上帝粒子：背後隱藏的巨大秘密

什麼是上帝粒子？

親，不要著急，且聽小編慢慢解釋。

跟我學物理網賈蘭華老師說：物理學是一門試圖在最基本的層次上理解自然的古老科學，早期曾是哲學的一部分。在那個時期，物理學所關心的是一些有關世界本原的問題，比如時間、空間是什麼？這些問題看似樸素，回答起來卻極為困難，人們對這些概念的認識是及其曲折的，在漫長的歷史歲月里，物理學曾經一次次地回到這些問題上來，就像遠行的水手一次次地回望燈塔。

對幾乎所有受過現代教育的人來說，最早接觸質量這一物理概念都是在牛頓力學中，質量是決定物體慣性和引力的基本物理量。在牛頓力學中，沒有質量的經典力學是無法想像的，牛頓的第二運動定律說，一個物體的加速度等於作用於其上的力除以它的質量，因此一個沒有質量的物體就不知道如何運動了，因為你要除以零。還有，在牛頓的引力定律中，一個物體的質量決定了它所施加的力的強度，我們不可能用沒有引力作用的材料構造出一個有引力作用的物體，所以你無法取消質量而不同時取消引力。在一個以機械觀為主導的時期里，質量是和空間、時間無關的，是力學中一個不可約的概念，不可約就是不需要也不能夠約化為更基本的概念的，因此有關質量起源的研究在那個時期是基本不存在的。

物理學後來的發展使得質量的概念顯得不那麼本原了，愛因斯坦狹義相對論認為質量和物體的運動速度有關的，隨著速度增大，物體的質量也逐漸增大，這一論斷後來得到了證明。1905年在愛因斯坦的論文《一個物體的慣性是否和它所包含的能量有關？》，推導出了m = E/c2，說明了質量和能量有關，質量可以轉化為能量，人們根據這一原理製造了原子彈。後來在大型正負電子對撞機LEP中，人們發現，當一個高能電子和一個高能正電子發生碰撞的時候，我們常常觀測到事後會產生大量粒子，這些粒子的總質量可能是原來的電子和正電子質量的幾千倍。這樣一來，我們就真的在現實世界中由能量創造出了質量。

質量到底是什麼？科學家對物體的微觀組成研究也逐漸深入，從1897年英國物理學家湯姆生髮現電子以來，就拉開了近代物質本源探索的序幕。此後，質子、中子等亞原子粒子相繼被發現，並被稱為基本粒子，意即它們是組成物質世界最基本的單元,是不可分的。但是，通過高能物理實驗，物理學家發現越來越多的微觀粒子，這時，物理學家不禁懷疑：基本粒子會有如此之多嗎，這些微粒的質量為什麼如此不同？

1964年，英國物理學家彼得·希格斯（P.W.Higgs）發表了一篇學術理論文章，提出一種粒子場的存在，預言一種能吸引其他粒子進而產生質量的玻色子的存在。他認為，這種玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎，其他粒子在這種粒子形成的場中游弋併產生慣性，進而形成質量，構築成大千世界。希格斯認為，在137億年前的宇宙大爆炸過程中，形成一種無形卻到處存在的場，希格斯玻色子就存在於這個場內。當有些粒子在與希格斯玻色子遭遇時，它們會降低速度，獲得質量，而另一些粒子則會不受阻礙地繼續前進。

根據希格斯模型，基本粒子是跟一種看不見的、無所不在的場發生相互作用而獲得了質量，一個粒子與希格斯場相互作用越強烈，它擁有的質量就越大。這裡還有一個有趣的故事，科學家很難向英國政府解釋清楚希格斯場，所以在1993年，英國科學部長威廉·瓦多格列佛向科學家發起了挑戰，讓他們用一頁紙的篇幅向他解釋希格斯場。瓦多格列佛拿出了一瓶香檳獎給了獲勝者，其中就包括英國倫敦大學學院的物理學家戴維·米勒。米勒把希格斯場比作一個房間，房間里均勻分散著一大群為政客聚會服務的工作人員。一個無關緊要的人可以不受阻礙地在人群中穿來穿去。然而，如果是時任英國首相撒切爾夫人到場，一定會吸引大量的關註：聚會工作人員會圍攏在她周圍，減慢她穿行的速度，使她帶上某種「質量」。

如果沒有希格斯玻色子，宇宙將是一個寒冷，黑暗，沒有任何生命的死亡之地。由於其根本的重要性，物理學家們將希格斯粒子稱作「上帝粒子」(God particle)，英國愛丁堡大學教授皮特·希格斯(Peter Higgs)被授予了諾貝爾物理學獎，因為在上世紀60年代最早預言了這種粒子的存在。

希格斯玻色子被認為是人類了解宇宙的關鍵，物理學家認為希格斯玻色子給予了組成原子的粒子質量。倘若沒有質量，這些粒子將會以光速穿越宇宙，而無法連接在一起形成原子，後者是構成宇宙萬物的基本單位，大至行星小至人類

希格斯粒子，讓我們離上帝只有一步。

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