如何评价杨振宁关于“高能物理已到末路”的言论?

Doris-萌


需要特别强调的是:杨振宁说的不是高能物理已经到了末路,而是通过的粒子对撞机研究高能物理盛宴已过。

那么事实真的如此吗?

大众可能对高能物理有点陌生。但是当我说到原子核内部的中子、质子以及夸克时,想必大家就再熟悉不过了。

研究比原子还小的亚原子粒子的结构以及相互作用就是粒子物理学。

粒子物理学其实就是高能物理,用到的理论就是量子力学。

为什么粒子物理学就是高能物理呢?

其实一开始粒子物理学和高能也不搭边。粒子物理学研究的比原子还小的粒子,比如电子,光子,中微子。

要研究这些粒子首先就需要研究工具。

比如电子那么小,我要研究它,首先就需要用工具操作电子,还需要观察到它的行为,方便记录数据。

所以一开始人们就用放大法研究电子的运动。说白了就是把微观粒子的行为放大到宏观尺度下才能观察出来。

比如威尔逊发明的云室。当电子穿过云室时,电子会与云室内的混合物相互作用,将其中的一些原子电离,而电离后的离子会成为云室内的过饱和蒸汽的凝结核,从而在微观带电粒子运行的轨迹周围形成雾气,进而可以被肉眼观测到。

但是这些都是最基本的一些操作,要想了解电子更多的性质就需要把它加速起来。

比如一开始用磁场环形加速器,不过粒子被加速的越快,相对论效应越明显,而且还会同步辐射出去一部分能量。

所以就需要更大能量的加速器抵消加速过程中的辐射能量。

为了解决加速过程的辐射问题,科学家还研究了直线加速器。虽然这种加速模式不会产生辐射而消耗能量,但是只能一次加速,所以必须要把直线加速器建的很长很长。这种模式在效益转化上很低,所以并不是主流模式。

随后,人类发现的微观粒子越来越多,包括各种基本粒子以及它们的复合粒子。

其实科学家知道,微观粒子是可以相互转化的,微观粒子之间的碰撞会产生新的粒子。

虽然知道微观粒子都是可以相互转化的,但某些粒子如何获得质量却是未解之谜。其中希格斯提出的希格斯机制就是解决这一问题的不二之选。

所以科学家迫切需要寻找到验证希格斯机制的希格斯粒子。

而这种粒子的人工产生依靠环形加速器和直线加速器都不靠谱。

所以就需要建造大型强子对撞机,用粒子撞粒子,在撞击的过程会生成需要新粒子,其中就很有可能有理论预言的希格斯粒子。

除了用粒子对撞机研究希格斯粒子,所有的基本粒子都可以用对撞机研究,比如基本粒子如何相互作用,它们的性质如何,都需要用对撞机研究。

所以这时候研究粒子的物理学已经变成了用高能量轰击粒子和让粒子之间对撞的方式。所以粒子物理学也就变成了高能物理

那么,用大型粒子对撞机研究高能物理是否已经到了尽头

其实这样的话题是开放性的,我昨天看了中科院高能所发表的一遍文章,撰文是陈缮真博士,他来自意大利核物理研究院。

他表示:在没有找到更好的方式研究微观粒子的情况下,大型粒子对撞机依旧是研究高能物理最有效的方式。

人类1897年发现电子,1919年发现质子,1932年发现中子和正电子,1937年发现μ子,1947年发现π和K介子,1956年发现电中微子,1974年发现J/ψ粒子,1975年发现τ子,1983年发现W、Z玻色子,1995年发现顶夸克,2012年发现Higgs玻色子,未来则一定还会发现新的东西。

