去年的诺贝尔物理奖颁给了实验证明“中微子”有质量的科学家，2013年的得主则是在1960年代预言有“希格斯粒子”存在的科学家。近30年来的物理奖得主，有超过半数以上是研究“量子、粒子”等尖端理论或实验的科学家。究竟这些小颗粒有什么魅力呢？它们又怎样影响我们的生活呢？或许我们要约略回顾一下现代物理学的发展了。
在汤姆森（J. J. Thomson）于1897年发现原子里有其他组成粒子之前，科学界都接受了“原子是组成物质的最小且不可分割粒子”的“道尔顿原子论”。跟着放射性元素的发现，布朗克的黑体辐射，爱因斯坦的光电效应等理论的提出，促使了原子新理论的研究。之后又经过了大约20年，大家熟悉的经典电子、原子核、电子云的“卢特福－波尔原子模型”就出现了。
科技的发达带动着物理界前进，在高能量原子碰撞下，越来越多新的粒子被发现，再加上来自外太空的宇宙粒子的登场，林林总总的粒子不下几百种，甚至还找到预言中的“反粒子”。于是科学家们不得不寻找新的理论，“量子理论”和“基本粒子模型”等就应运而生了。目前物理学家大致上都同意，组成世上一切物质的有16种基本粒子，例如各种“夸克”“轻子”“中微子”“光子”“胶子”，还有能赋予粒子质量的“希格斯粒子”等。
自从粒子理论在1960年代被普遍接受后，各国的物理学家都费尽心思建造各类仪器（粒子加速器），想要证明或推翻这模型。因为一路来都有“斩获”，这50年来就变成了“量子、粒子”时代，相对来说，因此而得奖的也就较多了。到了1993年，由于花了将近30年还找不到“希格斯粒子”，美国基于经费问题放弃建造大型加速器继续实验，不少工人和技术人员因此失业。
科学家们于是著书把它称为“该死的粒子” （Goddamn particle），不过出版商觉得书名不雅，把damn字删掉，所以才制造了“上帝粒子”这个美丽的巧合。2000年欧洲核能组织集合了世界资源，在法国和瑞士边界的地下，花了约10年和40多亿美元，建成了目前世界最大的“强子”碰撞机；也终于在2012年完成了寻找“上帝粒子”的使命，前后动员了将近一万名科学工作者。有幸的是整个实验装置和过程，目前正在滨海金沙的艺术科学博物馆展出。展览深入浅出，让我们能一览当下世界尖端的物理实验。
花了这么多资源去寻找那些看不到又摸不着的粒子，有什么意义呢？从原子理论出现到阴射线管，到电视的发展前后约60年；再算到现在的半导体产品、电脑和令人放不下的手机，其实已过了整百年。量子理论的出现到今天激光镭射的普遍应用，也要等了大约半个世纪，所以要评论基本粒子模型和理论对人类的应用为时尚早。倒是实验过程所衍生的科技，就更早和更直接被应用来改善人类生活。例如我们今天离不开的“互联网”科技，就是在寻找“希格斯粒子”的过程中衍生出来的。除了推动各种精密仪器的制造工业科技外，控制粒子束以及粒子探测的科技，也已用在手术和癌症的治疗上了。
基本粒子模式其实只是第一步，它带出更多还没解决的难题，例如理论里所提出的“反物质世界”在哪里？“暗物质”又是什么？我们目前能理解的四度空间以外的其他空间在哪里？虽然理论解释了核子强力、弱力以及电磁力，但那影响着整个宇宙的万有引力又是什么？理论里的“中微子”应该是没有质量的，但2015年却有科学家证实了“中微子”有质量而得奖，所以整套理论还有待科学家继续研究和完善之。
不论什么尖端科技，一旦研究成功，总会有居心叵测的人滥用这些成果，制造武器威胁人类。原子弹、氢气弹、中子弹、激光武器就是现成的例子。虽然还没有解密的研究报告讨论这些事，不过可以预言，以量子粒子理论为基础研制出的下一代武器，会比现在的更“干净”，会产生更少的核辐射，不过它的破坏力和毁灭人类文明的威力也一定会更大。
作者是电子工程师
