諾獎得主的遺憾：我發現了量子色動力學，卻取錯了名字

第二回 | 為什麼叫它時間晶體

撰文?| 弗蘭克·維爾切克

翻譯?| 胡風 梁丁當

莎士比亞筆下的朱麗葉質疑道：「姓名算得上什麼？」在她看來，「我們所謂的玫瑰，換個名字，還是一樣的香。」付出了沉痛的代價後，朱麗葉才意識到自己錯了。名字很重要。

在我學術生涯的早期，我也不重視取名。當我與戴維·格羅斯（David Gross，現任職於加利福尼亞大學聖巴巴拉分校）首次發現了夸克和膠子的行為規律時，我們提議將之稱為「強相互作用的非阿貝規範理論」。後來，有的人把它稱作「量子色動力學」—— 不難猜到，是這個名字流傳了下來。就這樣，我遺憾地錯過了一次取名的機會，但卻學到了一個教訓。

兩位共同獲得2004年諾貝爾物理學獎的科學家——維爾切克（左）與戴維·格羅斯首次發現了夸克和膠子的行為規律，但他們卻遺憾錯過了取名的機會。

一個名字的音與形都會影響其流行度。彼得·希格斯（Peter Higgs）是一位傑出物理學家：他發現了類似光子的粒子是如何獲得質量的。弗朗索瓦·恩格勒（Fran?ois Englert）與羅伯特·布魯（Robert Brout）也獨立地發現了該機制，接著其他人進一步發展了這個理論。（希格斯與恩格勒共同獲得2013年諾貝爾物理學獎。如果布魯當時還健在，也一定會同享尊榮）。但是，「希格斯」這個詞是如此地有力和簡潔，凡是這類思想都被物理學家以它命名： 除了「希格斯粒子」，還有「希格斯場」、「希格斯機制」，甚至連「希格斯化」都成了標準術語。

在《仲夏夜之夢》里，莎士比亞寫道：「想像的力量可把不曾發現的東西變得具體，所以詩人的筆就可描寫它們的形狀，給虛無縹緲的東西以住址和姓名。」這個認識非常深刻：意識到需要賦予事物以名字，已經是一個很大的進步。

舉個例子。牛頓引入了「質量」這個名詞來描述力與其所導致的運動的內在聯繫。一個名字背後隱含的意義是，有一個事物真實存在著。牛頓的思想是，每樣物體，無論它是粒子還是行星，都具有一種可測量的、描述受力和運動之間關係的屬性，即質量。這依然是當代物理學和化學的一個核心概念 （雖然愛因斯坦的相對論讓我們重新認識了它）。

我少年時有一次陪著母親去百貨店，留意到一種洗滌劑的名字叫做「Axion」。 我喜歡這個名字，它讀起來很有科學味，帶著古希臘的感覺，像一個粒子的名字。

多年以後，當我接觸到羅伯托·佩切伊（Roberto Peccei）和海倫·奎因（Helen Quinn）的理論時，我意識到，這意味著存在一種新粒子，而這個新粒子需要一個名字。我猜，如果當時《物理評論快報》的編輯們知道「軸子」（Axion）這個名字的靈感其實來源於一種洗滌劑，他們肯定會否定這個名字。很妙的是，這種新粒子恰好可以解釋一個關於軸流的問題。以此為掩護，我把「軸子」這個名字偷偷帶進了科學界。我認為宇宙學家們所謂的暗物質可能就是「軸子」。雖然這個觀點尚未證實，卻正被越來越多的物理學家接受。

2012年夏天，我和家人沿著溫賴特（Wainwright）在他著名的《徒步穿越英格蘭》中所描述的路線，從東往西地穿越英格蘭。在旅程開始前，我一直在思考，在描述萬物時，空間與時間所起的作用有何異同。在許多材料中，原子會自發組織形成有序的排列，即形成晶體。由此類比，材料是否也可以在時間（而不是空間）上自發形成某種結構？

在兩周的徒步旅行中，我不停地思考。當旅程結束時，我覺得我的想法已經成熟了，是時候分享給世人了。但問題是，描述這個想法的標準術語，即「時間平移對稱性的自發破缺」，卻是一個比「非阿貝規範理論」還要糟糕的名字。

一次飯後，我跟家人說了幾個候選的名字，徵詢她們的意見。其中一個叫做「時間晶體」。我本來擔心這個名字的風格有些「後現代」，但是我的妻子貝齊·迪瓦恩（Betsy Devine）卻非常喜歡，並堅持我使用這個名字。讓我詫異的是，《物理評論快報》居然也接受了這個名字。

「時間晶體」這個名字迅速地吸引了人們的注意力，而它隱含的思想則促使科學家思考，並引發了活躍的理論辯論。但直到最近，才有比較有說服力的證據表明它的確存在。

今年3月， 《自然》用一張極富想像力、讓人印象深刻的時間晶體圖片作為期刊封面。內文則有幾篇介紹發現時間晶體這種新物態的實驗論文。就這樣，「時間晶體」這個名字由虛變實，魔法般地走入了我們的現實世界。

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