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希格斯玻色子最近引起如此大的轟動,這說明了粒子物理學的什麼?據報道,瑞士大型強子對撞機的物理學家已經瞥見了希格斯的“誘人跡象”,希格斯可能賦予夸克、電子和我們世界的其他基本組成部分質量。請注意,不是實際的“證據”,而是“證據的跡象”。物理學家 Michio Kaku 在《華爾街日報》中興奮地說,“世界各地的物理學家今年聖誕節有值得慶祝的事情。”
實際上,長期以來,希格斯對於粒子物理學來說一直是一種喜憂參半的存在。在 1990 年代初期,當物理學家徒勞地懇求國會不要取消超導超級對撞機(它消耗稅金的速度比黑洞還快)時,諾貝爾獎得主萊昂·萊德曼將希格斯命名為“上帝粒子”。這是最離譜的科學炒作。如果希格斯是“上帝粒子”,那麼我們應該如何稱呼更基本的粒子,比如弦?神首粒子?聖母粒子?
萊德曼本人也承認,“該死的粒子”可能是希格斯更好的名字,因為它很難被探測到“並且花費巨大”。一個更根本的問題是,相對於理論物理學的宏偉目標而言,發現希格斯將是一項適度的,甚至是虎頭蛇尾的成就。希格斯將僅僅作為粒子物理學標準模型的頂點,該模型描述了電磁力以及強核力和弱核力的運作方式。標準模型由於排除了引力,因此是對現實的不完整描述;它就像一種排除性的關於人性的理論。Kaku 也承認了這一點,稱標準模型“相當醜陋”和“只有母親才會喜歡的理論”。
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我們最好的引力理論仍然是廣義相對論,它在數學上與構成標準模型的量子場論不相容。在過去的幾十年中,理論家們越來越痴迷於尋找統一理論,一種將自然界所有力包裝成一個整潔的“萬物理論”。聽到關於希格斯的所有喧囂,公眾可能會理所當然地認為它代表著朝著統一理論邁出的關鍵一步——或許至少初步證實了弦、膜、超空間、多元宇宙以及 Kaku、斯蒂芬·霍金、布萊恩·格林、麗莎·蘭道爾和其他統一理論愛好者在他們的暢銷書中宣傳的所有其他奇異幻象的存在。
但是,希格斯並沒有讓我們比爬樹更接近月球的距離更接近統一理論。正如我之前指出的那樣,弦理論、環空間理論和其他流行的統一理論候選者假設的現象太小,以至於無法被任何現有甚至可想象的(科幻方式除外)實驗檢測到。要獲得我們對頂夸克擁有的那種弦或環的證據,就需要建造一個像銀河系一樣大的加速器。
Kaku 在《華爾街日報》中斷言,發現希格斯“是不夠的。我們需要的是一個真正的萬物理論,它可以簡潔而優美地將宇宙的所有力統一為一個單一的連貫整體——這是愛因斯坦在他生命的最後 30 年裡追求的目標。”他堅持認為我們正處於“物理學的開始,而不是結束。冒險仍在繼續。”也許吧。但我並不樂觀。無論物理學家是否找到該死的粒子,過去半個世紀以來賦予物理學光彩的統一追求,看起來越來越像一條死衚衕。
大約 10 年前,我言出必行。長期基金會是一個鼓勵長期思考的非營利組織,它邀請一群人對科學、技術和文化其他領域的趨勢進行打賭。我與 Kaku 打賭 1000 美元,到 2020 年,“沒有人會因為在超弦理論、膜理論或描述自然界所有其他力的統一理論方面的工作而獲得諾貝爾獎。”(李“環空間”斯莫林是我最初的對手,但在最後一刻退出了,真是個膽小鬼。)
我和 Kaku 各自預先支付了 1000 美元,這筆錢由長期基金會保管。如果文明——或者更重要的是,長期基金會——在 2020 年仍然存在,它將向我(大自然保護協會)或 Kaku(國家和平行動)指定的慈善機構捐贈 2000 美元。在為我的賭注辯護時,我宣告
“統一理論的夢想,一些福音傳道者稱之為‘萬物理論’,永遠不會被完全放棄。但我預測,在未來二十年裡,更少的聰明年輕物理學家會被一項幾乎沒有實證回報希望的事業所吸引。大多數物理學家將開始接受自然可能並不認同我們對統一的熱情。物理學家已經提出了在某些領域非常有效的理論——牛頓力學、量子力學、廣義相對論、非線性動力學——並且沒有理由認為應該存在一個解釋自然界所有力的單一理論。對統一理論的追求將不再被視為科學的一個分支,它告訴我們關於真實世界的資訊,而是一種數學神學。”
不過,我補充說——這既是傷感的廢話,也是事實——“如果我輸掉這場賭注,我會很高興。”
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