璀璨的獨行者：物理巨匠彼得·希格斯隕落

愛丁堡大學消息，當?shù)貢r間4月8日，2013年諾貝爾物理學獎獲得者、英國理論物理學家彼得·希格斯（Peter Higgs）因病在家中安詳辭世，享年94歲。

希格斯最廣為人知的貢獻，是在1964年提出以他名字命名的希格斯機制，預言希格斯玻色子的存在，揭示了包括W玻色子在內(nèi)所有基本粒子的質(zhì)量起源。

愛丁堡大學校長彼得·馬斐森（Peter Mathieson）在訃聞中寫道：“彼得·希格斯是一個非凡的人——一位卓有天賦的科學家，以其遠見和想象力豐富了我們對周遭世界的認識。他的開創(chuàng)性工作激勵了成千上萬的科學家，他的貢獻還將繼續(xù)鼓舞一代又一代的后來人?！?/p>

編譯 | 周舒義

不管本人意見如何，希格斯的名字廣為公眾所知，是從諾貝爾獎開始的。自他摘獲諾獎桂冠以來，下面這段軼聞被眾口相傳、津津樂道：

1964年的一個周末，徜徉于凱恩戈姆山川河谷間的希格斯，忽然福至心靈，悟到了理論的關鍵。他目不窺園、足不下樓，醉心于粒子物理研究；直到大兒子出生時，還呆在數(shù)里之外的圖書館。

希格斯不諳世事，遠離現(xiàn)代生活——從不看電視，也沒有手機，直到80歲生日才獲得了人生中第一臺電腦。諾貝爾獎揭曉當天，他并未焦急地守在電話旁，而是在大街上溜溜跶跶。直到撞見舊鄰、收到祝賀時，他的第一反應也是茫然和疑惑：

“啥獎？”

上述敘事滿足了我們對物理學家的所有想象，唯一的問題在于真假摻半。

在2013年的采訪中，希格斯告訴記者，他對漫步山間、靈感襲來的傳言一頭霧水，自己也并未對諾獎的青睞感到意外。面對舊鄰的祝賀，剛從利斯區(qū)吃飯回來的希格斯早已對一切了然于胸——“當我說‘啥獎？’時，真的只是在開玩笑?！?/p>

希格斯是個性格孤僻的人。事實上，那天他為了避開沸騰的人潮，本打算驅(qū)車前往西高地（West Highlands）。結果因為汽車六個月沒開，電瓶虧電打不著火，“所以我放棄了這個計劃，當然，我沒把這事告訴任何人?！?/p>

傳聞也有真實的部分，希格斯確實過著“低科技”的生活。他住在小公寓里，沒有手機，沒有電視，也沒有互聯(lián)網(wǎng)。他從兒子那里收到過一部手機，卻從未往外撥過電話——除了家人，沒有人知道這個號碼?！拔矣憛挶贿@樣打擾。為什么人們可以這樣打擾我？”

因為他們喜歡保持聯(lián)系？“但我不想聯(lián)系。這是對我生活方式的侵犯，原則上我當然沒有義務接受它?！毕８袼辜抑幸矝]有電視，但這并不是因為他對外面的世界缺乏興趣。“我不認為電視是外部世界，” 希格斯曾直截了當?shù)卣f，“我認為它是一種人工制品?！痹?jīng)有人讓希格斯看了《生活大爆炸》，但他“印象不深”。

身為教授，希格斯有一個郵箱地址，但他從不發(fā)送電子郵件，甚至也從未瀏覽過網(wǎng)頁。早先，秘書會把收到的郵件打印出來，他再一一用紙信回復；后來，郵箱轉交一位同事打理，這位同事清楚，絕大多數(shù)郵件都無需驚動希格斯。

希格斯喜歡獨處，但并非兩耳不聞窗外事。在他馥郁而內(nèi)斂的一生中，也不乏華彩奔流。

1929年5月29日，希格斯出生于英國泰恩河畔的紐卡斯爾；1941 年，為躲避德軍轟炸，希格斯舉家遷往布里斯托爾。他在當?shù)氐目砂参姆▽W校就讀時，世界籠罩在核陰影下，他差點為此放棄物理專業(yè)，“這顯然是我不想卷入的事情?！毕８袼挂欢确e極參與英國反核運動組織——核裁軍運動（CND），但CND后來逐漸走向偏激，甚至開始反對修建核電站。希格斯受夠了那些“連反應堆和核彈都分不清的家伙”，選擇退出組織?！拔以詾樗麄冎皇潜徽`導了，把兩者混為一談?！?/p>

