突破奖为何有争议

李淼

近几年，有一项奖金堪比诺贝尔奖的新科学奖，其奖金高达三百万美元，这就是设立于2012年的科学突破奖，当然，这一般会由一个团队或几个人获得。科学突破奖分为生命科学奖（每年最多四个奖项）、基础物理奖（每年一个奖项）以及数学奖（每年一个奖项）。此外，每年还会有不超过三个物理新视野奖以及不超过三个数学新视野奖，用以表彰年轻的科研工作者。

今年的“基础物理学特别突破奖”颁给了三位物理学家：意大利的费拉拉、美国的弗里德曼和冯·纽文豪森。得奖的原因很有争议，他们建立了一个尚未被实验证实的理论。

这是一个什么样的理论呢？通俗一点说，就是将爱因斯坦的万有引力理论推广到也许能够统一其他基本力的理论，简称超引力理论。为了稍微解释一下这个理论，我们首先要解释 “超引力”里面这个超字的含义。在自然界，基本粒子，如电子、光子这些粒子，按照它们的一种特性分为两大类，这个特性就是它们的自旋。自旋又是什么呢？简单地说，每个基本粒子看上去都像一个旋转的小陀螺。如果它们的转动和光子一样，就叫玻色子;如果它们的转动和电子一样，就叫费米子。

当然，也有自旋和光子不一样的玻色子，例如万有引力的引力子，自旋是光子的两倍，还有一种著名的粒子，俗称上帝粒子的，自旋为零。虽然这两种自旋和光子不一样，但都是某个基本单位的整数倍，上帝粒子的自旋是零倍，光子的自旋是一倍，引力子的自旋是两倍，这样，它们都是玻色子。而电子的自旋是1/2倍，与众不同，因此它是费米子。20 世纪 70 年代初，多名研究者独立提出，玻色子和费米子之间可能存在一种基本的对称关系，即超对称。对称性在基础物理理论中特别重要，可以说，所有基本力都与对称性有关。因此，当物理学家发现超对称的时候，他们很快就想到，超对称可不可以用来完成爱因斯坦未完成的使命：统一所有基本力？

当物理学家发现超对称的时候，他们很快就想到，超对称可不可以用来完成爱因斯坦未完成的使命：统一所有基本力？

简单地说，今年三位获奖的物理学家，就是将超对称拿来建立一种新的理论的人，这个理论自然地涵盖了爱因斯坦理论，就是超引力了。这个理论除了含有引力子，还含有一种新的粒子：引力微子，它是通过超对称与引力子关联起来的，也有自旋，是我们上面提到基本单位的3/2倍。你看，电子的自旋是基本单位的1/2，是费米子，那么，引力微子也是费米子，因为它们的自旋都是基本单位的半整数倍。

感觉超对称可以被用来建立新理论的是弗里德曼，他建议纽约州立大学石溪分校的冯·纽文豪森一起合作研究这个问题。后来，弗里德曼在巴黎遇到了在欧洲核子中心工作的费拉拉，接下来，三个人花了一年多的时间才找到了这个理论。

这个理论的建立引发了持续很多年的热潮。不过，超引力理论也好，超弦理论也罢，很可能在我有生之年不会被任何实验证实。位于欧洲核子中心的最强大的粒子加速器大型强子对撞机没能找到这些理论所预言的粒子的任何证据，越来越多的物理学家开始不相信这些理论了。但有些理论家则将没有被证实当成“正面”的事情，他们说这些理论并没有预言新粒子会在当前人类能够达到的能量之内出现。

我甚至悲观地以为，这些理论很可能在未來数百年中既难以被证实也难以被证伪。因此，我经常劝热心于基础物理研究的年轻人不要轻易进入这个领域。而今年的“基础物理学特别突破奖”注定将一直是饱受争议的奖项。