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2 男孩们的冒险(第1页)

2男孩们的冒险

有很多话要说

斯德哥尔摩,2013年7月23日下午6点30分

他走起路来像个敏捷的小孩,这说明他已经习惯步行了。会议组织者给他安排了一辆专车,他有着八十四岁的高龄和虚弱的外表,我刚向他提议出去散步,他立即通知蓝色奔驰车的司机我们已经出发了。酒店距离瓦萨博物馆1。5km,绕着海湾散步很有意思,气温在美丽的夏日是让人愉快的。今晚有一场社交晚宴,就在那里举办,在世界上唯一一个庆祝巨大失败的博物馆里。

瓦萨战舰[12]是瑞典古斯塔沃·阿道夫二世舰队的骄傲。它曾是世界上最华丽、最气势磅礴、装备最精良的战舰。人们曾迫切需要尽快发动它,以对抗波兰人和立陶宛人—他们当时正在与瑞典海军争夺在波罗的海的贸易垄断地位。最初的项目并没有完全让国王满意。它还不够宏伟,古斯塔沃·阿道夫二世坚持让工程师们再建一个甲板,在甲板上装满青铜大炮。几个专业的木匠曾战战兢兢、小心翼翼地提出反对意见,也无济于事。国王的意志不可违抗。

忽略这个细节会付出很大的代价。1628年8月16日,这艘在斯德哥尔摩湾进行首次航行的战舰,本来是要彰显瑞典皇家海军的实力,却像铅一样沉到了港口的泥里。几个世纪后,瓦萨战舰在那里被打捞起来,保存完好,它的木头装饰精美,青铜大炮从未发射过一颗炮弹。

现在人们可以在瓦萨博物馆里参观战舰,这座博物馆的位置离它在水下休息了300多年的地方仅几百米远。让世界各地的孩子们高兴的是,他们可以上船并且触摸这艘装满了他们幻想的战舰。

在20分钟的散步中,彼得愉快地向我讲述了他在爱丁堡的短途旅行,以及他参加的无数无休止的和平游行。然后,他突然好奇地问我:“不过你们是怎么成功让3000名物理学家一起齐心协力工作的呢?”我愉快地告诉他,从我们发现希格斯粒子的第一个迹象开始,虽然我们在合作中出现各种冲突、争吵和怀疑。当我告诉他我的项目要赢得赌注时,他开心地笑了,并补充道:“坦白地说,你们发现了这个事实也让我吃惊,我根本不确定希格斯粒子是否真的存在。”

大多数人认为彼得·希格斯是一个难以相处的角色,他就是一头熊,简单而无趣。没有比他更脱离现实的了。这种负面名声可能源于他与记者的不良关系。自从一个肆无忌惮的家伙捉弄了他,彼得就尽一切可能避开记者们——那个记者发表了一篇采访彼得的文章,把他从未说过的一些过激话语加入其中。这种不愿接受采访的态度导致他被视为厌世者,被人们误解。彼得一直害怕并且不信任记者,甚至昨天在新闻发布会上,我也看到他紧张得坐立难安。

欧洲物理学会的会议是物理学界一年中最重要的会议。英国皇家科学院于10月8日向全世界宣布诺贝尔物理学奖的获得者,而在10月8日这一重大日期的三个月前,这一届的会议在斯德哥尔摩举行。每个研究大型强子对撞机的人都知道,在去年,我们已经收集到了更多的证据,证明了2012年发现的新粒子,它在所有方面都与布劳特、恩格勒和希格斯在1964年预测的特征相似。人们希望皇家科学院考虑这一点,并且大家的目光都集中在弗朗索瓦和彼得这两位年轻人身上。每个人都希望今年是个好时机。

昨天,弗朗索瓦和彼得发表了感人的演讲,紧接着在开幕式结束后,主办方在午休时间为他俩安排了一场新闻发布会。

一位记者问彼得·希格斯,被当作如此重要的粒子之父是什么感觉,他简洁地回答:“没什么特别的,因为我的贡献很小。”另一些人则在寻找丰富多彩的注解,他们坚持问道:“告诉我们关于灵光乍现的时刻吧。”彼得腼腆地笑着说:“那是8月份,我写的文章被拒绝了。有那么几天我想我该放弃了。然后我又添加了几句话,因为显然他们没看懂我的文章。”