而且人类对微观粒子的研究会越来越深入,靠的就是对撞机。

比如以前通过天文望远镜只能看见冥王星是几个像素点。

但不能说人类对冥王星的研究就终结了,因为我们还不知道它的大气成分,和地质结构,质量等等信息。

所以发射航天器研究冥王星后会得到更深入的信息。

现在对高能物理的研究也还有很多细节未被发现,就和研究冥王星从几个像素点到高清照片的过渡一样。

高能物理的发展依旧需要对撞机。


科学认识论


在刚建国的时候,毛主席到苏联访问,向苏联表达了想研究原子弹,希望得到苏联的帮助,苏联人说,原子弹耗费钱财,你们没有必要搞了,我们有,可以保护你们,国内也有人反对,耗那么多钱研究原子弹,不如发展轻工业,改善民生,后来苏联跟中国翻脸,幸亏我们没有听苏联的,要不然还不被他们核讹诈,在30多年前,中国研究大飞机,碰到改革开放,美国人说我们的波音公司生产世界最先进的飞机,你们研究那干什么,需要花很对钱的,买我们的吧。后来大飞机研究就搁浅了,后来被美国人掐脖子等回过味来已经30年了,我们的国产大飞机知道2017年才飞上天,而且还有很多外国零件,,20多年前计算机产业迅速发展的时候,我们国家有一个叫联想的公司代表国家发展计算机产业,还是外国人告诉我们,计算机的核心部件你们没必要研制了,耗资太大,你们就用市场换技术,后来想必大家也看到了,联想没把技术换来,自己倒变成一个美国企业了。这样的例子还有很多,我想说外国人他们不是什么救苦救难的菩萨,他不想你发展起来,他就想把你变成他的廉价劳动力,我们不掌握最先进的科技就永远只能给人家当打工仔,我们难带一只想生产七亿件衬衫去换人家一架飞机?如果不对高科技投入,说不定过几年就需要8亿件衬衫换一架飞机了,这方面我国的教训太深刻了,前两年三星的内存价格持续上涨,为什么,这两年为什么很多企业能用到三星便宜的屏幕,什么原因,因为我们在屏幕上有京东方,在内存领域我们没有,京东方的屏可能暂时比不过三星,但是三星也不敢把屏幕价格涨到哪里去。现在的投入我觉得值得,有些人说投资这个不如把钱去搞民生,我觉得现在投入以后会有更多的钱搞民生,如果我们这些年不被国外高科技卡脖子,以我们创造的财富应该有更多的钱改善民生,但是我们却不得不花很d


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杨振宁的观点在目前是对的,这类大型的实验设备,欧洲已经有了,利用率也不高,我们可以和他们合作,将闲置的设备充分利用起来,不是更经济实惠吗?而且,这样的设备都基本是开放的,不是封闭的,没有必要非得自己搞一套。目前世界没人愿意做,不一定非得中国出头当“冤大头”。这个和过去“两弹一星”以及现在发展高科技项目不是一回事。记得前几年因为承办奥运会从香饽饽变成了“鸡肋”,就有人主张中国主动承担大国责任,积极承办奥运会,结果被民意压下去了。这次大型对撞机项目也会是这样的结果。因为改革开放四十多年了,中国已经不是过去的中国。政府做任何一项事情,也要考虑民意。民意反对,这是成不了。


郝侃儿


“高能物理已到末路”——杨振宁表示,我没说过。

什么是高能物理

物理学从伽利略牛顿开始,一路打怪升级,最后麦克斯韦把电学和磁学一并拿下,做完美收官,将所有理论归于一统,这就是“经典物理学”。

狄拉克,把狭义相对论引入量子力学,将薛定谔方程进化成狄拉克方程,打开了量子场论的大门。由于常年混微观领域,玩粒子已臻化境,狄拉克顺手再搞一分会:高能粒子物理学。简单点说,就是告诉你“粒子到底是什么玩意儿”。

粒子就粒子呗,为啥叫高能?大家不用大惊小怪,知识点来了,在微观领域,“看”这个词是没有意义的。研究微观粒子,主要就一个手段:狠狠地撞!然后分析。而这需很高的能量!这就是“高能”的由来。

大型粒子对撞机的由来

举个不太恰当的例子:如果有一天,大伙捡到外星高等文明不慎遗落的UFO,得赶紧研究以便山寨造福人类对不。如果是普通群众,常规做法是,打开舱门,然后,看。而高能物理学家告诉你,神秘科技哪是你肉眼凡胎能看清的?得用对撞机;加速两只UFO,让它们对撞!如果飞出个方向盘,就认为UFO里有方向盘,飞出一套沙发,就认为UFO里有沙发。然后,飞不出更多东西了,就提高UFO速度,再撞,结果又飞出一个轮子,就认为UFO里有轮子。把结果记录下来,随即科技大爆发。

