发现“上帝粒子”的意义

潘国驹：发现“上帝粒子”的意义

7月4日，位于日内瓦的欧洲原子核能中心（CERN）向全球宣布，找到一种新亚原子粒子，这种粒子与之前预言构成质量的“上帝粒子”、即希格斯（Higgs）玻色子特征“一致”。

　　许多人都认为这是自上世纪60年代阿波罗号登上月球以来最重要的科技盛事。发布会现场，利物浦大学粒子物理系主任瑟密斯·布考克则称，对于物理学家来说，这次发现就像“哥伦布发现美洲大陆”。

　　全世界不少传媒都以头版新闻刊登了这则消息，可见发现“上帝粒子”的重要意义。

　　根据计划，此次研究的正式结果将在7月底在学术期刊上发表。届时，论文作者将是参与了所有两个实验项目的科学家，共3000多人，其中，也有100多位亚洲科学家和研究生（包括南洋理工大学高等研究所几位研究生）。

　　本文主要是谈谈“上帝粒子”这个重大科学发现的科学背景。

　　首先，“上帝粒子”是寻求宇宙粒子中的最后未被发现的重粒子。找到了这个粒子的 意义非常重大，因为所有物质都由基本粒子，例如夸克（Quark）、电子等组成，这个“上帝粒子”是所谓“标准模型”（Standard Model）中的一个有质量的粒子，如果最终确定上帝粒子的存在，那么将证明“标准模型”的正确性，物理学也将提升到另一个层次。进而促进科学技术的突破。这个发现轰动了全球，具有质量（Mass）的上帝粒子掀开了宇宙奥秘的新领域。实际上目前我们只探讨了宇宙百分之四的物质结构以及它们的理论依据，发现了“上帝粒子”将打开宇宙另外96％的新层面。因为我们已经找到“最后”的具有质量的粒子，在这个基础上我们继续去研究宇宙的黑洞、黑体等及未来的物理理论。

　　物理是自然科学的基础，无论是化学、物性学、生命科学甚至数学，在很大程度上都要依赖物理学的进展，我们看一看物理学的发展，更能了解发现“上帝粒子”的震撼性意义，首先我们有了牛顿力学，认识了万有引力，经典力学，然后在19世纪麦斯韦尔（Maxwell）提出电磁相互作用的数学公式，解决了电和磁力的理论，让人类了解了电和磁的力。到了20世纪，爱因斯坦的相对论以及量子力学理论更推动人类对大自然的深层认识，也改变人类的生活面貌。以上的进展都没有办法认识核力（Nuclear Force）以及基本粒子的内部组成及结构。在上世纪约50年代，杨振宁教授和米尔斯 （Mills）提出了杨－米尔斯规范场理论（Yang-Mills Gauge Field），是“标准模型”的理论基础，所有的试验都几乎证实了“标准模型”的正确性，也表示杨－米尔斯理论的地位，也即是说杨－米尔斯理论是自然界所有力（除了万有引力）的理论基础。“上帝粒子”的发现是“标准模型”最重要的实验证明。

　　有了基础科学才有技术和工业的突破，人类没有在实验上发现电子（Electron）， 没有电磁理论，相对论和量子力学就不可能有今天电子工业和核能工业及其他的广泛应用，也就不可能进而改变人类生活面貌以及提升经济效益。

　　最后，我们必须指出，欧洲目前投资50亿欧元以上的资金，耗费几十年的时间来寻找“上帝粒子”，这是值得的。这是对人类文明的一大贡献。希望亚太国家尤其是中国、印度，也能为人类的文明大规模投资，取得应有的贡献。新加坡虽然是个小国，但也不要忽略基础科研的投入。

作者为南洋理工大学高等研究所所长

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（摘自联合早报）