Higgs理論及其面臨的生成論挑戰(zhàn)

陳金平

摘要：Higgs粒子是標(biāo)準(zhǔn)模型中的最后一種沒有在實驗上發(fā)現(xiàn)的粒子。在標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的相互作用而獲得質(zhì)量的。因此，Higgs粒子的存在與否是標(biāo)準(zhǔn)模型是否成立之關(guān)鍵所在?，F(xiàn)在物理學(xué)界一般認(rèn)為如果實驗發(fā)現(xiàn)了Higgs粒子，那么標(biāo)準(zhǔn)模型毫無疑問能夠成為除引力之外統(tǒng)一其他一切的理論。然而此一觀點卻在哲學(xué)上面臨著生成論的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：Higgs玻色子 生成論 粒子的本有性 挑戰(zhàn)

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

粒子物理學(xué)中一個十分重要的問題——質(zhì)量的起源，在上世紀(jì)50年代遭遇到了困境。希格斯理論便是在這種背景下關(guān)于解決質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)模型中占有重要的地位，Higgs粒子是標(biāo)準(zhǔn)模型中的最后一種沒有在實驗上發(fā)現(xiàn)的粒子。在標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的相互作用而獲得質(zhì)量的。因此，Higgs粒子的存在與否是標(biāo)準(zhǔn)模型是否成立之關(guān)鍵所在。基于Higgs玻色子的重要性，在物理學(xué)界其又被稱為“上帝粒子”?，F(xiàn)在物理學(xué)界一般認(rèn)為如果實驗發(fā)現(xiàn)了Higgs粒子，那么標(biāo)準(zhǔn)模型毫無疑問能夠成為除引力之外統(tǒng)一其他一切的理論。然而此一觀點卻在哲學(xué)上面臨著生成論的挑戰(zhàn)。

一、Higgs粒子簡介

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

二、Higgs粒子所面臨的生成論困境

17世紀(jì)以來，嚴(yán)格意義上的科學(xué)幾乎是完全依靠構(gòu)成論獲得其成功的，然而早在上世紀(jì)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(xué)問題提供了一新的視角，但同時也使科學(xué)界尋找微觀基本粒子的活動陷入了困境。

海森堡在紀(jì)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(zhuǎn)化為質(zhì)量，所以這樣巨大的動能確實可以用來產(chǎn)生新的基本粒子。因此這里真正發(fā)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(chǎn)生新的基本粒子……”

從上面我們不難看出，海森堡對物質(zhì)基本粒子的本有性提出了質(zhì)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(zhì)疑，即：即使通過高能粒子的碰撞發(fā)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhàn)必須同步地被加以深入地思考。

三、結(jié)語

如果LHC沒有發(fā)現(xiàn)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(shè)計的工具也許會接受到令人意想不到的關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成之真實。如果LHC發(fā)現(xiàn)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(zhàn)還有待于更進(jìn)一步的探究。

參考文獻(xiàn)：

[1]海森堡.嚴(yán)格自然科學(xué)基礎(chǔ)近年來的變化·普朗克的發(fā)現(xiàn)和原子論的基本哲學(xué)問題[M].上海譯文出版社，1978：148-171.

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責(zé)任編輯：孫 瑤endprint