中微子专家Kayser: 搞笑，我是认真的！

理论物理学家Boris Kayser目前供职于美国费米国家实验室。他在界内很有名气，原因在于他有本事洞悉深奥难懂的理论或者错综复杂的现象，并把它们用显浅生动的语言描述得很到位，令专业人士和初学者得以轻松愉快地领悟其中的物理真谛。虽然曾在美国自然科学基金会从事很多年的行政和事务性工作，Boris从来没有停止过他对粒子物理学基本问题的研究。他尤其热衷于中微子物理学，发表了一些很有见地的学术论文，探讨诸如中微子的电磁性质、中微子振荡的量子力学描述、Majorana中微子与轻子味混合的唯象学等重要课题。他的文章写得如行云流水，字里行间流淌着化深刻为简洁的过人智慧。 

 

 

 

 

文如其人，现实生活中的Boris浑身散发着机智和幽默的气息。这不仅体现在他那极具感染力的演讲上，而且也表现在他平时与人讨论问题甚至漫无主题的聊天上。我们先考虑一个中微子物理学的重要问题，即有质量的中微子到底是Dirac型粒子还是Majorana型粒子，来说明Boris以科学精神搞笑的高超水平。根据著名的Schechter-Valle定理，只要实验上观测到无中微子的双b衰变信号，那么中微子就一定是Majorana型粒子。从过去几十年到目前为止，世界各国的一系列实验一直在探寻无中微子的双b衰变过程，但始终一无所获，原因之一是中微子本身的微小质量强烈压低了该轻子数不守恒过程发生的概率。作为理论物理学家，Boris发明了一种不需要做实验就能证明中微子是Majorana型粒子的推理“诡计”。他首先在白板上画出一个方框，在里面写了三句话（如图所示）： 

 

 

1）There are three sentences in this box（在这个方框中有三句话）；

 

2）Exactly two of them are false（恰恰其中的两句话是错误的）；

 

3）Neutrinos are Marjorana particles（中微子是Majorana型粒子）。

 

然后Boris开始谆谆善诱地引导大家做出判断，上面的哪一句或哪几句话是错误的。首先，第一句话是正确的，没有异议，因为方框中确实存在三句话。问题的关键在于第二句话，它要么是对的、要么是错的。如果第二句话是对的，而它强调说的是三句话中必有两句是错的，这就意味着第一句话和第三句话都是错误的。但第一句话陈述的是一个显而易见的事实，因此它不可能是错的，于是矛盾就不可避免地出现了。于是我们不得不同意另一种可能性，即第二句话是错误的。如果第二句话是错的，那么第三句话就不可能也是错的，否则就等于印证了第二句话所陈述的“恰恰其中的两句话是错误的”其实是正确的，于是自相矛盾的情形会再次出现。如此这般一番推理之后，Boris得出结论：第三句话是正确的，所以中微子必定是Majorana型粒子，这一点无需开展任何无中微子的双b衰变实验就已经在他自创的逻辑中被证明了。换句话说，就像Boris本人在白板上方所写的那样：这样的实验是不需要去做的！

 

这种令人莞尔的调侃方式是Boris的强项，真实地反映了他其实始终在思考中微子物理学中那些令人头痛的难题。如今绝大多数理论物理学家都相信中微子应该是Majorana型粒子，这样它们的微小质量才显得合理，而且可能与宇宙的物质―反物质不对称现象有着内在的关联性。但物理学归根结底是一门实验科学，要揭开中微子基本属性的神秘面纱，最终依然需要从诸如无中微子双b衰变之类的实验结果中去寻找答案。

 

 

Boris开玩笑的本事，在另一件事上也可见一斑。在日本高能加速器研究机构（KEK）的图书馆中，至今仍然保留着一篇1990年7月收到的、题为“Is Hinchliffe’s Rule True?”（辛科里夫规则对吗）的预印本。这篇完成于1988年8月4日的“论文”只有一页纸，作者署名为“Boris Peon”，其中的姓氏Peon是雇农的意思。如果你知道Boris从小是在新泽西的一家养鸡场长大的，你就会明白他在这篇文章中采用的是虚假的名字，或者说是“笔名”。文章的摘要如下：

 

Hinchliffe has asserted that whenever the title of a paper is a question with a yes/no answer, the answer

 is always no. This paper demonstrates that Hinchliffe’s assertion is false, but only if it is true（Hinchliffe

声称，每当一篇论文的题目是疑问句时，尽管对它的回答可正可负，但答案总是否定的。本文证明，

但凡只要Hinchliffe的论断是对的，那么它就是错的。）

 

据Boris本人回忆，当时身为劳伦斯・伯克利国家实验室高级科学家的Ian Hinchliffe对发表在学术期刊上的粒子物理学论文的题目做了一番研究，得到了疑问句的题目必定是对应否定性的内容的结论。这一点似乎是基本符合实际情况的。为了调侃Hinchliffe的“发现”，Boris推出了上述貌似规范、其实没有正文的“论文”，从逻辑上制造出一种矛盾，令人忍俊不禁。这一调侃的手法，其实与他后来有关中微子是否Majorana型粒子的表述有异曲同工之妙。作为劳伦斯・伯克利国家实验室理论部主任的Robert Cahn读了Boris的“论文”后觉得有趣，破例允许它按照正常的预印本散发到世界各地的高能物理研究单位，这才有了KEK对该论文的存档记录。毋庸置疑，这几位理论物理学家都是不甘寂寞、认真搞笑的类型。

 

其实幽默感是很多科学家的共同特质，尽管不一定像Boris表现得那样生动鲜明和淋漓尽致。正如搞笑诺贝尔奖的创始人Marc Abrahams曾经说过的那样，“科学家的工作从本质上来说是令人沮丧的。他们试图理解一些其他人无法理解的东西。他们很多时候都会失败, 但偶尔也会成功,  并因此改变世界。如果你知道你的职业生涯不可避免地将在无数失败中度过,  拥有幽默感会是很有帮助的。”

 

邢志忠，2016年7月22日于越南归仁（本文已出现在高能所公共微信号平台）