1990年代初，弗朗西斯·哈爾岑接到一個有些莫名其妙的電話。
電話那頭，美國國家科學基金會（NSF）極地項目負責人齊默爾曼告訴他，有兩個伯克利研究生，正在南極做一個未經批准的實驗。「這是違法的。」對方表示，「大家都說是你指使他們這麼做的。」
哈爾岑很困惑。他甚至不認識這兩個人。
後來他才知道，這兩個年輕人讀了他關於在南極冰層中探測中微子的論文後，設法混進一支鑽井隊，跑去南極當鑽井工。鑽孔結束后，他們試圖偷偷把幾個光電倍增管塞進冰層里。結果被抓住，受到審問。
電話那頭原本是來興師問罪的。但聊著聊著，齊默爾曼的語氣變了：「嘿，這倒是個有趣的想法。」不久以後，兩人坐在他的辦公室里開始討論，怎樣把論文里的設想做下去。
那場討論的結果，是一筆五萬美元的探索性研究經費，和一個叫AMANDA的項目。這個看起來有些荒唐的故事，成了後來「冰立方」中微子實驗（IceCube）漫長歷史的一個起點。
30多年後，2026年10月6日，82歲的哈爾岑獲得諾貝爾物理學獎，表彰他對冰立方中微子天文台的「決定性貢獻」，以及對天體物理起源高能中微子的發現。
位於南極點的冰立方中微子天文台/圖源：冰立方中微子天文台官網
這是該獎項時隔34年再次單獨頒發給一位科學家，哈爾岑將獨享1200萬瑞典克朗（約合人民幣802萬元）獎金。諾貝爾委員會認為，哈爾岑關於利用南極冰層捕捉中微子的設想，以及此後對這一項目的科學領導，為一種新的天文學鋪平了道路。
哈爾岑領導建造的冰立方，由5160個光學感測器組成，它們分佈在南極冰面下約1450米至2450米之間，把約一立方公里的南極冰層變成了一台巨大的中微子望遠鏡。
那些幾乎不與物質發生作用、從遙遠宇宙而來的高能中微子，撞入冰層后留下極其微弱的光。埋在冰下的感測器捕捉這些痕迹，人類由此第一次獲得了一種觀察高能宇宙的新方式。
埋在南極冰層深處的冰立方/圖源：冰立方中微子天文台官網
但哈爾岑不像一個奔著大獎去的人。他說，人生中很多事情都是偶然發生的，包括主導這場實驗。
回憶起那五萬美元，哈爾岑調侃道：「我是個理論家。可突然之間，我就成了這兩個傢伙的負責人，口袋裡裝著五萬美元，成了一個實驗項目的首席研究員。」
他有個習慣，但凡弄懂一件事，就會失去興趣，轉身去尋找下一個問題。唯獨AMANDA和冰立方是例外。
問起緣由，他開玩笑道，因為他到現在還沒有完全搞懂冰立方。他的後半生，就這樣跟南極冰下的這台機器牢牢綁在一起。
一場「美麗的誤會」
哈爾岑從不掩飾這個項目開端的荒誕。
他習慣把物理學家寫論文的原因分成兩類，一類探討自己真正相信的物理，另一類「只是炫耀自己的聰明才智」。他直言，自己關於在冰里探測中微子的那幾篇，屬於後者。
那是1987年，哈爾岑去波蘭參加學術會議。他原本受邀去講量子色動力學和宇宙射線物理的報告，但會議同時安排了一個探測器技術的平行分會。哈爾岑跑到那個分會去講自己關於中微子探測器的想法。
許多年後，他解釋當時的心理：「我就是想看看，有沒有人會在台下笑話我。」結果沒人笑，「所以我就繼續操心這件事」，還和同行合寫了一篇論文。
敢講、敢想，很大程度上是因為無知。哈爾岑自認是理論物理學家，此前一輩子沒有做過實驗，對冰的光學性質幾乎一無所知。
「倘若我有點實驗經驗，就不會提出做IceCube（冰立方）。」他說。
圖源：冰立方中微子天文台官網
他當時已經五十歲上下，在這個領域卻是新手。多年後，他把這歸結為一種幸運：「一旦年紀大了，自認為對自己的專業領域了如指掌，那麼遇到難題時的第一反應就是去探究為什麼事情不可能，而通常就會發現，它們確實不可能。」
當時，該領域標準的教科書認定，光在冰里只能走8米。他說，若真如此，冰立方這項實驗從一開始就不成立。
哈爾岑說，如果自己當時知道天然冰的真實情況，可能也不會開始這場實驗。
巧的是，哈爾岑當時根本沒讀過那本書。他認為，也許還有其他人想到過類似的辦法，只是因為更了解冰的光學性質，最後放棄了。
「事實證明，當初得出這些（教科書）數值的實驗方法存在缺陷，因此後續結果也是錯誤的。」哈爾岑說，真正把感測器埋進南極的冰深處，光能走上百米，甚至接近三百米。
用於鑽穿冰層的長達2500米的高壓軟管/圖源：冰立方中微子天文台官網
回頭看自己的研究生涯，他常常用「偶然」形容。
做夸克理論，是因為第一次讀到喬治·茨威格的論文時，意外發現自己學過的群論正好派上用場。成為研究生，也是因為已經找到高中教師工作的他，突然接到教授的電話。後來研究弦理論，寫了兩篇論文，興趣又轉向了別處。
AMANDA和冰立方原本也不在他的計劃里。項目真正啟動時，只有他會寫提案，就這樣「偶然被拖進去」。他後來多次想過退出。
