Higgs理论及其面临的生成论挑战

陈金平

摘要：Higgs粒子是标准模型中的最后一种没有在实验上发现的粒子。在标准模型理论中，宇宙中每一种其他的粒子都是通过和Higgs场中的Higgs玻色子产生的相互作用而获得质量的。因此，Higgs粒子的存在与否是标准模型是否成立之关键所在。现在物理学界一般认为如果实验发现了Higgs粒子，那么标准模型毫无疑问能够成为除引力之外统一其他一切的理论。然而此一观点却在哲学上面临着生成论的挑战。

关键词：Higgs玻色子 生成论 粒子的本有性 挑战

中图分类号：O572 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）17-0184-01

粒子物理学中一個十分重要的问题——质量的起源，在上世纪50年代遭遇到了困境。希格斯理论便是在这种背景下关于解决质量的起源问题而提出来的诸多新思路之一。希格斯粒子在标准模型中占有重要的地位，Higgs粒子是标准模型中的最后一种没有在实验上发现的粒子。在标准模型理论中，宇宙中每一种其他的粒子都是通过和Higgs场中的Higgs玻色子产生的相互作用而获得质量的。因此，Higgs粒子的存在与否是标准模型是否成立之关键所在。基于Higgs玻色子的重要性，在物理学界其又被称为“上帝粒子”。现在物理学界一般认为如果实验发现了Higgs粒子，那么标准模型毫无疑问能够成为除引力之外统一其他一切的理论。然而此一观点却在哲学上面临着生成论的挑战。

一、Higgs粒子简介

标准模型理论（the Standard Model Theory）自上世纪60年代构建完成后，由于它的很多设想不断被实验成果所证实，目前已成为粒子物理学的主流理论。希格斯玻色子（Higgs boson）在标准模型中的作用十分重要，负责引导规范变换中的对称性自发破缺，是惯性质量的来源，可以说它是整个标准模型的基石，如果希格斯粒子不存在，将使整个标准模型失去效力。而现今诸多高能粒子加速器（欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机LEP，以及即将开始运行大型质子对撞机LHC）的设计目的之一就是为了寻找Higgs粒子是否存在。现在物理学界一般认为如果实验发现了Higgs粒子，那么标准模型毫无疑问能够成为除引力之外统一其他一切的理论。然而此一观点却在哲学上面临着生成论的挑战。

二、Higgs粒子所面临的生成论困境

17世纪以来，严格意义上的科学几乎是完全依靠构成论获得其成功的，然而早在上世纪60年代提出了生成论的问题。生成论的提出为我们思考诸多科学问题提供了一新的视角，但同时也使科学界寻找微观基本粒子的活动陷入了困境。

海森堡在纪念普朗克诞辰100周年的演讲中，他说：“……在（基本粒子相互）碰撞中，基本粒子确实也会分裂，而且往往分裂成许多部分。但是这里令人惊奇的一点，就是这些分裂部分不比被分裂的基本粒子要小或者要轻。因为按照相对论，相互碰撞的基本粒子的巨大能量，能够转化为质量，所以这样巨大的动能确实可以用来产生新的基本粒子。因此这里真正发生的，实际上不是基本粒子的分裂，而是从相互碰撞的粒子的动能中产生新的基本粒子……”

从上面我们不难看出，海森堡对物质基本粒子的本有性提出了质疑。诚然，作为基本粒子家族成员之一的Higgs粒子同其他粒子一样也面临同样的质疑，即：即使通过高能粒子的碰撞发现了Higgs粒子存在的某些迹象或使Higgs粒子得以在世人面前昭然若揭，也不能说明其本有性存在和排除高能生成之可能性。既然无法说明其本有性，也就无法使标准模型此一可能性得以确证。因此，为使自然界的作用力的奥秘从基本粒子层面得到澄清，其所面临的生成论挑战必须同步地被加以深入地思考。

三、结语

如果LHC没有发现任何Higgs粒子存在的痕迹，人们不会失望。因为这一投资巨大为接受上帝的赠礼——Higgs粒子而设计的工具也许会接受到令人意想不到的关于物质构成之真实。如果LHC发现了Higgs粒子存在的某些迹象或使Higgs粒子得以在世人面前昭然若揭，人们也需冷静沉着，因为基本粒子的本有性问题还未得到确证，其所面临的生成论挑战还有待于更进一步的探究。

参考文献：

[1]海森堡.严格自然科学基础近年来的变化·普朗克的发现和原子论的基本哲学问题[M].上海译文出版社，1978：148-171.

[2]林夏水等.分形的哲学漫步[M].首都师范大学出版社，1999：132-136.

[3]李政道.场论与粒子物理学[M].科学出版社，1980.

[4]李旭东.寻找“上帝的粒子”——希格斯玻色子[J].中国科教创新导刊，2004（12）：5-6.

责任编辑：孙 瑶endprint