1950年，希格斯從倫敦大學國王學院物理系畢業(yè)。他本打算攻讀粒子物理專業(yè)的博士學位，指導教授卻勸退說：“目前的粒子物理理論的情況很糟糕，你研究這個理論不會取得任何成績，更不用說獲得諾貝爾獎。”于是希格斯選擇了分子物理學。

在CND活動期間，希格斯結識了他后來的妻子——一位美國語言學家。他的確錯過了大兒子的出生，但事實上，這只是因為在妻子前往美國伊利諾伊州探望父母時，分娩提前了一個月。

1960年，希格斯返回愛丁堡大學擔任講師，同事們覺得他“有點古怪，也許喜歡胡思亂想”。希格斯和上級關系緊張，他在處理學生抗議活動方面和校長產(chǎn)生了意見分歧。“我認為他根本不了解學生抗議的原因，不分青紅皂白就譴責學生領袖。部分學者對他的處理方式頗有微詞，我就是其中之一?！?/p>

他還和校長在學校對南非公司的股權分配問題上發(fā)生了沖突。坊間傳言，希格斯遲遲拿不到終身教職，是對他公開挑戰(zhàn)校長權威的懲罰。在長達20多年的時間里，希格斯甚至沒和校長說過話。他確信，要不是1980年有被諾貝爾獎提名的傳聞，自己早就被掃地出門了。事后交流顯示，學院院長的看法是：“好吧，他可能會獲得諾貝爾獎。就算沒有，我們也隨時可以趕他走。”

1970年后，妻子提出離婚，希格斯的人生落入低谷。此后多年，他一直郁郁寡歡。

陰翳不止來自于家庭，由于缺乏粒子物理學基礎，希格斯感到難以跟上領域進展。直到1996年退休，他一直游離在學界的種種變革之外。他曾告訴記者，“現(xiàn)今，沒有一個學術崗位會要我。就這么簡單，我覺得自己的工作效率不夠高?！?/p>

作為一名“低產(chǎn)”學者，希格斯發(fā)表的論文用兩只手就能數(shù)得過來，這顯然跟當下的發(fā)文節(jié)奏相差甚遠。“在系里做研究評估工作時，我曾讓他們很尷尬。整個部門會群發(fā)信息：‘請列出你近期發(fā)表的論文’。然后我回復：‘無’?！?/p>

不過希格斯本人倒不覺得尷尬，他調(diào)皮地補充說，因為論文太少，曾有研究人員誤以為希格斯的網(wǎng)站只列出了部分工作，還向他發(fā)郵件要完整清單?！拔冶患夹g細節(jié)全方位地拋在了后面，也從來沒有追上過。所以，有種自己才不堪任的感覺?！?/p>

“這也不再是我做事的方式了。很難想象在現(xiàn)在這種環(huán)境下，我還會平心靜氣，再像1964年時候那樣去做一件事情?！?/p>

格斯所說的1964年，正是他做出奠基性成果的時候。這一年的7月24日，他將題為《對稱性破缺，無質(zhì)量粒子和規(guī)范場》的文章投至Physics Letters，文章很快被接受并發(fā)表。一周后，他向Physics Letters投遞了第二篇文章，卻遭到了拒稿。在后續(xù)修改中，希格斯強調(diào)了希格斯機制給出的理論預言——希格斯玻色子，并將文章投至Physical Review Letters。

在希格斯機制中，希格斯引入了一種新的物質(zhì)場（希格斯場），其在對稱性自發(fā)破缺之后擁有非零的真空期望值，使得基本粒子可以通過與之相互作用來獲得質(zhì)量。

1993年，英國科學大臣征集希格斯場和希格斯粒子的最佳通俗解釋，獎勵是一瓶香檳。倫敦大學學院的大衛(wèi)·米勒教授最終拔得頭籌。米勒把粒子獲得質(zhì)量的過程比作一場雞尾酒會，普通人無人理睬，可以自在走動，而大咖會被人群包圍，穿過會場就很費勁。希格斯機制與之類似：與希格斯場的相互作用越強，粒子的質(zhì)量也就越大。

粒子物理學家Martinus Veltman對此類科普解釋持批評態(tài)度。他認為自相對論、量子力學以來的物理知識，不能單憑想象和直覺去理解，而是必須借助數(shù)學工具。希格斯本人也反對把希格斯場比作粘稠糖漿之類的解釋，因為他覺得這會引入誤解。