起初大家撞的很开心,撞出一个新粒子,换一个诺贝尔奖。后来撞来撞去也飞不出新东西了,高能物理学家说,瞎啊,早告诉过你们套路啦,当然是需“超大型对撞机”。超大型的同义词就是烧钱,烧很多很多的钱。

标准粒子模型对决超弦理论

物理学的终极目标统一教义,如果比作一场考试的话,这么多年来,大家也老老实实地上交了无数答案,其中,答案目前最令人信服的就是杨振宁同学的标准粒子模型。

隔壁老王们,丘成桐、王贻芳等(就是大力呼吁中国烧钱上对撞机的那位)。觉得老杨们太敷衍,光折腾“粒子是个什么玩意儿”太LOW,于是个自己挑了个更生猛的命题:“宇宙是个什么玩意儿”。然后上交答案——“超弦理论”。

为了把这个超弦理论扶正,需要证实超对称粒子的存在,需要超大的能量来验证,更需要更大的对撞机,需要烧更多的钱。

高能物理的末路还是大型对撞机的末路?

美国曾经有过大型对撞机的计划(SSC),但是美国国会否决了这个项目。其中多位美国专家在学术上有一个重要的理由:标准粒子模型发展到今天,粒子物理再向超高能物理发展,不会再有新的发现,这被称为高能物理的“大沙漠”理论。“大沙漠”理论认为,至少要将能量提高到普朗克尺度,亦即相当于10的16次方TeV的能量,高能物理才有可能有新的发现。后来,一些高能物理学者做了修正,引入“超对称”的概念,认为有了这些超对称粒子后,其能标将降低很多量级。但仍比建设中的SSC所提出实现的量级高出很多很多!简单的说,高能物理要发展下去,靠大型对撞机这条路子,不靠谱。

杨振宁指出的观点是:不建大型对撞机,高能物理还至少有两个不那么费钱的方向值得探索:寻找新加速器原理和寻找美妙的几何结构。

结语

高能物理是最前沿的科学项目,杨振宁并没有认为它已到末路。但大型粒子对撞机,的确是已到末路。


猫先生内涵科普


唉!这个问题要怎么说呢?对于一个晚年物理泰斗说出这样的话语,我觉得需要有一定的辩证思维来思考一下!

杨是物理科学界的大咖地位毋庸置疑,但是大家看一下杨的平生,其大半辈子都生活在美国,铸就其地位的科学研究都是在美国完成的,在晚年才回的中国,而回到祖国,大家看看他干嘛去了!除了背着一大堆头衔以外,都在潜心研究佛学和易经去了!对国家做过什么大贡献吗?答案是微乎其微。

在这样的心境下,大家认为其还有那种年轻时对科学的热衷与年轻人的拼搏精神吗?而说出高能物理已到末路这样的话语就更是荒唐的,高能物理没到末路,而是才刚刚出发,科学是没有尽头的,难道真是科学的尽头是神学,跑去研究易经吗?

而杨所反对国家建立大型粒子对撞机这事,我是真搞不懂了,以现今国家的经济实力,建这个完全是小问题,但是一旦建成,对往后国家级的基础科学是一大助燃剂。


薛定谔的猫坏的狠


高能物理变方向 花费巨大缓对撞

其实,杨老关于高能物理问题,是一个研究问题选择,并不是说高能物理学终结问题。而是说中国在高能物理学研究中是否要建立大型碰撞机问题,这是一个研究方向,而没有被误解成高能物理终结是两个完全不同概念。

在中国,关于建不建设超高能粒子对撞机问题,有两种截然不同观点,一个就是以杨振宁为首,还一个就中国高能物理所所长王贻芳。刚好最近两位科学大咖都接受采访,我们看看他们各自观点,这样就可以说明其实杨老关于高能物理本身意思。

自然杂志官网刊发了一篇与中国高能物理所所长王贻芳的访谈,这个访谈本身不太长,但却涉及中国超大量子对撞机的最新进展,访谈中提到,中国将在2022年开工建设一个周长为100公里的超级对撞机。这台超级对撞机一旦投入使用后,将在运行的十年里产生超过100万个希格斯玻色子。目前,全球最大的对撞机是欧洲粒子物理实验室在瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机(LHC)。LHC周长为27公里,与中国未来规划的周长100公里的对撞机相比简直就是小巫见大巫。

