走进科学
我们真的发现了“希格斯粒子”吗？
关于希格斯粒子的发现，有些人认为这不过是现代官僚的胜利，而非物质世界的揭示。
注：这篇文章是对另一篇文章的回应：https://www.argmin.net/p/the-higgs-discovery-did-not-take
那篇文章的结尾讨论了实验室如何运作，特别是Ben提到的大型实验由“多数投票”决定结果的说法。这个观点不仅可笑，还具有误导性。首先，“多数投票”这个框架让人联想到“多数暴政”，仿佛粒子物理学界有相当一部分人不相信我们发现了希格斯粒子。
事实上，我们的工作基于共识，而共识有时是个漫长且令人沮丧的过程。如果有人不同意某个结论，他们可以有效地阻止整个团队做出声明。虽然这种情况很少发生，但正因为如此，整个流程变得谨慎而保守。你很难在如今的粒子物理学领域(全球大约1万名科学家)找到一个不相信我们已经发现新粒子的物理学家。
早期确实有一些人质疑我们发现的是否是希格斯玻色子，但这个问题很快变得复杂细微。总体来看，大部分物理学家都同意以下几点：第一，我们确实发现了一个粒子；第二，这个粒子具备“希格斯玻色子”的特性；第三，它符合标准模型中对希格斯粒子的预期特性；第四，我们正在通过精确测量来检测这个粒子是否与标准模型有所偏离，以寻找可能的新物理现象。
希格斯粒子有用吗？
Ben在文章中提到自己不在乎物理学家是否发现了希格斯粒子，认为这对他的生活毫无影响。但事实上，如果没有希格斯粒子(或类似的东西)为电子赋予质量，原子根本无法形成！
希格斯粒子与日常生活的另一个联系来自于它与放射性衰变和弱核力的关联，这两者支持了核能、核武器、碳年代测定、化疗等一系列技术。这些看似无关的现象通过量子场论得以统一和解释。
Ben认为“要想让一个因果理论真实存在，就必须能做出实际应用。”实际上，希格斯理论确实做到了这点。我们观察到放射性衰变，通过逻辑推理和严格的数学一致性预测，建立了大型强子对撞机(LHC)，并最终观察到了一个从未见过的粒子。
更具体地说，我们预言在某些图表上会出现一个“凸起”，并且这个现象会在成百上千的其他图表上得到验证。经过20年的努力，这一切成真了。不仅我们看到了希格斯存在时该出现的现象，还没有看到希格斯不存在时应出现的情况(即空假设)。
你在意这些吗？
也许你不会在意某张图表上的凸起，但这证明了某种机制，而理解这种机制对于揭示宇宙的运行规律至关重要。虽然你可以不用了解希格斯机制来解释日常生活中的化学和量子物理，但这实际上是在批评基础科学的研究没有意义。
基础科学虽然未必总能直接应用到生活中，但它推动了许多关键技术的发展。正如1920年代的量子力学研究最终带来了激光和晶体管等技术。希格斯粒子是否会像这些技术一样改变生活？我们无法预料，但也不能完全排除这个可能性。
我本人对物理学家过于乐观的预期持批评态度。尽管通过像CERN这样的机构，我们确实开发出了如万维网、超导材料等社会应用，希格斯机制的理解则更多为我们揭示了宇宙的本质。
科学可以被信任吗？
最后，我想谈谈科学信任问题。Ben的文章涉及了一些值得思考的问题，尤其是统计学问题和科学结果的可信性。粒子物理学家对此非常敏感，我们有许多严格的程序，防止虚假的发现。因为这种实验代价高昂，而且我们在发现方面非常谨慎。
例如，粒子物理学界重视“盲分析”，即在最终分析数据之前，分析程序必须提前经过批准。此外，重要的实验结果通常由两个独立的实验进行验证。
Ben对“没人再去核查实验数据”的说法也提出质疑。但事实上，粒子物理学领域的传统是设立多个独立实验来相互验证。大型实验还会公开数据和统计模型，最近CMS实验组就将希格斯发现的数据和模型开放给了公众。
关于多次检验问题
Ben提到的“p值黑客”和“elsewhere效应”也是粒子物理学中的大问题。我们对此非常关注，并在数据分析时做了相应的修正。科学杂志中关于5σ的文章产生了误解，其实5σ只代表某种统计显著性，它并非“本地的”(不考虑多次检验)或“全局的”(考虑了修正)。
总结
尽管统计学存在许多争议，粒子物理学领域仍然严谨、保守地对待每一次潜在的发现。希格斯粒子的发现，不仅是理论的胜利，也验证了我们对宇宙运行机制的理解。
本文译自 Theory And Practice，由 BALI 编辑发布。