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希格斯粒子生而复死
梅 晓 春 （福州原创物理研究所） 杨—米尔斯非阿贝尔规范场理论是标准粒子物理学的重要基础，其核心概念是定域规范不变性。杨振宁和米尔斯当初提出定域规范不变性理论，完全是出于美学上的考虑，不是为了解决什么具体的粒子物理学问题。他们考虑的问题是，电磁场理论有整体规范不变性，粒子物理学是否存在更广义的对称性呢？于是就提出了定域规范不变性，说到底它只是物理学家的一种信念，而且是一种在当时就缺乏物理基础的信念。 问题在于如果规范场粒子有质量，非阿贝尔规范场的拉氏量就没有定域不变性。为了使规范场粒子有质量同时又保持定域不变性，就需要引入希格斯机制。这就是希格斯粒子的前世因缘，它与定域规范不变性是捆绑在一起的。如果定域规范不变性不成立，希格斯粒子就没了准生证。 许多物理学家实际上不清楚这种因果关系，以为定域规范不变性是量子场理论能够重整化的必要条件。事实上如果不采用非阿贝尔规范场，而是采用阿贝尔规范场构造粒子物理学，理论未必就不能重整化。因此对于重整化而言，定域规范不变性不是必要条件。例如，量子电动力学是可重整的，但它只有整体规范不变性，没有定域规范不变性。 我早年学习规范场理论时，对希格斯机制深恶痛绝，觉得它就是一堆数学垃圾，即繁琐又无聊。它是物理学家为了摆脱理论困境而捏造出来的东西，在现实中根本不可能存在。美国哈佛大学物理学教授，诺贝尔奖获得者格拉肖则把希格斯机制称为“厕所”，说它是用来冲洗现有理论的不一致性的东西。我觉得这个比喻相当恰当，物理学家把所有他们不想要的东西都通过希格斯机制清空掉。 粒子物理学本来没有这种对称性，却非要说有对称性，并靠拉郎配硬性拼湊起对称性。然后又来个真空对称性破缺，把它变成没有对称性。粒子本来有质量，却非要说它们没有质量。然后再耍点数学把戏，把它们又变成有质量。有必要这样折腾吗？自然本性会是如此吗？物理学家可以爱怎么玩就怎么玩，但自然界不会陪你玩。 2004年我写了一篇论文，证明希格斯粒子不存在。内容大意是，量子场论中场的拉氏量与场方程是两个不同的概念。杨—米尔斯理论只证明无质量的非阿贝尔规范场拉氏量具有定域规范对称性，并没有证明非阿贝尔规范场的运动方程也有定域规范不变性。然而容易证明，非阿贝尔规范场的运动方程在定域规范变换下实际上不能保持不变。通过限制群参数的自由度，可以把运动方程所谓的完全定域规范不变性弱化成不完全定域规范不变性。由此可以消除希格斯机制，理论仍然可以重整化。因此标准粒子物理学中希格斯机制是不必要的，希格斯粒子实际上不存在。 |