希格斯和霍金的「世紀賭局」未有終結
物理學家將自然物體之間的相互作用劃分為4種，這4種基本的作用力分別是引力、電磁力、強相互作用同和弱相互作用。愛因斯坦在1905年和1915年先後提出了狹義相對論和廣義相對論，基本解決了物質之間在時空中的引力作用問題。愛因斯坦在物理學研究的晚期並未解決相互作用的4種力的統一問題。愛因斯坦之後的理論物理學家開始嘗試建立統一的理論模型，以期解釋通過後3種力互相作用的粒子，這便是粒子物理學中標準模型產生的背景，標準模型理論將基本粒子劃分為夸克、輕子和玻色子三大類，預言了62種基本粒子的存在。1964年，兩位比利時的物理學家恩格勒和布繞特首先提出了標準模型理論，該模型存在一個致命的缺陷，那就是無法解釋基本粒子的質量來源問題，英國物理學家希格斯在標準模型的基礎上，在1964年提出了「希格斯場」的存在，預言了「希格斯粒子」，解決了基本粒子和物體的質量來源問題。
提出希格斯粒子的理論假說並非易事，希格斯在1964年已經在思考標準模型的問題了，他有一次在蘇格蘭的高地上散步時，突然萌發「希格斯粒子」的概念，靈感之後，接下來的兩個星期，他開始用理論思維和簡單的數學公式描述發現的過程，撰寫了兩篇論文，這兩篇論文奠定了現代粒子物理學的基礎，論文的發表並非一帆風順，第二篇論文遭到了歐洲雜誌《歐洲物理學快報》的拒絕，轉而發表在美國的雜誌《物理學評論快報》上，希格斯在論文中提出了「希格斯粒子」是客觀物質獲得質量的根源，也就是說希格斯玻色子是電子和夸克具有質量的基礎，所有的粒子在「希格斯場」中游弋，受到希格斯粒子的作用而產生慣性，從而具有了質量。證實和尋找希格斯粒子更非易事，他萬萬沒有想到的是，這個理論竟然演變成科學史上耗資最大的實驗。希格斯本人對媒體的解釋是：40多年之前，物理學界根本不知道到哪裡尋找希格斯粒子，幾十年來，始終沒有足夠的證據可以證明這個「上帝粒子」的真實存在。
歐洲核子研究中心後來投入巨資，建立了大型強子對撞機，就是為了在實驗的基礎上證實希格斯粒子的存在，數以千計的多國科學家從1998年起開動了「世紀工程」的科學機器，而希格斯本人自從1964年提出「希格斯粒子」理論以來，一直等待粒子的存在被證實的那一天，漫長的等待和努力持續了48年，直到2012年7月4日，歐洲核子中心的科學家初步證實了希格斯粒子。當歐洲核子中心在2012年7月4日宣布該中心的兩個強子對撞機實驗室均發現了一種新的粒子具有和科學家多年一直在尋找的希格斯粒子相一致的性質時，希格斯的「競爭對手」霍金對這一無與倫比的成就表達了讚美之情，認為這是一個很重要的發現，應該能夠帶給彼得·希格斯一個諾貝爾獎。霍金在2012年7月4日接受英國廣播公司的採訪時，十分風趣地提到了自己曾經設下了「小小賭局」，原來霍金和希格斯之間有過不同觀點的「大師對話」，霍金為了表達不相信希格斯粒子存在的決心，在幾年之前曾經和美國密歇根大學的凱恩教授打過一次賭，賭資是100美元。霍金在接受採訪時，慷慨地承認自己剛剛輸掉了100美元。
英國的兩位科學大師霍金和希格斯是諾貝爾物理學獎的無可爭議的人選，誰能夠首先在2012年度和2013年度獲得諾獎主要取決於大型強子對撞機的實驗結果，兩位在我們這個時代最偉大的物理學家多多少少發生了一場「口水戰」，很有可能給科學界帶來一場「排山倒海」般的巨大衝擊，當然兩位科學家在一種友好而坦誠、幽默而機智的氣氛中完成了他們的「世紀之爭」。希格斯不認為霍金的物理方法都是正確的，而霍金在耗資100億美元的大型強子對撞機項目中發揮了關鍵作用，他不是期待著希格斯粒子得到證實，而是期待著這個粒子得到證偽，霍金希望看到大型強子對撞機能夠帶來更多的發現，而不是僅僅用於希格斯粒子的尋找，他甚至開玩笑地表示，如果實驗能夠證明希格斯粒子不存在的話，那將是令人感到興奮的事情。近半個世紀的尋訪有了「水落石出」的結果。希格斯曾經在愛丁堡舉行的媒體見面會上批駁了霍金的一些言論，他認為霍金將粒子物理學和引力理論以一種粒子物理學家都不相信的方法放在一起研究是一種不正確、不夠好的方法，霍金不相信希格斯粒子存在的理論基礎就有問題。
從1998年強子對撞機開啟實驗直到2012年歐洲核子研究中心初步證實了希格斯粒子的存在，霍金和希格斯之間的「口水戰」似乎已經塵埃落定，希格斯是2013年度諾貝爾物理學獎的獲得者，霍金由於在一場「添油加醋」的小小賭局中輸掉了100美元，可以獲得網民頒發的「搞怪諾貝爾獎」。然而，深層的物理學問題依然存在，不會由於希格斯獲獎而結束，比如：有的粒子有質量，有的粒子沒有質量，不是所有粒子的質量都能用希格斯場的概念得到解釋，希格斯粒子的壽命短得令人難以捕捉，希格斯粒子的檢驗還是有些疑問等等，於是我們又要回到霍金提出的「萬有理論」上來，幾年之前，霍金曾經設想大型強子對撞機應該能夠發現「超對稱粒子」，這些粒子能夠證實「超對稱理論」。有趣味的是，希格斯粒子的發現似乎能夠開啟多維空間和「萬有理論」的大門，如果這種預測是準確的話，霍金和希格斯在結束他們的「吊人胃口」的口水戰之後，有可能為了一個共同目標走到一起來，為物理學的發展找到新的途徑。
2013-10-11
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