我国这一计划在2012年就已经提出,当时距离发现希格斯玻色子刚过去几个月,一旦这一计划成功实施,中国这一“超级工程”十年内将产生100万个希格斯玻色子、1亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。这一超级对撞机除了安装有环形正负电子对撞机还同时将安装一台超级质子对撞机,这台超级质子对撞机最大的撞击能量可以达到70万亿电子伏特。

根据中国高能物理所的规划,建造环形正负电子对撞机关键部件的原型机将在未来五年内展开,预计在2022年将正式开工建设,到2030年将正式竣工。在选址方面,这一超级对撞机有可能在靠近黄河入海口的河北省沿海一带进行建设。不过,目前这一方案遭到中科院院士杨振宁的反对,他认为超级对撞机对于国内科研预算影响非常大,一旦开工建设,这一工程可能将耗费超过1000亿元人民币。

正是这一还宏达工程,由于耗费资金太巨大,也成为杨老反对很重要原因。其实,他并不是说高能物理研究终结,而是中国高能物理研究要根据自己国力,改变高能物理研究方向,反对超越中国实际来建设超能电子对撞机。

最近,杨老到中科大,杨振宁此行是作为“明德讲堂”演讲嘉宾,来与国科大学子分享自己的学习和科研经历的。依然坚持他的观点,主要是从中国目前实际情况入手,发展大型碰撞机不如改变研究方向,从而从新的角度来突破关于高能物理中一些问题。他反对中国建设大型碰撞机理由是,杨振宁强调“这是一个很重要的事情”。他建议大家去看他2016年在网上发表的一篇文章。

在那篇文章里,杨振宁细数了反对中国马上开始建造大对撞机的七大理由:

其一,大型对撞机成本太昂贵。建造大对撞机美国有痛苦的经验,这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。杨振宁认为中国建造超大对撞机的预算不可能少于200亿美元。

其二,中国高能物理研究燃眉之急不是一个对撞机能解决的。中国仍然只是一个发展中国家,建造超大对撞机,费用奇大,对解决燃眉问题不利,还不如改变研究方法。

其三,建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费。

其四,多数物理学家,包括杨振宁在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。

其五,七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢?杨振宁的答案是“没有”。至少未来三十、五十年内不会有。

其六,建造超大对撞机,其设计以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果因此能得到诺贝尔奖,获奖者一定不是中国人。

“中国现在做大的对撞机,这个事情与我刚才讲的内容有密切的关系。”最关键一点,杨振宁认为,不建超大对撞机,高能物理仍然有其他方向值得探索,比如寻找新加速器原理,比如寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。

其实是大家误会了杨老,因为他从美国回到中国,对中国实力和高能物理认识,以及对撞击对高能物理作用有多大,其实是综合分析后一种建议,是改变高能物理研究方向问题,或者说这一个阶段不需要,而是等中国高能物理真正成为世界主导后才建设问题,应该说杨老还是有灼见的。

高能物理是帮助我们找到这个世界构成微观一种机制,在物理学中地位,作为一个诺贝尔物理奖获得者,肯定不会否定研究价值,而是说中国高能物理研究要走出自己的路,目前对撞机还没有成熟而已!

厷一2019年5月5日于夷陵吾同斋








宋朝茶楼一伙计


这种高精尖技术广大网友都在行了?我们的科学素养真的高到如此地步了吗?本应是专家来争论的问题竟然拿到了民间来让非专业网民来定夺,真的奇怪。自认对天文和物理兴趣浓厚,通过看看书看看帖略懂了一点,但也仅限于兴趣和略懂,我们不要用爱好来挑战别人的专业!之所以有争论,说明利弊不会是绝对的,决策者只要综合两方利弊考虑就行,毕竟是千亿级别的的巨大项目,让外行这样争来争去真的无法理解。真正的专家们,这事还是你们来搞清楚吧,反正我和身边的人都无法给出任何有用的建议。这么专业的事让网络舆论来炒作真的会有结果吗?扯淡