这两位科学家太不一样了。他们的性格完全相反。彼得害羞且语言简洁,而弗朗索瓦活泼且气势汹汹。一个人说话时身体僵硬,直立着,嘴唇肌肉几乎不动,吃力地蹦出几个词。另一个人则很兴奋,用他的手和整个身体来说明他阐述的概念。他讲故事,讲笑话,有时甚至沉浸在字里行间,似乎没完没了。但这并不是唯一的区别。弗朗索瓦·恩格勒有犹太血统,虽然他在战争中幸免于大屠杀,但他的家人遭受了重创。当比利时遭到入侵时,他还是个孩子,他躲藏了好几年才逃过了大屠杀。他是一个隐藏的孩子[13](enfantcaché),这些犹太孩子假扮为基督徒,或被孤儿院及非常勇敢的家庭收容。弗朗索瓦的灵魂中承载着那个可怕时期的所有创伤,也许他的热情,他从所有毛孔中散发出的生活乐趣,是那些在恐惧中生活太久的人的反应。在经历了那些可怕的日子后,他见证了许多家庭成员移民以色列,他与这个他经常访问的国家有着非常特殊的关系。

这一切和彼得·希格斯完全相反。自20世纪60年代以来,彼得一直参加裁军及支持和平的游行。他是一个坚定的积极分子,他的政治倾向经常指引他为建立一个巴勒斯坦国而示威。2004年,他获悉自己获得了沃尔夫奖(WolfPrize)—以色列由同名基金会颁发的享有盛誉的奖项,其重要性仅次于诺贝尔奖。该奖项共同授予他、弗朗索瓦·恩格勒和罗伯特·布劳特。由于颁奖仪式要求获奖者从以色列当时的总统摩西·卡察夫手中接过奖杯,故彼得毫无疑问拒绝飞往耶路撒冷。只有两位比利时朋友出席交接仪式:恩格勒和布劳特。

弗朗索瓦的家庭人口众多。他结过三次婚,儿孙分散在世界各地。彼得只有一个妻子,他深爱的乔迪,是来自伊利诺伊州厄巴纳的美国讲师,曾和他在爱丁堡的同一所大学工作。他一见到乔迪就爱上了她,两人拥有共同的世界观、政治热情和公民倾向。他当时刚过三十岁,夜以继日地工作。他深爱的妻子照顾他,帮助他,鼓励他。他们是天作之合,彼此疯狂相爱。他们欢笑,他们玩耍,他们为未来制订计划,他们争吵,他们达成和解。第一个孩子出生的时候,正是彼得发表的文章开始受到重视的时候,他被邀请到最有声望的大学参加研讨会,展示他的研究成果。这似乎是一个完美的幸福时刻。然而,一点一点地,有些东西不知不觉地开始崩溃。最初的误解,一种陌生感,一个幻想破灭的意识。这位年轻的物理学家解决了困扰他的所有问题,他发表了一篇将永垂青史的文章,但年轻的妻子选择了另一条道路。就这样,两人分道扬镳。内心情感的尖叫和被遗弃的痛苦使这颗才华横溢的头脑陷入了沮丧。年轻的物理学家越来越多地把自己关在家里,和朋友们的联系也越来越少,一切都变得困难,他的工作永远不会再产生任何重大的成果。

简而言之,彼得和弗朗索瓦有着截然相反的性格和个性。弗朗索瓦一直对希格斯玻色子这个名字感到有些厌烦,他也毫不隐藏这一点。自从史蒂文·温伯格让这个名字流行起来后,每个人都在用希格斯玻色子这个名字,这可能会掩盖他和罗伯特所做的工作。而彼得,你可以从他的表情看出,和弗朗索瓦互动时他的手势和语言都很不自在。大家都清楚,这两个人彼此不喜欢。

记者会一结束,我们就来到后面的房间,在会议再次开始之前,我们要迅速吃点三明治和水果。在那里,当我和彼得,以及弗朗索瓦坐在一起吃三明治时,出乎意料的事情发生了。他们两人开始交谈,互相交流,我在中间充当沉默的见证者。我的感受是,我听到了一个已经憋了将近50年的对话。除了在公共场合顺带相遇,我发现他们从来没有私下见过面,他们从来没有时间交谈,告诉对方他们是如何写就这些文章,以及他们有什么疑虑和期望。就好像一切又重新开始了。从1964年那个夏天起,他们的生活发生了决定性的转变。我安静地听着,让他们俩说话,我备感荣幸地目睹了这两个本来相互并不喜欢的人之间这种深情的和解。现在这两个1964年的男孩说话、回忆、感动不已。工作人员来找我们,因为会议已经开始了,但这两个人不愿停止对话。他们仍然有很多话要对彼此说。

费米相互作用

玻色子的历史可以追溯到近一个世纪以前。可以说,一切都始于20世纪初,这一时期在科学史上是无与伦比的。一系列的事件以罗西尼式渐强[14]的节奏快速发生,一群杰出的人,在短短几年内,就在人类思维方式上发生了范式转变。

狭义相对论、量子力学和广义相对论为认识物质和宇宙提供了新的基础。事实证明,这些变化如此深刻,以至于一个多世纪后的今天,我们仍然难以理解所有的结论。

在这个基础上,新一代的物理学家们提出了一系列令人惊讶的发现和新的理论模型以解释当时的观测结果。这些模型,因后续的测量数据,被系统性地质疑。这就是建立基本相互作用[15]的标准模型[16]的故事。

