《上帝粒子》  [美]利昂·莱德曼著  米绪军译  上海科技出版社  2003年12月第一版  427页，33.50元

    今年7月4日，欧洲核子物理研究中心（CERN）召开新闻发布会，宣布发现了一种新的玻色子，立即引起巨大轰动。人们之所以对这件事如此重视，很大程度上就在于有理由相信，这种新粒子很可能就是所谓的希格斯玻色子（Higgs Boson），也就是传说中的“上帝粒子”。自从1964年它作为一种假设被提出后，如今已过去整整四十八个年头。这个让无数高能物理学家魂牵梦萦的神秘粒子，似乎终于展现出了庐山真面目。

    但是，诸多媒体在兴奋之余，也很快陷入迷茫。他们发现，自己很难向广大读者清楚而又通俗地解释这个发现的意义。事实上，甚至连大多数媒体本身，也和普通人一样，完全是抱着一种“虽然不明白，但觉很厉害”的心态在报道这个话题。他们模糊地知道，希格斯玻色子可能是解释万事万物（严格地说，其实是大部分事物）为何会具有“质量”的关键，但具体是怎么回事，则不免一头雾水。在CERN的发布会上，一位记者向主席提问，声称自己完全搞不懂这个发现，能不能用个通俗的比喻来解释一下？科学家们面面相觑，互相推诿，最后主席只好简单了当地回绝了这个记者：对不起，不能给你一个比喻。

    这个场景很好地凸显了现代科学的尴尬：在某种程度上，它的一些分支已经发展得如此深奥而抽象，和普通人的生活完全脱节，甚至难以用日常语言向常人普及。不过，众媒体还是知难而进，在接下来的数天里充分地发挥了各自的想象力，以五花八门的方式对“希格斯玻色子”进行了描述。其中，有把它比喻为拆炸弹的，有比喻为胖子在水中行走的，有以小球在砂糖上的滚动来演示的，而最绝的大概要算是CNN，它把希格斯玻色子形容为一堆花痴少女，见到普通人便不理不睬，见到大明星则一拥而上，围得水泄不通，从而使得对方带上了某种程度的“质量”。

    某些严肃的科学家可能对这样的比喻十分反感，认为这完全损害了希格斯玻色子的物理意义，并坚持除了数学之外，不可能再有第二种描述它的手段。然而，时代发展到今天，物理学家却必须面对这样的事实：他们再也无法困守于象牙塔中，拒绝与大众沟通。实际上，哪怕是从纯学术的角度出发，学者也有必要好好地琢磨一下，如何才能更好地使外行懂得自己工作的意义。这是因为：今天的物理学早已不是个人凭借一支笔一张纸所能进行的事情，物理学家们想要做出更多发现，就必须依赖极端昂贵的仪器与设备。而想要获得更多的拨款，如何说服纳税人，以及那些掌握拨款权力的官员，就成了非常重要的任务。

    1993年，英国的物理学家就面临着这样的挑战。当时的英国科学大臣沃尔德格雷夫（William Waldegrave）向学界发出悬赏，声称自己尚未决定是否要给这个项目拨款，但如果谁能简单地解释清楚，究竟什么才是希格斯玻色子，以及它如何赋予事物质量，谁就可以得到一瓶香槟。

    许多物理学家纷纷给这位大臣去信，最后获得奖品的是来自伦敦大学学院（希格斯曾工作过的地方）的教授大卫·米勒。他说：在一场鸡尾酒会上聚集着众多人士，不过，一个普通人大可穿行于其间而不受干扰。但如果换成前英国首相撒切尔夫人出现在那里，那么，人群就会顿时簇拥到她的身边，使得她无论是行动还是停止都“身不由己”，换句话说，也就是获得了某种惯性，或者说质量。某种程度上，这个比喻和CNN所使用的“花痴少女”可算是大同小异！

    今天我们读到这些比喻，最多当作文字游戏付之一笑而已，但在当时，事情可远远没有那么简单。如果说英国科学家还能够抱着一种相对轻松的心态来向政府官员解释这个问题的话，他们的美国同行则正面临着切实的巨大压力。那个夏天，美国的全体高能物理学家都背负着一个“不可能的任务”，就是说服国会数百名议员，继续建造超导超级对撞机（SSC）是必要且必须的。SSC是一个庞大的科学计划，当时总预算已经高达一百一十亿美元，相比之下，即使曼哈顿计划也不过耗资二十亿美元而已。投入如此巨额的资金，只为了寻找一种难以理解且早已为理论所预测到的粒子，对政客来说，自然需要多打上几个问号。

