璀璨的獨(dú)行者：物理巨匠彼得·希格斯隕落

愛丁堡大學(xué)消息，當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月8日，2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英國(guó)理論物理學(xué)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(xiàn)，是在1964年提出以他名字命名的希格斯機(jī)制，預(yù)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(xué)校長(zhǎng)彼得·馬斐森（Peter Mathieson）在訃聞中寫道：“彼得·希格斯是一個(gè)非凡的人——一位卓有天賦的科學(xué)家，以其遠(yuǎn)見和想象力豐富了我們對(duì)周遭世界的認(rèn)識(shí)。他的開創(chuàng)性工作激勵(lì)了成千上萬(wàn)的科學(xué)家，他的貢獻(xiàn)還將繼續(xù)鼓舞一代又一代的后來(lái)人。”

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(jiǎng)開始的。自他摘獲諾獎(jiǎng)桂冠以來(lái)，下面這段軼聞被眾口相傳、津津樂(lè)道：

1964年的一個(gè)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(guān)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(shí)，還呆在數(shù)里之外的圖書館。

希格斯不諳世事，遠(yuǎn)離現(xiàn)代生活——從不看電視，也沒(méi)有手機(jī)，直到80歲生日才獲得了人生中第一臺(tái)電腦。諾貝爾獎(jiǎng)揭曉當(dāng)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(shí)，他的第一反應(yīng)也是茫然和疑惑：

“啥獎(jiǎng)？”

上述敘事滿足了我們對(duì)物理學(xué)家的所有想象，唯一的問(wèn)題在于真假摻半。

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

希格斯是個(gè)性格孤僻的人。事實(shí)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(jié)果因?yàn)槠嚵鶄€(gè)月沒(méi)開，電瓶虧電打不著火，“所以我放棄了這個(gè)計(jì)劃，當(dāng)然，我沒(méi)把這事告訴任何人。”

傳聞也有真實(shí)的部分，希格斯確實(shí)過(guò)著“低科技”的生活。他住在小公寓里，沒(méi)有手機(jī)，沒(méi)有電視，也沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)。他從兒子那里收到過(guò)一部手機(jī)，卻從未往外撥過(guò)電話——除了家人，沒(méi)有人知道這個(gè)號(hào)碼。“我討厭被這樣打擾。為什么人們可以這樣打擾我？”

因?yàn)樗麄兿矚g保持聯(lián)系？“但我不想聯(lián)系。這是對(duì)我生活方式的侵犯，原則上我當(dāng)然沒(méi)有義務(wù)接受它?！毕８袼辜抑幸矝](méi)有電視，但這并不是因?yàn)樗麑?duì)外面的世界缺乏興趣?！拔也徽J(rèn)為電視是外部世界，” 希格斯曾直截了當(dāng)?shù)卣f(shuō)，“我認(rèn)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(gè)郵箱地址，但他從不發(fā)送電子郵件，甚至也從未瀏覽過(guò)網(wǎng)頁(yè)。早先，秘書會(huì)把收到的郵件打印出來(lái)，他再一一用紙信回復(fù)；后來(lái)，郵箱轉(zhuǎn)交一位同事打理，這位同事清楚，絕大多數(shù)郵件都無(wú)需驚動(dòng)希格斯。

希格斯喜歡獨(dú)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(guó)泰恩河畔的紐卡斯?fàn)枺?941 年，為躲避德軍轟炸，希格斯舉家遷往布里斯托爾。他在當(dāng)?shù)氐目砂参姆▽W(xué)校就讀時(shí)，世界籠罩在核陰影下，他差點(diǎn)為此放棄物理專業(yè)，“這顯然是我不想卷入的事情。”希格斯一度積極參與英國(guó)反核運(yùn)動(dòng)組織——核裁軍運(yùn)動(dòng)（CND），但CND后來(lái)逐漸走向偏激，甚至開始反對(duì)修建核電站。希格斯受夠了那些“連反應(yīng)堆和核彈都分不清的家伙”，選擇退出組織。“我原以為他們只是被誤導(dǎo)了，把兩者混為一談?！?/p>

