识40年的老朋友、粒子物理学家Francis Edwin Close采访时表示:
玻色子的发现毁了我的生活。
希格斯认为,自己的工作风格是独立的,偶尔有个好点子的那种。
在Close看来,希格斯简直和被他发现的粒子一样难以捉摸.
所以他为描写希格斯及其理论的新书命名为:《难以捉摸:彼得·希格斯如何解开质量之谜》(Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass)。
……
或许,社恐、难以捉摸、独行,才是聚光灯之下最为真实的那个希格斯。
1925年5月29日,希格斯在英格兰泰恩河畔纽卡斯尔出生。
他17岁进入伦敦市立中学就读,专研数学;后来在伦敦国王学院获得物理学位,并成为爱丁堡大学的研究员。
(其后他也曾在其它大学任职,于1960年又返回爱丁堡大学担任讲师。)
希格斯在爱丁堡大学期间,便对“质量”产生了浓厚的兴趣。
在经过深入研究之后,希格斯提出了这样一个观点:
在宇宙大爆炸刚发生的时候,粒子是没有质量的。但在不到一秒的时间后,它们却得到了质量。这是它们在一种场中相互作用的结果。
而这个“场”,便是后来著名的希格斯场 (Higgs Field),希格斯由此进而还预言了希格斯玻色子的存在。
但即便在现在看来具备如此“划时代”意义的研究,也经历了“被拒稿”的悲剧。
1964年,希格斯基于此前的研究写了两篇论文,篇幅均只有2页,并发给了《物理快报》(Physics Letters)。
不过杂志只接收了一篇,第二篇论文在评审阶段,被著名物理学家南部阳一郎以“需解释这一理论的物理学意义”为由拒稿。
而后希格斯添加了这部分内容后,转手却将被拒的论文投到了“对手”杂志——《物理评论快报》(Physical Review Letters)。
结果,中了!
这也就成为了希格斯有关玻色子设想的第一次公开发表。
而当时被拒稿的事情,希格斯可以说是耿耿于怀了,在那之后很多次的演讲中,他都说:
好吧,我觉得当时他们根本就没看懂。
事实上,“看不懂”这事还持续了好一段时间。
以至于英国科学部部长不得以举办竞赛,来找到能用最通俗的“人话”去解释理论的方法。
不过即使如此,希格斯玻色子仍旧没有引发很多人的关注。
1993年,诺贝尔奖(1988年度)得主利昂·莱德曼出手了。
他专门写了一本书来解释这个理论,名字都想好了,叫做《上帝诅咒的粒子》。
不过杂志社编辑为了让这本书更有噱头,将名字改成了《上帝粒子》 (The God’s Particle)。
果不其然,连书带名字,“上帝粒子”这个概念很快被传播开来。
但这却让希格斯本人烦恼不已——因为希格斯是一个无神论者。
而且本身谦虚低调的他,此前不太接受拿自己的名字去命名相关理论和粒子。
用希格斯本人的话说就是:“我不配”。
他曾多次表示,这个机制应该叫“ABEGHH’tH机制”,因为他认为有八位研究员对这个理论做出了贡献。
但“上帝粒子”令其更无法接受,于是权衡之下他只好面对用自己的名字去命名这件事了。
不过后来,当有人在其本人面前提及“希格斯玻色子”时,他还是会不禁打个冷颤。
而“上帝粒子”给希格斯带来的烦恼,还不止命名这一个——
2012年,欧洲核子研究中心(CERN)在瑞士日内瓦召开发布会宣布:发现与希格斯玻色子特性一致的新粒子。
消息一出,宛如一枚重磅炸弹投掷在了科学界。
向来低调、内向的希格斯,在发布会现场只是坐在角落里,拿出白手绢轻轻擦拭夺眶而出的泪水:
这证实了我48年前的猜想,我没想到有生之年能够看到这一切。
事后,与希格斯对赌的霍金公开将100美元的赌注寄到了他手上,诺贝尔奖也紧随而至。
但也正是这些纷沓至来的荣耀,把本来深居简出的希格斯一下子拉到聚光灯下,给他带来了不小的烦恼。
所以,就发生了前文提到的那些事。
在得知自己获得诺奖的当天,希格斯赶忙离开了位于爱丁堡市区的家,搬到了一个乡村庄园。
这样就没人会打扰到我了。
毕竟在希格斯玻色子被正式发现之前,83岁(2012年)的老爷子还在爱丁堡独居着。
家里没有电视、电脑,他甚至很少打电话;他与外界交流的主要方式,也仅仅是翻看几本物理学杂志。
甚至在旁人的印象中,他是看到陌生人都会害羞的那一类。
这也就不难理解,为什么“上帝粒子”会给希格斯带来烦恼了。
以至于老爷子在接受采访时留下那句:
粒子的发现毁了我的生活。
在生活中,希格斯习惯于当一个独行者。
他的大部分童年时光都是在家中母亲教导下度过的;其父是个BBC的无线电工程师,基本与他们分开生活。
而他前半生的主题基本可以概括为:追求不时髦的东西。
他甚至在仅20多岁时,就被打上了“老顽固”的标签。
因为他选择了一个被同时代人几乎抛弃的物理学分支,别人都认为没有前途。
而至于怎么和女孩子们打交道,年轻的希格斯几乎“一窍不通”。
他在伦敦国王学院认识的一生挚友,英国物理学家Michael Fisher后来回忆道:
每当他们在欧洲各地开车环游度假时,他都会给希格斯介绍女朋友,可惜希格斯从未成功过……
