作者是王孟源，哈佛高能物理博士

现代高能物理始於1940年代的量子场论（Quantum Field Theory），最初的应用是以量子电动力学（Quantum Electro-Dynamics，QED）来解释电磁力。
在1950年代，加速器的技术突飞猛进，数以百计的高能粒子被发现；物理学家在整理这些粒子的时候，注意到各种对称性（Symmetry），其中最深奥困难也最重要的是规范对称性（Gauge Symmetry）。其实QED本身就是一个规范场论，但是它只是规范场论中最简单的一种，叫可交换规范场论（Abelian Gauge Theory）。
1954年，杨振宁和他的学生Robert Mills解决了非交换规范场论（Non-Abelian Gauge Theory）的难题，高能物理理论界随即注意到用非交换规范场论来解释弱作用力和强作用力（宇宙中只有四种作用力：电磁力、弱作用力、强作用力和重力）的可能，但是具体的细节还不清楚。
1961年，当时在哈佛大学物理系的Sheldon Glashow领悟到电磁力和弱作用力如何混合起来的机制。1967年，Abdus Salam和Steven Weinberg把1964年定型的Higgs Mechanism加入Glashow机制，确立了完整的电弱理论。在1973-1974年间，有关强作用力的基本难题也被一一突破，从此高能物理界有了一套完整的理论体系来描述除了重力以外的所有作用力，它被称为标准模型（Standard Model）。
在其后40多年里，标准模型的成功超出了任何物理学家的意料之外。所有量化的实験和观测都符合标准模型的预测；然而标准模型却又很明显地不是一个完整的理论。姑且不论它所需的几十个特定参数值，首先它先天上就不包含重力。超弦原本的动机便是要把重力统一起来，在浪费了三十年却只得到一坨污烂之后，不肯把灵魂卖给超弦的物理学家已经理解到，即使是圈量子重力论（Loop Quantum Gravity）这类还没有像超弦一様被证明是完全没有预测能力的重力理论，它的预测也必然会比现代加速器的能阶（Energy Level）高出十几个数量级（Order of Magnitude），因此它的可预测性仍然是几百年内都无法用实験来检験的。所以在最近几年，大家（亦即还在做科学而不是只做论文的高能物理学家）的共识是重力太难了，还是先摆在一边吧。既然必须接受欠缺重力的事实，标准模型里的参数值也当然是目前不可能解释的了。
但是即使不管重力和参数值，标准模型还是有其他的毛病。其中最重要的有三项：1）它不包含暗物质（暗能量显然是和重力有关的，所以目前管不到）；2）它不能解释为什麼宇宙里的物质和反物质没有对消近净；3）它不含有能驱动宇宙暴胀（Cosmic Inflation）的暴胀子（Inflaton）。现在理论学家（Theorists）实在是想不出什麼好主意了（否则也不会让超弦骗走这麼多人），真正的希望还是要靠实験。而实験要探索更高的能阶有两个办法，一个是靠精密测量很小的修正值；另一个则是建造更大型的加速器，以蛮力来产生更高能的粒子。前者一般比较便宜，但是往往只能探测参数空间（Parameter Space）里的小小一隅；真正要产生详尽的资料，最理想的还是更大的加速器，而现在最大最先进的加速器就是欧洲核子研究机构（Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire，CERN）位於日内瓦的大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）。
LHC自1998年至2008年，共花费了十年才建成，总预算是75亿欧元（约90亿美元）。由於选错了焊接工艺，2008年九月开机后9天，超导电磁铁的电路就烧坏了。其后用了一年多才修好，但是只能以原设计能量（14TeV）的一半（即7TeV）运行。不过还好Higgs粒子质量（125GeV）不太高，在2013年LHC就有了足够的实験资料来证实这个发现，Peter Higgs和同僚随即获颁当年的诺贝尔物理奖。可是Higgs粒子是标准模型的（最后）一部分，当初计划LHC时，发现Higgs粒子是最起码的标的。真正的目的是要发现标准模型以外的粒子，尤其是超对称粒子（Supersymmetric Particles）。超对称（Supersymmetry）是超弦所做的几十个假设里，最重要也是最基本的一个，甚至连超弦名字里的“超”都是由超对称而来的（Super-String其实是Supersymmetric String的简称）。原本1970年代发明超对称是为了解释标准模型所需的几十个特定参数值间的一些关系，不过后来大家发现即使是最简单的超对称模型都需要另外几百个新的参数，於是有些人（包括我）就不再相信超对称，而Witten和他的信徒（把超弦比为宗教并不是我的发明，超弦界自己在20年前就戏称Witten为Pope，教宗）则加倍下注，搞出了更复杂、最终有10^500个自由度的超弦。在1990年代，做超弦的个个都说最轻的超对称粒子会马上被Tevatron（位於芝加哥附近的Fermi Lab内的上一代加速器，最高总能量在2011年停机前达到了2TeV）发现，所以LHC只是用来研究更重的那几百个超对称粒子的。结果此后每年Tevatron和后来的LHC的能量和亮度（Luminosity，即对撞实験的数量）提高一步，做超弦的就把最轻的超对称粒子的质量往上调高一步，以解释为什麼没有观察到超对称。到2013年LHC做完7TeV能阶的实験后，超对称理论的原始参数空间已经有99.9%被否定掉了。
LHC在过去两年关机，以便完全重建超导电磁铁的电路。在未来几周内将重新启动，预计今年夏天可以达到接近原设计值的13TeV能阶。 如果没有意外，到年底将会把超对称理论的原始参数空间再压缩两个位数，也就是否决掉99.999%。当然，做超弦的在过去20年已经自打嘴巴几百次，再胡扯出几千篇神话、重写一次历史也只是他们的专业。高能物理眼前真正的危机是LHC很可能无法超越标准模型。下一代的加速器目前台面上的估价是200亿美元，实际上大家都知道会超过500亿。更糟糕的是LHC至少还保证有Higgs粒子来当安慰奖，下一代的加速器却很可能什麼都找不到。高能物理界在2014年开始游说中共政府，希望忽悠李克强来当凯子；考虑李克强的智商，忽悠成功的机率很小。如果到年底LHC还没有发现新粒子（当然，发现超对称粒子的机率是100%-99.9%=0.1%，所以希望只能寄托在其他的新粒子上），那麼我们这代人到死大概都不会再有更高阶的加速器（不含能阶略低於LHC，用来精密测量Higgs粒子的电子/正子直线对撞机）出现。前面提到除了加速器以外，精密测量也有可能突破标准模型；可是我的猜测是只有暗物质比较可能会如此被发现，而且机率不超过25%，这还包含了暗物质是一种微中子（Neutrino，大陆翻译为“中微子”，标准模型只包含三种微中子，若有第四种则将超越标准模型）或轴子（Axion，不是标准模型的一部分）的可能，而新的微中子或轴子虽然超越标准模型，却并不解释更高能阶的物理。所以总结来说，2015年很有可能是高能物理对我们这代人的绝唱。

