金磊 Alex 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

他在得知自己獲諾貝爾獎的那天，并沒有興奮，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(xiāng)下去。

然后他說：“這樣就沒人能打擾到我了。”

干出這事的，正是英國物理學(xué)家彼得·希格斯 （Peter Higgs）。

很多人對他的印象還是停留在“他賭贏了霍金”、“等待48年的玻色子終于被證實(shí)”、“光速般獲得諾貝爾獎”。

甚至是顛覆了整個物理世界的認(rèn)知。

但鮮為人知的是，希格斯還是一個極度社恐的人。

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(fā)現(xiàn)。

而這也讓希格斯“被迫”站到了眾目睽睽的聚光燈之下。

當(dāng)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(xù)這么覺得吧。

記者：這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義是什么？是否能推動世界的發(fā)展？

希格斯：我不知道。

而更為戲劇的是，當(dāng)希格斯回到愛丁堡后，記者讓他在發(fā)布會上從幕布中露一下頭，然后就出現(xiàn)了這一幕……

記者這么做的本意是想表達(dá)“希格斯（玻色子）露頭了”，但從現(xiàn)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(xué)家Francis Edwin Close采訪時表示：

玻色子的發(fā)現(xiàn)毀了我的生活。

希格斯認(rèn)為，自己的工作風(fēng)格是獨(dú)立的，偶爾有個好點(diǎn)子的那種。

在Close看來，希格斯簡直和被他發(fā)現(xiàn)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(zhì)量之謎》（Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass）。

……

或許，社恐、難以捉摸、獨(dú)行，才是聚光燈之下最為真實(shí)的那個希格斯。

論文被拒，轉(zhuǎn)投對手雜志：他們不懂

1925年5月29日，希格斯在英格蘭泰恩河畔紐卡斯?fàn)柍錾?/p>

他17歲進(jìn)入倫敦市立中學(xué)就讀，專研數(shù)學(xué)；后來在倫敦國王學(xué)院獲得物理學(xué)位，并成為愛丁堡大學(xué)的研究員。

（其后他也曾在其它大學(xué)任職，于1960年又返回愛丁堡大學(xué)擔(dān)任講師。）

希格斯在愛丁堡大學(xué)期間，便對“質(zhì)量”產(chǎn)生了濃厚的興趣。

在經(jīng)過深入研究之后，希格斯提出了這樣一個觀點(diǎn)：

在宇宙大爆炸剛發(fā)生的時候，粒子是沒有質(zhì)量的。但在不到一秒的時間后，它們卻得到了質(zhì)量。這是它們在一種場中相互作用的結(jié)果。

而這個“場”，便是后來著名的希格斯場 （Higgs Field），希格斯由此進(jìn)而還預(yù)言了希格斯玻色子的存在。

但即便在現(xiàn)在看來具備如此“劃時代”意義的研究，也經(jīng)歷了“被拒稿”的悲劇。

1964年，希格斯基于此前的研究寫了兩篇論文，篇幅均只有2頁，并發(fā)給了《物理快報(bào)》（Physics Letters）。

不過雜志只接收了一篇，第二篇論文在評審階段，被著名物理學(xué)家南部陽一郎以“需解釋這一理論的物理學(xué)意義”為由拒稿。

而后希格斯添加了這部分內(nèi)容后，轉(zhuǎn)手卻將被拒的論文投到了“對手”雜志——《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）。

結(jié)果，中了！

這也就成為了希格斯有關(guān)玻色子設(shè)想的第一次公開發(fā)表。

而當(dāng)時被拒稿的事情，希格斯可以說是耿耿于懷了，在那之后很多次的演講中，他都說：

好吧，我覺得當(dāng)時他們根本就沒看懂。

事實(shí)上，“看不懂”這事還持續(xù)了好一段時間。

以至于英國科學(xué)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(fā)很多人的關(guān)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》。

不過雜志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）。

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?yàn)橄８袼故且粋€無神論者。

而且本身謙虛低調(diào)的他，此前不太接受拿自己的名字去命名相關(guān)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(jī)制應(yīng)該叫“ABEGHH’tH機(jī)制”，因?yàn)樗J(rèn)為有八位研究員對這個理論做出了貢獻(xiàn)。

但“上帝粒子”令其更無法接受，于是權(quán)衡之下他只好面對用自己的名字去命名這件事了。

不過后來，當(dāng)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(nèi)瓦召開發(fā)布會宣布：發(fā)現(xiàn)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(xué)界。

向來低調(diào)、內(nèi)向的希格斯，在發(fā)布會現(xiàn)場只是坐在角落里，拿出白手絹輕輕擦拭奪眶而出的淚水：

這證實(shí)了我48年前的猜想，我沒想到有生之年能夠看到這一切。

事后，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。

但也正是這些紛沓至來的榮耀，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(fā)生了前文提到的那些事。

在得知自己獲得諾獎的當(dāng)天，希格斯趕忙離開了位于愛丁堡市區(qū)的家，搬到了一個鄉(xiāng)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(fā)現(xiàn)之前，83歲（2012年）的老爺子還在愛丁堡獨(dú)居著。

