烧钱的上帝粒子
作者：萧菡 @发现OPS
文_萧菡 @发现OPS
原子核发现者、诺奖得主卢瑟福（Ernest Rutherford）曾说过：所有的科学，要么是物理学，要么是集邮。
这句名言几乎就是现代粒子物理学家的致命伤——他们穷尽一生，只为发现一种新粒子，而后得以在物理学界获得一席之地。美国物理学家加来道雄在《高维空间》一书中嘲讽道：标准模型不是物理学，它更像是集邮——仅仅凭借表面上的相似之处，就对那些不甚了解的物质进行归类。
有"上帝粒子"之称的希格斯玻色子，正是"标准模型"所缺失的神秘拼图，因此也成为了量子理论的圣杯。
不能说标准模型是失败的。相反，它太过成功了。过去我们曾以为物质的最小组成部分是原子，但后来人们发现了质子和中子。通过标准模型，物理学家终于意识到，微观的世界由61种基本粒子构成——除了电子是为人熟知的，另有名称各异的夸克，还有中微子、μ子、τ子、光子、胶子、W和Z玻色子……以及它们的反粒子。
绝大多数粒子是可以验证的，欧洲核子研究中心（以下简称CERN）最引以为豪的就是大型强子对撞机（简称LHC），通过让接近光速的质子流对撞，4个巨大的探测器记录下撞击过程中四散的碎片以及它们衰变的轨迹，同时寻找新粒子。基于这样的实验，长篇累牍的数据支持着标准模型和背后的量子理论，以至于每次国际物理学会议都"像一枚批准它的橡皮图章"。
加来道雄描绘说，在一次典型的物理学会议上，他留意到半数人昏昏欲睡，讲演者却一张张地展示图片，喃喃细语，证明这些最新数据是如何符合标准模型。
过去的几十年中，没能诞生第二个爱因斯坦。诚然，提出一种全新的革命性理论，比通过实验发现某个新粒子难太多。
烧钱无底洞
三年前我有幸去过CERN，那是2008年金融海啸后不久。相比日内瓦满街的雷诺与菲亚特，停在实验室门口的定制版跑车和酷得冒烟的机车，彻底颠覆了我对传统科学家的印象。带我们参观的年轻博士，领着美国的工资，住在物价低廉的意大利，日常工作不过是跟踪着瑞士的研究。甚至有笑话说，光CERN就养活了地球上一半的物理学家。
在欧洲经济遭遇重创的今天，拿出具体的研究成果显得异常迫切。要知道，建造LHC不仅花了10年时间，更耗费了47.5亿美元。
据欧洲媒体报道，LHC的运营经费每年高达10亿美元。其中固然有一系列私人赞助商，如英特尔、IBM、甲骨文等科技巨子，但资金来源的大头还是CERN。
2009年的数据显示，德国、法国、意大利和西班牙为CERN的预算共同贡献了55%，此外还有英国的14.7%，甚至泥菩萨过河的希腊也占了2%。
众所周知，此轮欧债危机遭受重创的有希腊、西班牙，而意、法经济预期变坏，英国陷入双底衰退，欧洲主权国家对这种无底洞似的巨资投入意愿已经大大减弱。
拿纳税人的钱来开玩笑，已经让各国议会压力山大。早在2008年LHC启动时，英国政府的首席科学顾问大卫·金就质疑，100亿美元的预算难道没有更好的用处——比如应对全球气候剧变与疾病？
金融压力让类似的高成本项目如履薄冰。2011年，当美国伊利诺斯州费米实验室的原子对撞机Tevatron在寻找希格斯粒子的道路上取得关键进展时，由于预算削减，不得不叫停。
然而，任何与LHC相关的物理学家都坚持说，每一个铜板都是值得的。即使现在还无法预言有什么实质性的益处，（就像当年法拉第被嘲笑"电有什么用"），但距近一个世纪以来最大的发现近在咫尺，实在没理由放弃。
但在这波经济危机中，CERN还是勒紧了腰带——2010年已经把预算降至31.5亿美元，彼时的调整却不针对LHC。
7月4日，在CERN宣称发现希格斯玻色子后，《福布斯》统计，寻找"上帝粒子"的总成本已高达132.5亿美元。《卫报》评论说，这一发现或将鼓舞欧洲的领导人继续买单。
同时，一些市民却认为是"彻头彻尾地浪费时间、金钱和脑力"。试想，若LHC停机一天，所节省的电力几乎就可以为CERN所在地日内瓦的所有住宅供电了。
互联网上不少人猜疑新粒子的公布与CERN的资金压力有关，但美国物理学家沃伊特（Peter Woit）表示CERN并没有迫在眉睫的预算问题，"据我所知，他们的实验项目中未来多年还能够进行，仅仅是指维持LHC运行，而不是修建新设备或对LHC升级。"
最后，他说自己相信"（CERN）没有为了资金而夸大希格斯玻色子的证据"。讽刺的是，在刚过去的6月，CERN颜面尽失地正式收回了去年9月"中微子超光速"的研究成果——急于求成的心态也许正是造成上述乌龙事件的原因之一。
胜利与悲伤
说到希格斯粒子本身，与CERN官方的乐观相对应，老牌科学杂志《自然》以"物理学家发现了新粒子，但它是希格斯吗？"为题，谨慎地谈及这一发现：有一个很像希格斯粒子的新微粒出现了。
不够和谐的是，ATLAS实验室的当事人之一、物理学家穆雷（Bill Murray）说这种新粒子的衰变与理论预测的希格斯粒子还不尽相同——验证它是不是希格斯玻色子的关键就在于其衰变后产生的粒子。末了，穆雷补充说，现在的数据还很初级。
如果这个粒子被证明真的存在，83岁的希格斯（Peter Higgs）将无可置疑地获得那个迟迟不到的诺贝尔物理学奖。
如果爱因斯坦在世，他会为这一发现叫好吗？
可能不会。因为，在爱因斯坦眼中，描述数十种夸克、轻子的标准模型——量子理论的基石，是丑陋的木头，不是广义相对论那样简明而具有美感的大理石；而物理学的至理，绝不是标准模型的完善，而是量子理论与引力的统一——哪怕希格斯玻色子可以完成标准模型的拼图，但标准模型中甚至没有引力的位置——在我们可见的世界里，引力往往比所谓的弱作用力、强作用力更直观。
现代的另一位物理学天才斯蒂芬·霍金，也从没瞧得上希格斯玻色子，他甚至公开打赌说找不到这种粒子（现在他已告诉BBC可能要输掉100美元了）。霍金，仍在研究超弦理论。
《大西洋月刊》报道说，很多物理学家都同意：希格斯玻色子的发现，将是物理学家的胜利，但对物理学来说却是悲伤。
何谓"上帝粒子"
1964年，英国物理学家希格斯提出一种理论，认为空间里存在一种"希格斯场"，其他粒子在希格斯玻色子构成的"海洋"中游弋。这些基本粒子中，容易碰撞希格斯粒子的就较难加速，反之就容易加速。光子在运动时不与希格斯粒子发生碰撞，因而能以光速行进，质量为零。因此希格斯粒子的根本作用就是赋予物质质量。
按照这个理论，假若我们的组成部分里没有希格斯玻色子，那我们每个人就会像光一样，消失无踪。
1993年，诺奖得主、美国物理学家莱德曼（Leon Lederman）在《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么是问题？》（The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? ）一书中最早将希格斯玻色子形容为"上帝粒子"，从此这一名称广为流传。