2020年，他在採訪中說，自己「從來不是一個弱相互作用領域的人」，在真正參与實驗之前，對中微子物理「從來沒有過真正的興趣」。他甚至認為，「讓一個理論家領導一項實驗，本身就是一個壞主意」。
但項目逐漸變成一項真正的大型實驗，哈爾岑也越來越難抽身。冰立方項目啟動后，還有人告訴他，撥款時如果他不是首席研究員，項目就不會批。他那時別無選擇。
他回憶，在用AMANDA探測大氣中微子的時候，他們已經花了幾百萬美元。「在花了這麼多錢之後，你不能一走了之。」他形容自己「陷得太深」，沒法不負責任地撂下一句話就走。
等一個未知的答案
走不了，哈爾岑便真留了下來，一留就是幾十年。
1988年，哈爾岑首次提出在南極用冰捕獲中微子的構想。此後，他用AMANDA一點點驗證這個想法。
冰立方真正開始運行，又過去了很長時間。直到2013年，實驗團隊從數據中找到第一批無法由大氣背景解釋的高能中微子，證實這些粒子確實來自宇宙深處。人類第一次有了通過中微子觀察高能宇宙的辦法。
今年，哈爾岑自己得知獲獎時，說這是一個「巨大的驚喜」。其實從2013年首次發表宇宙中微子的研究結果開始，就不斷有人告訴他，他是諾貝爾獎的熱門人選之一。
哈爾岑
他甚至估算過，自己每年獲得諾貝爾獎的幾率是1/20。「我只是想活得足夠久，所以我就活到了現在。」今年已經82歲的哈爾岑說。
這背後，是中微子長達近百年的等待。
1930年，為了解釋放射性衰變中看似憑空消失的能量，理論物理學家沃爾夫岡·泡利在給同行的公開信中提出，可能存在一種尚未被發現的中性粒子。他後來感嘆：「我做了一件可怕的事——我假設了一種無法被探測的粒子。」
後來，這種粒子被稱作中微子。中微子也被稱為「幽靈粒子」，不帶電、幾乎不和物質發生作用，絕大多數時候，穿過地球，穿過人的身體，不留下任何痕迹。
泡利之後，人類又等了26年。1956年，美國科學家萊因斯和考恩在核反應堆旁捕捉到中微子。消息傳來，泡利回電：「一切終將抵達懂得等待的人。」又過了近40年，萊因斯獲得諾貝爾物理學獎，那時考恩已去世21年。
中微子就這樣從一個無法直接看見的假設，變成可以捕捉、研究的粒子。後來，人們發現，中微子不止一種。
哈爾岑要尋找的，是來自宇宙深處的高能中微子。它的能量遠高於人們熟悉的太陽中微子，只有極少數在南極冰層里正面撞上原子核，留下微弱的光。
南極冰捕獲中微子示意圖/圖源：諾貝爾獎官網
為了等到這微弱的光，科學家們把幾十年投了進去。而守著這一切的哈爾岑，本人並不在南極。
「作為那些『多餘的理論物理學家』之一，我從未獲邀前往南極。」他說。但真正讓他睡不著的，是南極那頭正在發生的一切。鑽井在夜間進行時，他會一直盯著床邊的筆記本電腦，等著南極發來的郵件。
1993年聖誕前夜，第一條探測串完成部署。他那時在比利時蒂倫的家裡，坐在平安夜的餐桌前。甜點剛端上來，郵件到了，只有一句：「第一條探測串已部署。」
那只是開始。此後是漫長的運行、校準、分析。他形容這種在南極之外乾等的感覺，是一種「精緻而殘酷的折磨」。
事業前途懸在半個地球之外，資助者和同事都在等待結果，而他卻幾乎無能為力。「這就像尤利西斯的旅程，以20年為單位來衡量。」哈爾岑說。
即便已經投入了十幾年研發、巨額資金和無數人的時間，在真正獲得結果之前，他們仍然不知道自己究竟會看見什麼。
圖源：冰立方中微子天文台官網
冰立方開始建設時，沒有人能夠保證它一定會發現宇宙中微子，早期還有人懷疑他們最終什麼都看不到。「但我們做到了。」他說。
看見高能中微子之後，哈爾岑知道，更大的空白還在後面。他在散文《南極之夢》里寫道，歷史上每當人類第一次用一種新的波段觀察天空，得到的結果往往都會超出最初的設想。
正如，賈科尼最初建造X射線探測器，是為了研究月球反射的太陽X射線，後來卻發現了中子星和X射線雙星；彭齊亞斯和威爾遜調試天線時，意外撞見宇宙微波背景輻射。
「如果在為AMANDA工作近二十年後，我們最終只發現了當初打算尋找的東西，那麼從許多意義上說，那將是最令人失望的結果。」他說。
對高能物理學者來說，真正把自己的研究生涯同一台大型科學裝置綁在一起，一生可能只有一次。
圖源：冰立方中微子天文台官網
後來回看這段時間，哈爾岑帶著一點玩笑意味：「從最初的想法到現在，僅僅用了半個世紀，才半個世紀而已。」他說，一個物理學家要有紀律地撐過一個大型項目的建設，「這種事，你是做不了兩次的」。
眼下，更大的下一代冰立方實驗正在規劃，新的探測器預計會比現在大得多。82歲的哈爾岑不會再是它的主導者。他曾笑著問：「我還能活著看到那一天嗎？」
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