家里沒有電視、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(xué)雜志。

甚至在旁人的印象中，他是看到陌生人都會害羞的那一類。

這也就不難理解，為什么“上帝粒子”會給希格斯帶來煩惱了。

以至于老爺子在接受采訪時留下那句：

粒子的發(fā)現(xiàn)毀了我的生活。

生活中的希格斯：習(xí)慣孤獨(dú)

在生活中，希格斯習(xí)慣于當(dāng)一個獨(dú)行者。

他的大部分童年時光都是在家中母親教導(dǎo)下度過的；其父是個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(biāo)簽。

因?yàn)樗x擇了一個被同時代人幾乎拋棄的物理學(xué)分支，別人都認(rèn)為沒有前途。

而至于怎么和女孩子們打交道，年輕的希格斯幾乎“一竅不通”。

他在倫敦國王學(xué)院認(rèn)識的一生摯友，英國物理學(xué)家Michael Fisher后來回憶道：

每當(dāng)他們在歐洲各地開車環(huán)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(dāng)時，希格斯與浪漫絕緣的形象深入人心。

以致于他后來向理想主義的美國語言學(xué)家Jody Williamson求婚時，驚呆了眾人。

當(dāng)Michael Fisher在國王學(xué)院得到了他理想工作時，希格斯去了愛丁堡大學(xué)。

在愛丁堡大學(xué)員工俱樂部的一次會議上，希格斯結(jié)識了Jody Williamson。

他們于1962年至1963年之間結(jié)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(guān)于宇宙誕生的一個關(guān)鍵時刻。

科研方面，自1964年希格斯寫下關(guān)于希格斯玻色子的第一篇論文后，他已被潑了多次冷水。

不過他最終收到了哈佛大學(xué)的演講邀請，這一次，作為聽眾的其他物理學(xué)家們終于沒有再打擊他的觀點(diǎn)。

當(dāng)他于1966年回到愛丁堡時，已有了一定的國際聲譽(yù)。

而另一邊，他的婚姻家庭卻開始出現(xiàn)問題了。

他的妻子于1969年生下了他們的第二個兒子，幾年后還是提出了離婚。

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。

后來，希格斯決定放棄追逐榮譽(yù)，更多地投身于教學(xué)。

他的前妻Jody留在了愛丁堡。他們倆仍然是朋友，并共同履行著父母、以及后來祖父母的職責(zé)。

雖然“上帝粒子”的發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)有多么重要。

為什么希格斯玻色子這么重要？

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(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子的機(jī)制，而最近有實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種粒子的存在。

所以，希格斯玻色子為何如此重要，科學(xué)家為什么能憑它問鼎諾貝爾物理獎？

要回答這個問題，不妨先來了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(dāng)時物理學(xué)家們都致力于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(xué)的基礎(chǔ)，是一個對電磁相互作用非常成功的描述。

然而，由于一個基本問題，將量子場論應(yīng)用于弱相互作用是不可能的：該理論不允許粒子有質(zhì)量。

具體來說，就是W和Z玻色子的弱力載體必須是無質(zhì)量的，否則就會打破量子場論的一個基本對稱性，導(dǎo)致該理論失效。

這就造成了一個Bug——因?yàn)槿趿d體必須有質(zhì)量，才能與弱相互作用的極短范圍一致。

而希格斯機(jī)制找到了解決這個問題的辦法。

希格斯機(jī)制，可以簡單描述為：

當(dāng)宇宙誕生時，希格斯場充滿了不穩(wěn)定但處于對稱狀態(tài)的粒子。

在大爆炸后不到一秒，該場出現(xiàn)了一種穩(wěn)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(chǎn)生了W和Z玻色子的質(zhì)量。

此外，后來的研究發(fā)現(xiàn)，其他基本粒子也能通過與希格斯場的相互作用獲得質(zhì)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(wěn)定，生成后會立刻衰變。

該粒子被證實(shí)，對于揭開物質(zhì)質(zhì)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(lǐng)域研究一直在蓬勃發(fā)展。

在希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)10周年之際，Nature雜志分享了從那時至今，科學(xué)家們已了解到的，和還想繼續(xù)探索的東西。

而歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）即將進(jìn)入第三個運(yùn)行階段；此外，科學(xué)家們已開始著手準(zhǔn)備，計(jì)劃從2030年開始進(jìn)行LHC的第四次運(yùn)行，探索更多未解之謎。

在這里，讓我們和Nature一起，祝希格斯玻色子10歲生日快樂！

最后，分享一句泰晤士報(bào)對希格斯玻色子的評價：

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

參考資料：

[1]https://www./articles/d41586-022-01859-w
[2]https://www./article/how-the-higgs-boson-ruined-peter-higgss-life/
[3]https://www./article/10-years-after-the-higgs-physicists-are-optimistic-for-more-discoveries/
[4]https://physics./articles/v15/100
[5]https://www./2022/07/05/1109742531/cern-large-hadron-collider
[6]https://www./india/he-who-chose-his-particle-over-his-wife-the-burden-higgs-had-to-bear-to-explain-the-weight-of-the-universe/cid/400030