木头人19811212


非常赞成此论。既然最后一个基本粒子——希格斯玻色子已经找到和被证实存在了,那标准模型就已经被全部证明了,剩下的事情就是要进一步深化认知理论的问题了!这显然是软件范畴的逻辑学建设与完善问题而不是硬件的基础设施建设问题,需要依赖数学和逻辑学的进一步深化研究探索而不是搞什么硬件工程设施建设;需要在认知理论研究探索上加大投入,需要进一步拓宽理论物理学研究探索的广度和深度,比如说把研究对象的重点设定在超粒子物理学的时空与结构建模问题上而不是继续重复前人所做的重子撞击实验上!难道你还要撞出比上帝粒子更本质的上帝他妈粒子吗?这岂不是要把物理学引向上帝居住的伊甸园并挑起神界之内的最大的战争吗?


太极数


杨振宁的意思并不是“高能物理学已经到了末日”,他其实反对的是通过大型对撞机的建设,他指的是用大型对撞机研究高能物理的方法已经不太靠谱了。

什么是高能物理?

其实这是指现代粒子物理学,这个领域主要研究亚原子粒子,这些粒子的结构都要比原子还要小,包括电子,质子,中子(它们本身以及构成它们的夸克等),还有一些放射性和散射所造成的,如:光子,μ子,中微子以及一些奇特粒子。(补充一下,这里用“粒子”这个词并不精准,具体就不展开说了。)只要知道,它其实是研究很小的尺度内的现象就可以。

高能粒子的方法

其实,想要获得一个尺度内的理论,就需要或许足够多的现象,从现象当中得出理论。牛顿力学就是基于宏观世界的物理现象得出来的。而相对论其实也是如此,它的尺度要远远大于宏观世界(大概是十亿倍),在引力大,速度快,尺度大的地方,相对论更好用。


而微观的世界的物理现象其实很难获取,尤其是原子核内部的情况。为了能够研究清楚原子核内部的情况。科学家想到的办法就是对撞机。其中最有名气的就是位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织的大型强子对撞机(LHC),周长达到27km。

说白了,就是通过给粒子加速,让它们对撞,来观测具体的物理现象。这个工程是一个千亿级别的项目(这里指人民币),而且目前还有一些功能还在修建,后续需要的费用也相当的多。

杨振宁认为“大型对撞机的时代”已经过去

而杨振宁认为,通过大型对撞机来研究高能物理学的时代已经过去了,没有必要再去建设更大的对撞机(高能物理所提出的方案是修建周长100km的对撞机),这样拼对撞机性能的办法并不会与研究高能物理有什么好的作用。

不如把更多的钱节省下来,研究或者设计用其他的办法研究高能物理,而不是仅仅局限在大型对撞机上面。


钟铭聊科学


任何一个研究方向都一样,有开荒时代~黄金时代和谢幕时代。现在的高能物理,已经走过了前两个时代,目前处于谢幕时代,多是对上世纪提出的理论的一些验证。当然,这是杨振宁的认识。


有些科学家并不认同杨振宁的观点,他们认为高能物理并非处于谢幕时代,相反是盛宴正酣。高能物理虽然经过了几十年的发展,该提出的理论和该发展的模型已经提出的差不多了,剩下的都是高能物理的精髓和关键点。只要有发现,必定是高能物理的重大成果。所以,很多科学家认为高能物理不仅没有落幕,而应该更加深入的研究。


网友们对于杨振宁的说法也是争论不休,但绝大多数都是支持杨振宁的。认为杨振宁毕竟是诺奖获得者,殿堂级物理学家,所以其话语还是具有重要参考价值的。而杨振宁关于反对我国建立大型对撞机的观点,多数网友也持支持态度,大都认为这个项目花钱太多,还不一定出成果,不如把钱花到其它更需要的地方。

如果我们真的有余力,我是支持建立大型对撞机的。现在的科学,不仅仅是物理,很多学科都已经发展的很成熟了。基础理论已经基本完善,剩下的大都需要高精尖的仪器才能够有所建树。我想,做纳米医药和生命科学的人这点是深有体会,有好的仪器,才有尖端的成果。施一公如果没有冷冻电镜支持,对于蛋白结构也束手无策。所以,如果有余力,我们对于一些大概率有所建树的仪器建设,还是应该放大胆些,多给些理解和支持。


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