    对那些支持建造SSC的物理学家来说，这是一场充满绝望和悲剧的战役。两位诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）和利昂·莱德曼（Leon Lederman）不得不一次次地在听证会上向那些对物理学毫无概念的议员解释，为什么发现希格斯玻色子对人类的知识体系如此重要，以至值得花上一百一十亿美元去探寻。为了使公众能够更好地理解这一点，两人都决定写一本相关的通俗著作。于是1992年，温伯格出版了《终极理论之梦》（Dreams of a Final Theory），这本书很快就被那些支持SSC的议员引为经典，成为听证会上吵架的随身必备之作。而第二年，莱德曼则出版了那本后来变得更有名的作品，即《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么才是问题？》（The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?）。

    《上帝粒子》一书从古希腊哲学家德谟克利特提出的“原子”概念出发，穿越历史的长河，一直说到弱电统一场论，标准模型的建立，以及对理论中最后迷失的那个关键粒子——希格斯玻色子的追寻。他以诗意的笔触，描述了从科学创生的那一刻开始，一代代物理学家所追求的那个共同梦想。四百多年前，伽利略在比萨斜塔上扔下两个铁球，而今天，一位现代的物理学家则坐在伊利诺伊平原上的营房里，用冻僵的手指检查从加速器中传来的那些数据。他们都怀有相同的疑问：什么是物质的基本结构，宇宙是如何运行的？

    在莱德曼的笔下，正是这种宗教使命一般的情怀促使人们不断地去探索宇宙的本源。物理学家并不仅仅满足于描述宇宙究竟“什么样”，而更希望理解宇宙“为什么是这样”。因为他们始终坚持，甚至可以说是信仰一个观念：在纷杂繁复的事物背后，存在着一个简单的规律。宇宙的一切性质，都可以从这个普遍的规律中推导出来。这个规律是如此简单、明晰、优美，以至可以印在一件T恤衫上。

    为了追求一个终极规律，人们必须把自然界中发现的各种基本粒子都归类到一个模型中去。迄今为止，在除引力之外的领域里，最成功的模型就是所谓的标准模型。根据这个模型，我们可以预言，宇宙中共存在着六十一种基本粒子，既不多，也不少，而每一种粒子，都有它的特殊作用。

    这六十一种粒子，除了一种之外，其他已经全部被实验所发现和证实（当然在1993年，顶夸克尚未被证实，不过很快于1995年被费米实验室发现）。但让人头痛的是，最后那一种，也是极其关键的一种粒子却始终不见踪影——这就是希格斯粒子。它的存在与否，不但对我们认识宇宙的本质有着至关重要的作用，更是检验标准模型的关键所在。正因为它是如此重要，莱德曼把它径称作“上帝粒子”，并作为本书标题。而建造大型对撞机最主要的目的之一，就是为了寻找这种“指挥着宇宙交响曲”的粒子。当人类从德谟克利特、伽利略、牛顿、道尔顿的时代一路走来，如今终于站在最后一道门槛上时，高能物理学家实在看不出，究竟有什么理由可以阻挡我们迈出这一步。

   然而，《上帝粒子》一书出版得似乎太晚了，大多数议员很难理解物理学家的这种浪漫主义情结。温伯格曾经在著名的拉里·金脱口秀上和一位议员辩论是否应该建造SSC。那位议员说，他并不反对在科学上投资，但必须有个优先性的考量。温伯格问道：建造SSC能够让我们从根本上认识到宇宙的规律，难道这还不足以为它赢得优先地位？那位议员的回答出奇的简单，就是两个字——不能。

    1993年，SSC的前景终于被政治现实无情粉碎。对美国国会的议员来说，苏联已经解体，冷战已经胜利，再投入巨资建造这种“科学面子工程”又有什么意义呢？解决越来越大的财政赤字，才是政治上的当务之急。而从另一方面来说，随着新时代的到来，科学研发已经越来越成为一种风险投资，讲究实际的投入和产出之比。但基础研究在可见的将来究竟有多少产出，却是一个谁也说不清的问题。这种情况下，与其斥巨资去赞助一个“大玩具”，还不如把钱更多地投到那些有明确收益的科研项目上。至于科学家认识宇宙本质规律的情怀……笑话，这有什么值得一提的呢？

    那一年9月30日，参议院以微弱的多数通过了对SSC的预算，但随即在众议院遭到否决，对撞机的拨款议案被彻底驳回。在经历了前后长达七年的争吵之后，事情终于尘埃落定，美国历史上最具雄心之一的科学计划就此夭折，而前期已经投入的整整二十亿美元也随之打了水漂。到今天，或许SSC给我们留下的唯一遗产，是几本科幻小说的素材，如此而已。

