Higgs理論及其面臨的生成論挑戰

陳金平

摘要：Higgs粒子是標準模型中的最后一種沒有在實驗上發現的粒子。在標準模型理論中，宇宙中每一種其他的粒子都是通過和Higgs場中的Higgs玻色子產生的相互作用而獲得質量的。因此，Higgs粒子的存在與否是標準模型是否成立之關鍵所在。現在物理學界一般認為如果實驗發現了Higgs粒子，那么標準模型毫無疑問能夠成為除引力之外統一其他一切的理論。然而此一觀點卻在哲學上面臨著生成論的挑戰。

關鍵詞：Higgs玻色子 生成論 粒子的本有性 挑戰

中圖分類號：O572 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）17-0184-01

粒子物理學中一個十分重要的問題——質量的起源，在上世紀50年代遭遇到了困境。希格斯理論便是在這種背景下關于解決質量的起源問題而提出來的諸多新思路之一。希格斯粒子在標準模型中占有重要的地位，Higgs粒子是標準模型中的最后一種沒有在實驗上發現的粒子。在標準模型理論中，宇宙中每一種其他的粒子都是通過和Higgs場中的Higgs玻色子產生的相互作用而獲得質量的。因此，Higgs粒子的存在與否是標準模型是否成立之關鍵所在。基于Higgs玻色子的重要性，在物理學界其又被稱為“上帝粒子”。現在物理學界一般認為如果實驗發現了Higgs粒子，那么標準模型毫無疑問能夠成為除引力之外統一其他一切的理論。然而此一觀點卻在哲學上面臨著生成論的挑戰。

一、Higgs粒子簡介

標準模型理論（the Standard Model Theory）自上世紀60年代構建完成后，由于它的很多設想不斷被實驗成果所證實，目前已成為粒子物理學的主流理論。希格斯玻色子（Higgs boson）在標準模型中的作用十分重要，負責引導規范變換中的對稱性自發破缺，是慣性質量的來源，可以說它是整個標準模型的基石，如果希格斯粒子不存在，將使整個標準模型失去效力。而現今諸多高能粒子加速器（歐洲核子研究中心大型正負電子對撞機LEP，以及即將開始運行大型質子對撞機LHC）的設計目的之一就是為了尋找Higgs粒子是否存在。現在物理學界一般認為如果實驗發現了Higgs粒子，那么標準模型毫無疑問能夠成為除引力之外統一其他一切的理論。然而此一觀點卻在哲學上面臨著生成論的挑戰。

二、Higgs粒子所面臨的生成論困境

17世紀以來，嚴格意義上的科學幾乎是完全依靠構成論獲得其成功的，然而早在上世紀60年代提出了生成論的問題。生成論的提出為我們思考諸多科學問題提供了一新的視角，但同時也使科學界尋找微觀基本粒子的活動陷入了困境。

海森堡在紀念普朗克誕辰100周年的演講中，他說：“……在（基本粒子相互）碰撞中，基本粒子確實也會分裂，而且往往分裂成許多部分。但是這里令人驚奇的一點，就是這些分裂部分不比被分裂的基本粒子要小或者要輕。因為按照相對論，相互碰撞的基本粒子的巨大能量，能夠轉化為質量，所以這樣巨大的動能確實可以用來產生新的基本粒子。因此這里真正發生的，實際上不是基本粒子的分裂，而是從相互碰撞的粒子的動能中產生新的基本粒子……”

從上面我們不難看出，海森堡對物質基本粒子的本有性提出了質疑。誠然，作為基本粒子家族成員之一的Higgs粒子同其他粒子一樣也面臨同樣的質疑，即：即使通過高能粒子的碰撞發現了Higgs粒子存在的某些跡象或使Higgs粒子得以在世人面前昭然若揭，也不能說明其本有性存在和排除高能生成之可能性。既然無法說明其本有性，也就無法使標準模型此一可能性得以確證。因此，為使自然界的作用力的奧秘從基本粒子層面得到澄清，其所面臨的生成論挑戰必須同步地被加以深入地思考。

三、結語

如果LHC沒有發現任何Higgs粒子存在的痕跡，人們不會失望。因為這一投資巨大為接受上帝的贈禮——Higgs粒子而設計的工具也許會接受到令人意想不到的關于物質構成之真實。如果LHC發現了Higgs粒子存在的某些跡象或使Higgs粒子得以在世人面前昭然若揭，人們也需冷靜沉著，因為基本粒子的本有性問題還未得到確證，其所面臨的生成論挑戰還有待于更進一步的探究。

參考文獻：

[1]海森堡.嚴格自然科學基礎近年來的變化·普朗克的發現和原子論的基本哲學問題[M].上海譯文出版社，1978：148-171.

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[4]李旭東.尋找“上帝的粒子”——希格斯玻色子[J].中國科教創新導刊，2004（12）：5-6.

責任編輯：孫 瑤endprint