故事始于1933年一位年轻的意大利科学家恩里科·费米的直觉。这位来自罗马的教授领导着一群非常年轻的物理学家(比他年轻几岁),在这些人当中,他享有如此大的权威,以至于他们给他起了一个绰号—教皇。该小组进行了一系列的实验和研究,这些实验和研究在物理学的各个领域都被载入了史册。他们被称作“帕尼斯伯纳大街的男孩们”,名字源于他们工作的物理研究所坐落的街道。20世纪最聪明的一些人:爱德华多·阿马尔迪、奥斯卡·达戈斯蒂诺、埃托尔·马若拉娜、布鲁诺·庞特科沃、佛朗哥·拉塞蒂和埃米利奥·塞格雷。他们得到的结果如此不同寻常,费米带领的这群年轻人很快就会为全世界所知晓。

自从年轻的费米来到比萨大学学习物理以来,他给每个人都留下了深刻的印象。那个17岁的罗马男孩,针对著名的比萨高等师范学院的入学考试,写了一篇小文章。该文章已具备论文的原创性和深度。我们都是比萨大学的学生,都记得他的那篇文章的标题,“声音的独特特征及其成因”。该作品完好地陈列在院系的办公地点(多年后,该系正是以恩里科·费米本人名字命名)。这个聪明的年轻学生经常在课堂上走上讲台,和他的同学拉塞蒂和卡拉拉一起组织实验,甚至在毕业前,还发表了他的第一篇物理学文章。他21岁博士毕业,四年后成为罗马大学理论物理学教授。

1933年,32岁的费米提出了一个革命性的理论,以致他提交给《自然》杂志的文章被拒绝了,因为“文章包含了与物理现实相距太远的猜测,读者对此不感兴趣”。后来该文章由国家研究委员会的期刊《科学研究》(LaRicertifica)发表,因此这本期刊将拥有20世纪最重要的物理学论文之一。

费米的理论涉及一种特殊的放射性过程,其起源在当时还不为人所知:β衰变。之所以这样称呼是因为它的特征是发射“β辐射”,即电子。费米第一个将这种现象解释为一种当时完全未知的新的力的表现形式。为了描述它,费米从一个与电磁力相似的假设开始。这是最简单的假设,允许人们定义一个参数——常数G,费米能够以难以置信的精度对其进行估算。多年来,这种新的力被称为“费米相互作用”。很久之后,当这个理论被所有人接受时,它才会更名。从那时起,它就被称为“弱相互作用”[17],是常数G最小值的自然参考,G决定了力的强度,并且为了纪念它的发现者,它仍被称为“费米常数”。

1938年,恩里科·费米因发现超铀元素和由慢中子引起的核反应而被授予诺贝尔奖:这是对科学的巨大贡献,是人们理解和控制核能的决定性研究。实际上,费米对发现宇宙四种基本相互作用之一所做出的贡献—多年后每个人都清楚地看到了这一点—当然应该值得再获一次诺贝尔奖。很有可能,这种双重奖励真的会到来,但故事在1954年因这位伟大的科学家早逝而结束。

今天我们知道,弱相互作用,虽然在我们所熟悉的普通物质中很少出现,但在宇宙中起着基础性作用。如果没有弱相互作用,太阳和所有恒星将无法产生扩散到周围空间的能量。宇宙将充满奇异形式的物质,还将具备完全不同于我们所熟悉的特征。我们没人能说得出来到底是什么,因为并不存在与我们已知的生命形式相似的生命。

青年费米的创新思想为电磁力和弱力的统一铺平了道路。30年后,电磁力和弱力的统一为基本相互作用的标准模型奠定了基础。

标准模型的诞生

这段故事与修建12世纪的哥特式大教堂有些相似。要建造这些杰作,不仅需要设计才能了得的天才建筑师,还需要成千上万的石匠大师、雕塑家和普通的雕刻师,他们以美妙的形式将这些有远见的想法表达出来。类似的事情也发生在标准模型上。标准模型的基础是量子力学和相对论,这是20世纪开始的两场伟大的概念革命。在它们的基础上,有承载力的基础设施得到了发展,比如恩里科·费米卓越的直觉,然后是伟大的设计师谢尔顿·格拉肖[18]、史蒂文·温伯格和阿布杜斯·萨拉姆的理性工作,还有他们周围成千上万的其他科学家持续不断的、系统的工作。标准模型诞生于数十年的理论研究中,与一系列令人印象深刻的实验发现交织在一起,这迫使科学家们多次重新设计整体图景。就像几个世纪前发生的那样,在大教堂的建造过程中,人们意识到一些解决方案过于大胆,并且该结构不能承受重量或侧向力,因此有必要在建筑中纳入新的解决方案,这将成为以后建造大教堂的标准。

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