    不过，这事本身似乎已成了永恒的话题。莱德曼在2006年再版的新书前言中对此大倒苦水，温伯格则更有过之而无不及——他的整个后半生几乎都在不停地吐槽此事。甚至今年5月10日，他还在《纽约书评》上对“大科学”所遭遇的危机发表长篇大论，其中又不免抱怨一番SSC的下马。

    公平地说，关于SSC的争论并不仅仅局限在科学家和政客之间。在科学界内部，也有关于建造SSC的不同意见，反对者中甚至也包括几位诺贝尔奖得主，比如安德森、彭齐亚斯等人。但是，这种争论主要集中在科学界内部的优先性分歧之上，也就是在预算一定的情况下，究竟应该优先保证大科学研究还是小科学研究的问题，这自然是可以进一步探讨的。

    如果考虑到美国在之后的二十年里，在伊拉克和阿富汗战场上投入了超过三万亿美元，其中任何一个月的军事开支，都足以建造一个SSC，这就不免让人为科学在政治家眼中的地位感到悲哀。从德谟克利特、伽利略、牛顿到今日的物理学家，全人类对宇宙终极规律的探索，就这样被推迟了二十年。而为了节省那几十亿美元，美国则眼睁睁地把粒子物理的研究中心地位让给了今天的欧洲。

    好在，《上帝粒子》一书并没有白白出版。无论如何，莱德曼给希格斯玻色子取的这个“绰号”经过媒体传播，在公众中迅速走红，从而使更多的人记住了这个名词。其实从物理角度来说，很难认为“上帝粒子”有什么实际意义，甚至这个称呼还遭到了多数物理学家的强烈反感，尤其是希格斯本人（因为他是坚定的无神论者）。不过，显然它能使多数读者留下深刻印象，这大概也就够了。

    莱德曼后来说，这个叫法只在两类人——虔诚地相信上帝的人和坚决不信上帝的人——中引起了反对，而剩下的大多数则表示欢迎。他同时也表示，本来并没有把希格斯玻色子叫做“上帝粒子”（God Particle），而打算叫做“该死的粒子”（Goddamn Particle）。因为这个粒子迟迟不能发现，使得物理学家困扰至今。不过因为后者太过不雅，无法通过出版商那关，所以此书的合作者迪克·泰雷西把它作为标题之后，他也就只好将错就错了。

    这种说法是否属实，谁也不知道，或许只是莱德曼为了增加书籍销量的一种宣传罢了。但无论如何，数年之后，当欧洲核子物理研究中心开始筹建一台新的加速器，即今天的大型强子对撞机（LHC）的时候，“上帝粒子”的说法已经深入人心。LHC位于法国和瑞士边境，造价约四十亿美元，由多国共同出资兴建，不过其设计的对撞能量仅有当初SSC的五分之一。奇怪的是，这次似乎并没有引起大规模的反对声音，人们好像对一台能够寻找“上帝粒子”的机器更加心存敬畏，至少在主流媒体上，大多数时候都只见到文章宣扬其积极意义，而很少看到对它是否“值得建造”的质疑。2008年，当LHC开始运行的时候，曾在公众中引起过一阵小小的混乱，但那主要出于一种杞人忧天式的“宇宙是否会因此毁灭”的担心，而从财政上质疑其根本意义的声音则很少。其实在LHC的历史上，也曾多次发生意外事故，以及额外超支的现象，不过人们似乎大多默认了它的“重要意义”。当然反对声肯定也有，但至少从未占据过主流地位。

    这倒值得我们好好思考一番，尤其是“上帝粒子”这个响亮的头衔究竟在其中起到了多少作用？今天，当全球媒体都在为LHC终于发现了疑似的“上帝粒子”（究竟是不是还需进一步确认）而欢呼的时候，再回想起当年SSC的不同命运，不免让人唏嘘不已。对比之下，这似乎告诉了我们科普——或者至少，为研究对象起一个拉风的名字——在科研中的重要性？

    但无论如何，今天的科学研究者应该意识到，公众科普是一项重要的工作，甚至可以说是一种应尽的义务。尤其在中国，专家与公众长期严重脱离，这种情况更是急需改善。科学拨款是否应当受到公众意见的影响，这可以见仁见智，但从情理上来说，当一项研究需要大量依靠纳税人的资金来进行的时候，至少应该随时向人们普及一下这项研究的意义及最新进展，这应该说是最起码的责任。

作者：曹天元