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

在CND活動(dòng)期間，希格斯結(jié)識(shí)了他后來(lái)的妻子——一位美國(guó)語(yǔ)言學(xué)家。他的確錯(cuò)過(guò)了大兒子的出生，但事實(shí)上，這只是因?yàn)樵谄拮忧巴绹?guó)伊利諾伊州探望父母時(shí)，分娩提前了一個(gè)月。

1960年，希格斯返回愛丁堡大學(xué)擔(dān)任講師，同事們覺(jué)得他“有點(diǎn)古怪，也許喜歡胡思亂想”。希格斯和上級(jí)關(guān)系緊張，他在處理學(xué)生抗議活動(dòng)方面和校長(zhǎng)產(chǎn)生了意見分歧。“我認(rèn)為他根本不了解學(xué)生抗議的原因，不分青紅皂白就譴責(zé)學(xué)生領(lǐng)袖。部分學(xué)者對(duì)他的處理方式頗有微詞，我就是其中之一?！?/p>

他還和校長(zhǎng)在學(xué)校對(duì)南非公司的股權(quán)分配問(wèn)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(duì)他公開挑戰(zhàn)校長(zhǎng)權(quán)威的懲罰。在長(zhǎng)達(dá)20多年的時(shí)間里，希格斯甚至沒(méi)和校長(zhǎng)說(shuō)過(guò)話。他確信，要不是1980年有被諾貝爾獎(jiǎng)提名的傳聞，自己早就被掃地出門了。事后交流顯示，學(xué)院院長(zhǎng)的看法是：“好吧，他可能會(huì)獲得諾貝爾獎(jiǎng)。就算沒(méi)有，我們也隨時(shí)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(lái)自于家庭，由于缺乏粒子物理學(xué)基礎(chǔ)，希格斯感到難以跟上領(lǐng)域進(jìn)展。直到1996年退休，他一直游離在學(xué)界的種種變革之外。他曾告訴記者，“現(xiàn)今，沒(méi)有一個(gè)學(xué)術(shù)崗位會(huì)要我。就這么簡(jiǎn)單，我覺(jué)得自己的工作效率不夠高?！?/p>

作為一名“低產(chǎn)”學(xué)者，希格斯發(fā)表的論文用兩只手就能數(shù)得過(guò)來(lái)，這顯然跟當(dāng)下的發(fā)文節(jié)奏相差甚遠(yuǎn)。“在系里做研究評(píng)估工作時(shí)，我曾讓他們很尷尬。整個(gè)部門會(huì)群發(fā)信息：‘請(qǐng)列出你近期發(fā)表的論文’。然后我回復(fù)：‘無(wú)’?！?/p>

不過(guò)希格斯本人倒不覺(jué)得尷尬，他調(diào)皮地補(bǔ)充說(shuō)，因?yàn)檎撐奶?，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(shù)細(xì)節(jié)全方位地拋在了后面，也從來(lái)沒(méi)有追上過(guò)。所以，有種自己才不堪任的感覺(jué)。”

“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(huì)平心靜氣，再像1964年時(shí)候那樣去做一件事情?！?/p>

格斯所說(shuō)的1964年，正是他做出奠基性成果的時(shí)候。這一年的7月24日，他將題為《對(duì)稱性破缺，無(wú)質(zhì)量粒子和規(guī)范場(chǎng)》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(qiáng)調(diào)了希格斯機(jī)制給出的理論預(yù)言——希格斯玻色子，并將文章投至Physical Review Letters。

在希格斯機(jī)制中，希格斯引入了一種新的物質(zhì)場(chǎng)（希格斯場(chǎng)），其在對(duì)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(guò)與之相互作用來(lái)獲得質(zhì)量。

1993年，英國(guó)科學(xué)大臣征集希格斯場(chǎng)和希格斯粒子的最佳通俗解釋，獎(jiǎng)勵(lì)是一瓶香檳。倫敦大學(xué)學(xué)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(guò)程比作一場(chǎng)雞尾酒會(huì)，普通人無(wú)人理睬，可以自在走動(dòng)，而大咖會(huì)被人群包圍，穿過(guò)會(huì)場(chǎng)就很費(fèi)勁。希格斯機(jī)制與之類似：與希格斯場(chǎng)的相互作用越強(qiáng)，粒子的質(zhì)量也就越大。