高能物理的绝唱（二）

我在今年一月写的《高能物理的绝唱（一）》一文中，解释了当前高能物理界的困境。40多年来无数的实验，都无法突破标准模型（Standard Model）的预测。然而标准模型显然并不包含暗物质和推动宇宙暴涨的机制，所以在1990年代初期，美国开始了新一代的对撞机计划，设在德州，叫做SSC（Superconducting Super Collider，超导超级对撞机）。我博士班毕业之时，全班（哈佛高能物理理论当年毕业了7个博士，算是很大的一班）都马上转了金融，纸有我还想不开，觉得可以到SSC做现象学（Phenomenology，不搞迭床架屋的玄学，纯粹解释实验结果的理论派），躲开超弦的歪风。没想到一向花钱如流水的美国国会，居然在1993年为了节省110亿美元的预算，不顾好几个诺贝尔奖得主（包括我当时的老板Steven Weinberg，他原本是标准模型的三个创建者之一，可惜那时正要搭上了超弦的贼船）的游说，放弃了已经投入的20亿美元资金，把SSC整个裁了，纸留下了草原地下深处几英里长的一个大洞。我也沦落在前不着村、后不着店的德州，除了一件印著SSC的T-Shirt，什么都没有拿到。还好后来一个已到高盛工作的同班同学指点，才到费城找到了金融界的第一个职位。
SSC垮了之后，欧洲人以为这是在“尖端科学”上超赶美国的大好良机，在同一群诺贝尔奖得主的努力哄骗下，相信可以发现超对称粒子（参见前文《高能物理的绝唱（一）》；超对称是超弦的起源，多借了几百个新自由度来解释标准模型的几十个参数，一般人或许会认为这是明显的赔本生意，但是超弦论者还嫌不够空帆，最后发明了有10^500个自由度的新理论），于是决定投入经费建造LHC（Large Hadron Collider，大型强子对撞机）。LHC沿用CERN原有的隧道，能量也比SSC低一截，照理说应该可以减低一大半的造价，但是最后还是花了90亿美元。这倒不像ITER（国际核聚变实验反应炉，参见《永远的未来技术》）屡次超支是日本籍主管人谋不臧的结果，而是因为原本高能物理界就严重低估了预算来哄骗资金来源，所以虽然CERN是大型科学计划管理的典范（LHC纸比原计划晚了三年完成），还是超支了三倍左右（原预算是26亿美元，不过这是1995年的币值，而90亿是1995年一路花到2008年）。
时间快转到2015年，LHC在几个起落之后，终于达到了13TeV（基本等同原设计的14TeV）的总对撞能量。昨天（2015年十二月15日）CERN开了记者会，公布了最新的实验结果，那当然是一个超对称粒子都没找到的。但是高能物理界沸沸扬扬，仍然兴奋不已，因为在比Higgs重6倍的能级上（750GeV，Higgs重125GeV）发现了一个“统计鼓包”（“Bump in Statistics”）。这种两三个标准差的统计异常，其实在高能物理实验里稀松平常，绝大多数都起因于早期取样数不够，等实验做久了自然就会消失。LHC今年的取样连原计划的一半都还不到，但是仍然在年底按时程改为对撞重离子来研究强作用力，要等明年底才可能更新实验结果。就算这个统计异常最后以极小的机率证实为一个真的粒子，它也不过是第二个Higgs；Higgs是标准模型的一部分，所以大家早已都知道是必须存在的，不确定的纸在于有几个。高能物理界花了25年，超过100亿美元的资金，最后的成就就在于决定了Higgs粒子的数目，实在是无限的悲哀。

后面还有太长了，大家自己搜吧。就想问问，真的是文中所述的这样么？太打击我们后辈了

任何领域（甚至做人，做任何事情）都有悲观者和乐观者，这不足为奇。但历史和事实证明，乐观者的结果永远好于悲观者，因为悲观者往往因为悲观而退缩不前。而乐观者却总是乐于向前而得到丰富的回报。