当时,希格斯与浪漫绝缘的形象深入人心。
以致于他后来向理想主义的美国语言学家Jody Williamson求婚时,惊呆了众人。
当Michael Fisher在国王学院得到了他理想工作时,希格斯去了爱丁堡大学。
在爱丁堡大学员工俱乐部的一次会议上,希格斯结识了Jody Williamson。
他们于1962年至1963年之间结婚。
1965年的一天,正在工作的希格斯被叫到电话旁:他的妻子生下了他们的第一个孩子。
巧合的是,希格斯那天正在撰写的论文,是关于宇宙诞生的一个关键时刻。
科研方面,自1964年希格斯写下关于希格斯玻色子的第一篇论文后,他已被泼了多次冷水。
不过他最终收到了哈佛大学的演讲邀请,这一次,作为听众的其他物理学家们终于没有再打击他的观点。
当他于1966年回到爱丁堡时,已有了一定的国际声誉。
而另一边,他的婚姻家庭却开始出现问题了。
他的妻子于1969年生下了他们的第二个儿子,几年后还是提出了离婚。
离婚,不仅没有让希格斯更努力地工作,反而让他失去了支撑自己研究的精神支柱。
后来,希格斯决定放弃追逐荣誉,更多地投身于教学。
他的前妻Jody留在了爱丁堡。他们俩仍然是朋友,并共同履行着父母、以及后来祖父母的职责。
虽然“上帝粒子”的发现给希格斯的生活带来了不便,但与此同时,这也足以证明希格斯玻色子被发现有多么重要。
再来说说希格斯玻色子。
2013年,诺奖官方对希格斯给出的颁奖理由是:
他首先在理论上发现了希格斯玻色子的机制,而最近有实验证实了这种粒子的存在。
所以,希格斯玻色子为何如此重要,科学家为什么能凭它问鼎诺贝尔物理奖?
要回答这个问题,不妨先来了解一下量子世界和粒子之间是如何相互作用的。
在希格斯首次提出希格斯玻色子的1964年,当时物理学家们都致力于用一种叫作量子场论 (Quantum Field Theory, QFT)的理论框架来描述弱力。
彼时,量子场论已形成了量子电磁学的基础,是一个对电磁相互作用非常成功的描述。
然而,由于一个基本问题,将量子场论应用于弱相互作用是不可能的:该理论不允许粒子有质量。
具体来说,就是W和Z玻色子的弱力载体必须是无质量的,否则就会打破量子场论的一个基本对称性,导致该理论失效。
这就造成了一个Bug——因为弱力载体必须有质量,才能与弱相互作用的极短范围一致。
而希格斯机制找到了解决这个问题的办法。
希格斯机制,可以简单描述为:
当宇宙诞生时,希格斯场充满了不稳定但处于对称状态的粒子。
在大爆炸后不到一秒,该场出现了一种稳定的配置,但它打破了最初的对称性。
在这种配置中,理论方程仍然是对称的,但希格斯场的破缺对称性产生了W和Z玻色子的质量。
此外,后来的研究发现,其他基本粒子也能通过与希格斯场的相互作用获得质量。
希格斯玻色子,就是希格斯场的一种基本粒子,它不带电荷、色荷,极不稳定,生成后会立刻衰变。
该粒子被证实,对于揭开物质质量起源之谜有极为重大的意义。
自2013年希格斯本人因希格斯玻色子获诺奖以来,该领域研究一直在蓬勃发展。
在希格斯玻色子被发现10周年之际,Nature杂志分享了从那时至今,科学家们已了解到的,和还想继续探索的东西。
而欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)即将进入第三个运行阶段;此外,科学家们已开始着手准备,计划从2030年开始进行LHC的第四次运行,探索更多未解之谜。
在这里,让我们和Nature一起,祝希格斯玻色子10岁生日快乐!
最后,分享一句泰晤士报对希格斯玻色子的评价:
这种粒子以希格斯命名是恰当的。它是难以捉摸的、是渺小的,但它有能力改变世界。
参考资料:
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-01859-w
[2]https://www.scientificamerican.com/article/how-the-higgs-boson-ruined-peter-higgss-life/
[3]https://www.scientificamerican.com/article/10-years-after-the-higgs-physicists-are-optimistic-for-more-discoveries/
[4]https://physics.aps.org/articles/v15/100
[5]https://www.npr.org/2022/07/05/1109742531/cern-large-hadron-collider
[6]https://www.telegraphindia.com/india/he-who-chose-his-particle-over-his-wife-the-burden-higgs-had-to-bear-to-explain-the-weight-of-the-universe/cid/400030