物理女王陛下
2012年7月4日,全世界的报纸都在宣告这对科学界意义重大的一天。《独立报》的头版头条是,“科学家证明了上帝粒子的存在”;加拿大广播公司说,“粒子物理缺失的基石”已浮出水面;《纽约时报》的一则标题是“物理学家发现了可以解开宇宙之谜的神秘粒子”。
这就是对希格斯玻色子的重大发现,每个人都迫不及待地想要解释它有多么了不起。然而希格斯玻色子非常复杂,我无法摘录出有价值的新闻片段来概括它。
希格斯玻色子非常复杂,以至于1993年英国科学部长威廉·瓦多格列佛悬赏一瓶香槟,征求能够用一页纸解释希格斯玻色子的科学家。[1]本书中我不打算这样做(我更想要一杯奶昔),但我们要尝试感受一下希格斯玻色子是什么东西。
希格斯玻色子之所以重要,是因为它证实了科学家近50年前的一个预测。要证实这个预测,需要建造大型强子对撞机—有史以来最大的机器。
但我们怎么知道它值得付出如此巨大的努力呢?比如说我现在可以发明一种叫“timon”的粒子,它让你在看无聊电影时想要查看手表。我们要为此建造一台机器吗?
想想看,理论物理学家如何知道哪些假说值得研究?有那么多粒子、那么多场、那么多相互作用,我们怎样知道自己的方程是合理的?有没有指导新物理定律的终极法则?
答案是有的,它来自史上最杰出的不知名物理学家之一:阿马莉·埃米·诺特。
在20世纪初,只有两名女性被允许在德国埃尔朗根大学就读,她们上任何课程都需要得到任课老师的许可,诺特就是其中之一。信不信由你,她并没有因拥有子宫而不懂数学(岂有此理?)。诺特撰写了一系列论文,受到了德高望重的数学家大卫·希尔伯特的赏识。