從居里夫人到希格斯玻色子

鄭智友

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香港城市大學(城大)的「法國-香港傑出講座系列」向來廣受歡迎,法國知名理論物理學家Edouard Brézin教授11月19日為之發表最近一場演講,題為「從居里夫人到希格斯玻色子:近百年來理論物理學的概念危機」。
 
Brézin教授說,理論物理學面臨重重問題,陷入危機,有時候解決方案雖不如人意,也不得不暫且採用。他舉出複雜的粒子物理學為例,指出儘管「弦理論」對闡釋量子力學有若干幫助,但並無證據表明該理論與自然現象聯繫得上。
 
他說:「設想一下,假設一座房子雖有許多扇門,但除了一扇之外,其餘都上了鎖。你要離開房子,除了那扇沒上鎖的門就別無出路。這有點好似有說服力的理論,眼下我們確實就只有這扇門是開通的。」
 
Brézin 教授是巴黎第六大學(又稱「皮埃爾和瑪麗•居里大學」)榮休教授、巴黎綜合理工大學名譽教授、法國科學院院士,亦是2011年狄拉克獎章得主。他在講座中引導聽眾領略高端理論物理學的紛繁複雜之處,同時指出理論物理學近百年來曾多次發生危機:一個問題的答案才逐漸確立,又浮現了另一個問題。
 
例如,2012年7月4日是一個具有歷史意義的日子,就在當天首次發現了希格斯玻色子的存在,似乎證實了四十年前首次提出的幾個理論。然而,為什麼這件事的意義如此重大?是否這就是某些評論者所信奉的「上帝粒子」?玻色子解答了什麼問題?
 
接著,Brézin教授帶領聽眾回顧了皮埃尔•居里和瑪麗•居里夫婦所處的時代及其對放射現象的開創性研究,解釋他們的研究如何引起了針對能源與物質的概念性探究。正是居里夫婦的發現,以及著名物理學家歐尼斯特•盧瑟福等科學家的發現,加上許多其他的創新,才得以勾勒出原子的結構,並在此基礎上提出了關於原子核、半衰期衰減、均質、中子、中微子的理論。其中最後的一項,即中微子假說,是美籍奧地利科學家沃爾夫岡•泡利首次提出的;他提到此事時,曾說:「我已假定有一種無法檢測的粒子存在。」
 
不過,Brézin教授說,科學家應該追踪研究物理學家的每一項關於發現新粒子的洞見,這是至關重要的,因為這些理念若付諸應用,將可深刻影響到某些領域,例如癌症的治療。
 
所以說,儘管道路肯定不是到此為止,但仍有許多扇門依然關閉;因此科學家往往必須鼓起勇氣,去推開可能未上鎖的門。
 

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