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科普：希格斯机制
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本文简单地把现有被实验的物理理论做一个最简单的简介。基本物理原理有两个：
1）最小作用原理
这个原理是说一个物理系统的规律由一个称为拉格朗日量的东东决定，物理变化总是让所谓的作用量最小。
至于拉格朗日量应该是什么呢？这就要由物理学家去猜测了，猜对了，就中奖了。
对于自由的物质粒子我们用某个函数[ix]\varphi[/ix]表示，其拉格朗日量有两项，一项代表粒子的运动，一项代表其静止质量。
动能项的数学式必然要反映[ix]\varphi[/ix]随时间空间的变化，所以包含[ix]d\varphi/dx[/ix]，而质量项则包含[ix]\varphi[/ix]的平方。
2）规范不变原理
这个原理是说如果把[ix]\varphi[/ix]在不同点转动一个不同的角度，得到的物理方程应该是不变的。但我们发现自由粒子的拉格朗日不满足这个要求。
[ix]\varphi[/ix]转动后为[ix]e^{iq\theta}\varphi[/ix], 结果 [ix]\frac{\partial}{\partial x}[e^{iq\theta}\varphi] = e^{iq\theta} [\frac{\partial}{\partial x}+ iq\frac{\partial\theta}{\partial x} ]\varphi[/ix] 。拉格朗日里活生生冒出一个与[ix]iq\frac{\partial\theta}{\partial x}[/ix]有关的东西，而这个东西应该是没有物理观测效应的。怎么办？我们的自由粒子方程有问题？物理学崩溃了？
物理学家是不会这么轻易放弃的。他们的思维是这样的：方程应该是不变的，既然自由粒子方程无法不变，那么我们干脆加个名叫A的东西，让A与[ix]\varphi[/ix]耦合，让A的变化抵消这个鬼一样的[ix]iq\frac{\partial\theta}{\partial x}[/ix]。这个新加的A叫做规范场。 而最小耦合是 [ix]\frac{\partial}{\partial x} \to \frac{\partial}{\partial x} - iq A[/ix]
对于电子来说，这个规范场就是电磁场。也就是说，我们的理论似乎把电磁场凭空推导出来了，理论上说，就算人类从未做过电磁学实验，根本不知道电磁场的存在，我们的理论告诉你必须有个电磁场。当然，历史发展不是这样的，我们先知道有电磁场，然后才有理论。但粒子物理则不同，杨振宁玩了一个更绝的叫杨-米尔斯场。强相互作用、弱相互作用用杨米尔斯场的方法全都推导出来了。
3）希格斯机制
由上面的规范不变原理推出来的规范场A的拉格朗日不能有A的平方这样的项，否则就又无法规范不变了。换言之规范场不能有质量。这又是一个问题，因为我们知道弱相互作用的作用力传播粒子是有质量的，怎么保持规范不变，又产生这个质量呢？
希格斯说，这样吧，我们再引入一个新的标量场，而且这个标量场的真空值不为0，结果你发现在局域规范变换下，最小耦合使这个标量场产生出了规范场A的质量。
具体的数学推导可以参考相关文献。
由上可见，物理学的研究在某种程度上是一种建设性加侦探性工作，我们先确定了应该成立的基本原理，然后去寻找能够满足这种原理的数学，而这个数学又给我们带来新的物理。