粒子物理學(xué)家Martinus Veltman對(duì)此類科普解釋持批評(píng)態(tài)度。他認(rèn)為自相對(duì)論、量子力學(xué)以來(lái)的物理知識(shí)，不能單憑想象和直覺(jué)去理解，而是必須借助數(shù)學(xué)工具。希格斯本人也反對(duì)把希格斯場(chǎng)比作粘稠糖漿之類的解釋，因?yàn)樗X(jué)得這會(huì)引入誤解。

在公眾傳媒中，希格斯玻色子更廣為人知的綽號(hào)——“上帝粒子（God Particle）”，出自物理學(xué)家利昂·萊德曼的科普書籍The God Particle。因?yàn)槲锢韺W(xué)家投入大量資源卻遍尋無(wú)蹤，萊德曼最初想叫它“Goddamn Particle（該死的粒子）”， 后來(lái)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(gè)綽號(hào)。這倒不是什么出于維護(hù)宗教感情的考慮，恰恰相反，他是一名無(wú)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(yù)言了“上帝粒子”的存在，讓希格斯對(duì)這個(gè)綽號(hào)更加后悔。他毫不客氣地批評(píng)道：“我不是信徒。有些家伙在科學(xué)和神學(xué)之間已經(jīng)糊涂了。他們聲稱CERN的實(shí)驗(yàn)證明了上帝存在。西班牙教會(huì)要為這一誤導(dǎo)負(fù)責(zé)，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(shí)也會(huì)像上面這樣，呈現(xiàn)出尖刻一面。當(dāng)記者問(wèn)他最近讀了什么虛構(gòu)小說(shuō)時(shí)，他會(huì)開玩笑：“你是說(shuō)其他人的論文嗎？” 希格斯還對(duì)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(diǎn)的文章。因此，我認(rèn)識(shí)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(shí)間會(huì)改變很多東西，包括CERN。2012年7月4日，兩位CERN的實(shí)驗(yàn)小組發(fā)言人在CERN主禮堂報(bào)告了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)希格斯玻色子很可能存在，彼時(shí)希格斯83歲，距離他1964年的預(yù)言，足足過(guò)去了48年。

置身氣氛熱烈的會(huì)場(chǎng)，這位耋耄老人摘下眼鏡，默默擦拭淚水。他事后解釋說(shuō)，自己心潮洶涌，“主要是因?yàn)榈却Y(jié)束，松了口氣”。

來(lái)源：CERN

許多星星孤獨(dú)地燃燒著，熄滅了，很久以后，它的光才到達(dá)我們的眼睛。

希格斯是幸運(yùn)的，他等到了自己理論得見驗(yàn)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(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在獲獎(jiǎng)演說(shuō)中，希格斯選擇1960年作為自己故事的開場(chǎng)：

那一年，全蘇格蘭高校聯(lián)合舉辦了首屆物理暑期學(xué)校，新到愛丁堡大學(xué)的希格斯應(yīng)邀協(xié)助會(huì)議組織，負(fù)責(zé)晚餐的紅酒供應(yīng)。

希格斯記得，暑校里有四名年輕學(xué)生，每天都在學(xué)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(lái)聽第一節(jié)學(xué)術(shù)報(bào)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?yàn)樗９芗t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(dāng)了深夜討論氛圍的催化劑。

Cabibbo后來(lái)成為了CKM矩陣?yán)锏腃；Glashow建立了電弱統(tǒng)一理論，Robinson與他人合作，給出了非相對(duì)論多體系統(tǒng)中信息傳播速度的上界。Veltman和他的學(xué)生一道，闡明了電弱相互作用的量子結(jié)構(gòu)。

在一次次深夜暢談中，希格斯和四人組的唯一交集，不過(guò)是一瓶瓶紅酒。但這似乎是某種預(yù)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(wàn)有引力遙相應(yīng)答。

從這個(gè)意義上講，希格斯并不孤獨(dú)。

主要來(lái)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(guó)·星空計(jì)劃項(xiàng)目扶持

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)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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