在公眾傳媒中，希格斯玻色子更廣為人知的綽號——“上帝粒子（God Particle）”，出自物理學家利昂·萊德曼的科普書籍The God Particle。因為物理學家投入大量資源卻遍尋無蹤，萊德曼最初想叫它“Goddamn Particle（該死的粒子）”， 后來迫于出版商壓力才改成現(xiàn)在的God Particle。

希格斯并不喜歡這個綽號。這倒不是什么出于維護宗教感情的考慮，恰恰相反，他是一名無神論者。有人寫信給他，聲稱《圣經(jīng)》《古蘭經(jīng)》或佛經(jīng)之類預言了“上帝粒子”的存在，讓希格斯對這個綽號更加后悔。他毫不客氣地批評道：“我不是信徒。有些家伙在科學和神學之間已經(jīng)糊涂了。他們聲稱CERN的實驗證明了上帝存在。西班牙教會要為這一誤導負責，它把腦袋本就不清楚的糊涂蛋搞得更混亂了。那些真心相信上帝七天創(chuàng)造世界的人們，腦子真的好使嗎？”

雖然希格斯在傳媒中的形象謙虛而內(nèi)斂，但他有時也會像上面這樣，呈現(xiàn)出尖刻一面。當記者問他最近讀了什么虛構小說時，他會開玩笑：“你是說其他人的論文嗎？” 希格斯還對Physics Letters 在1964年的那次拒稿耿耿于懷：“我不懂他們?yōu)槭裁唇邮芤黄v一種可能避開戈德斯通定理的論文，卻又拒絕一篇解釋如何做到這一點的文章。因此，我認識到把文章修改完后發(fā)給歐洲核子中心（CERN）的Physics Letters不是明智之舉，CERN的人不懂這類事情?！?/p>

時間會改變很多東西，包括CERN。2012年7月4日，兩位CERN的實驗小組發(fā)言人在CERN主禮堂報告了大型強子對撞機（LHC）的最新實驗結果，證實希格斯玻色子很可能存在，彼時希格斯83歲，距離他1964年的預言，足足過去了48年。

置身氣氛熱烈的會場，這位耋耄老人摘下眼鏡，默默擦拭淚水。他事后解釋說，自己心潮洶涌，“主要是因為等待結束，松了口氣”。

來源：CERN

許多星星孤獨地燃燒著，熄滅了，很久以后，它的光才到達我們的眼睛。

希格斯是幸運的，他等到了自己理論得見驗證的這一天。2013年10月8日，希格斯和弗朗索瓦·恩格勒分享了當年的諾貝爾物理學獎。在獲獎演說中，希格斯選擇1960年作為自己故事的開場：

那一年，全蘇格蘭高校聯(lián)合舉辦了首屆物理暑期學校，新到愛丁堡大學的希格斯應邀協(xié)助會議組織，負責晚餐的紅酒供應。

希格斯記得，暑校里有四名年輕學生，每天都在學校的一間地下室里討論理論物理，直到深夜。他們很少能在第二天早起，來聽第一節(jié)學術報告。這四位年輕人是：N. Cabibbo，S. L. Glashow，D. W. Robinson和M. J. G. Veltman。

希格斯并未參與他們的討論，因為他要保管紅酒。許多年后，Cabibbo告訴希格斯，正是四人在晚餐后偷拿的紅酒，充當了深夜討論氛圍的催化劑。

Cabibbo后來成為了CKM矩陣里的C；Glashow建立了電弱統(tǒng)一理論，Robinson與他人合作，給出了非相對論多體系統(tǒng)中信息傳播速度的上界。Veltman和他的學生一道，闡明了電弱相互作用的量子結構。

在一次次深夜暢談中，希格斯和四人組的唯一交集，不過是一瓶瓶紅酒。但這似乎是某種預示：他們此后的人生軌道冥冥交織，仿佛冰冷宇宙中璀璨的大質(zhì)量星體，隔著茫茫黑暗，以萬有引力遙相應答。

從這個意義上講，希格斯并不孤獨。

主要來源

[1] https://journals.aps.org/rmp/pdf/10.1103/RevModPhys.86.851

[2] https://www.theguardian.com/science/2013/dec/06/peter-higgs-interview-underlying-incompetence

[3] https://www.theguardian.com/science/2024/apr/09/peter-higgs-physicist-who-discovered-higgs-boson-dies-aged-94

[4] https://mp.weixin.qq.com/s/mnNrjaFjGzWuzRPkRPoVfA

本文受科普中國·星空計劃項目扶持

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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