科學家的上帝情結

科學家們追求真理是亙久不變的道理，因此主宰整個宇宙的上帝，便成為他們心目中真理的極致。

然而，追求真理的路途是坎坷及艱辛的，這又讓科學家們深深覺得上帝的不可捉摸，而深受挫折。

愛因斯坦（Albert Einstein）大概是最有名以上帝之名，發表評論的科學家。他以「上帝不會擲骰子」，表達對於量子力學哥本哈根學派所主張機率性假說的不認同。

「我打賭上帝不會是個左撇子」，出此言的是知名物理學家Wolfgang Pauli，他以提出量子力學中「不相容原理」（exclusive principle），而獲頒諾貝爾獎。這時間點發生在華人物理學家吳健雄女士，準備以Beta衰變實驗，驗證也是華人物理學家楊振寧、李政道在1956年所提出的宇稱（parity）不守恆定律。

宇稱的意義在於，物質的世界中，經過所謂鏡面反射，其所遵循的物理定律是一樣的，也就是物理定律存在著空間上的對稱性。楊李2位先生的理論說明在弱作用中，也就是粒子的衰變過程中，可以不遵守此守恆定律。

吳健雄女士以鈷60的衰變實驗，證實只有左旋的粒子，參與此衰變反應，也證明此不守恆定律的確存在，也就是Pauli賭輸了。可惜的是，當時有好幾個實驗小組同時間進行此實驗，否則吳女士就有機會與楊李共同獲得1957年諾貝爾獎。

說到上帝，最令人樂道的莫過於俗稱「上帝的粒子」的希格斯（Higgs）粒子。在1960年代，任教於英國愛丁堡大學的Peter Higgs，在研究基本粒子的標準模型時，提出一個機制可以賦予基本粒子的質量；後人就以希格斯場（Higgs Field）稱之，而這個場的量子化所衍生的就是希格斯粒子。從80年代開始，實驗物理學家紛紛提出建造更高能量的粒子加速器，找尋希格斯粒子。

然而事與願違，尋找希格斯粒子的路途是一波三折，包括加速器的建造。因此實驗物理學家Leo Lederman，也是1988年諾貝爾物理獎的得主，寫了本科普書，而書名是Goddamn Particle「被上帝詛咒的粒子」，用以說明尋找希格斯粒子的挫折及挑戰。

然而出版商覺得此名不妥，書名也隨後更改為「上帝的粒子」。事實上物質無所不在，而構成粒子質量的希格斯場及粒子，也就無所不在，所以被稱為上帝的粒子也不為過。

到底，上帝的粒子是如何被詛咒的?

首先在美國雷根政府（Presidency of Ronald Reagan）時代，通過超導磁鐵超級對撞機（Superconductor Super-collider；SSC），利用質子對撞產生的巨大能量，尋找希格斯粒子蹤跡。這個計畫始於1987年，在美國德州70公尺的地下，開挖圓周長87公里的通道，預期經費是110億美元。很不幸到了柯林頓政府（Presidency of Bill Clinton）時期，國會否決繼續開發此案所需的經費，而將資金挪到建造國際太空站。

至今在德州的草原下，仍留下長度超過22公里的地下隧道。

歐洲核子研究組織（CERN）在1989年就已經運作大型電子及正子（Large Electron and Positron；LEP）對撞機，正子就是電子的反粒子。這是個橫跨法國及瑞士邊界，地底下175公尺，圓周長27公里的龐然大物。LEP在初期並不是為發現希格斯粒子所設計，在其所規劃的實驗中，均獲得不錯的結果。實驗物理學家則嘗試增加對撞電子及正子的能量，企圖一舉找到上帝的粒子。

就在LEP幾乎達到該粒子的理論能量值時，發現幾個驚鴻一瞥的零星個案，但卻不具有完整的說服力，一步之遙令科學家們扼腕不已。

CERN痛定思痛，在2000年時決心拆除LEP，在原址改建為大型強子對撞機（Large Hardon Collider；LHC），這次是針對尋找希格斯粒子而設計，改採質子對撞。這一改就是10年光陰，以及80億美元的經費。最後終於在2012年7月，經過2組獨立的團隊，分析相關的數據，分別得到足以採信證據，宣布找到希格斯粒子。

歷經超過50年努力，無數人力及資金的投入，這大概是有史以來最為浩大的科學實驗。諾貝爾委員會也隨即將2013年的諾貝爾物理獎，頒給理論提出者Higgs及Francois Englert等2位教授。當時希格斯教授已經84歲了。

愛因斯坦曾說「上帝難以捉摸，但並不心懷惡意」（Subtle is the Lord, but malicious He is not），這說明人類在追求真理的道路上，還有很長的路要走。愛因斯坦晚年任職於普林斯頓高等研究院，周末時間仍到研究室工作，同仁見到他勸說不必如此地辛勞，愛因斯坦的回答是「上帝禮拜天也沒有休息」。