如何評價楊振寧關於“高能物理已到末路”的言論?

Doris-萌


需要特別強調的是:楊振寧說的不是高能物理已經到了末路,而是通過的粒子對撞機研究高能物理盛宴已過。

那麼事實真的如此嗎?

大眾可能對高能物理有點陌生。但是當我說到原子核內部的中子、質子以及夸克時,想必大家就再熟悉不過了。

研究比原子還小的亞原子粒子的結構以及相互作用就是粒子物理學。

粒子物理學其實就是高能物理,用到的理論就是量子力學。

為什麼粒子物理學就是高能物理呢?

其實一開始粒子物理學和高能也不搭邊。粒子物理學研究的比原子還小的粒子,比如電子,光子,中微子。

要研究這些粒子首先就需要研究工具。

比如電子那麼小,我要研究它,首先就需要用工具操作電子,還需要觀察到它的行為,方便記錄數據。

所以一開始人們就用放大法研究電子的運動。說白了就是把微觀粒子的行為放大到宏觀尺度下才能觀察出來。

比如威爾遜發明的雲室。當電子穿過雲室時,電子會與雲室內的混合物相互作用,將其中的一些原子電離,而電離後的離子會成為雲室內的過飽和蒸汽的凝結核,從而在微觀帶電粒子運行的軌跡周圍形成霧氣,進而可以被肉眼觀測到。

但是這些都是最基本的一些操作,要想了解電子更多的性質就需要把它加速起來。

比如一開始用磁場環形加速器,不過粒子被加速的越快,相對論效應越明顯,而且還會同步輻射出去一部分能量。

所以就需要更大能量的加速器抵消加速過程中的輻射能量。

為了解決加速過程的輻射問題,科學家還研究了直線加速器。雖然這種加速模式不會產生輻射而消耗能量,但是隻能一次加速,所以必須要把直線加速器建的很長很長。這種模式在效益轉化上很低,所以並不是主流模式。

隨後,人類發現的微觀粒子越來越多,包括各種基本粒子以及它們的複合粒子。

其實科學家知道,微觀粒子是可以相互轉化的,微觀粒子之間的碰撞會產生新的粒子。

雖然知道微觀粒子都是可以相互轉化的,但某些粒子如何獲得質量卻是未解之謎。其中希格斯提出的希格斯機制就是解決這一問題的不二之選。

所以科學家迫切需要尋找到驗證希格斯機制的希格斯粒子。

而這種粒子的人工產生依靠環形加速器和直線加速器都不靠譜。

所以就需要建造大型強子對撞機,用粒子撞粒子,在撞擊的過程會生成需要新粒子,其中就很有可能有理論預言的希格斯粒子。

除了用粒子對撞機研究希格斯粒子,所有的基本粒子都可以用對撞機研究,比如基本粒子如何相互作用,它們的性質如何,都需要用對撞機研究。

所以這時候研究粒子的物理學已經變成了用高能量轟擊粒子和讓粒子之間對撞的方式。所以粒子物理學也就變成了高能物理

那麼,用大型粒子對撞機研究高能物理是否已經到了盡頭

其實這樣的話題是開放性的,我昨天看了中科院高能所發表的一遍文章,撰文是陳繕真博士,他來自意大利核物理研究院。

他表示:在沒有找到更好的方式研究微觀粒子的情況下,大型粒子對撞機依舊是研究高能物理最有效的方式。

人類1897年發現電子,1919年發現質子,1932年發現中子和正電子,1937年發現μ子,1947年發現π和K介子,1956年發現電中微子,1974年發現J/ψ粒子,1975年發現τ子,1983年發現W、Z玻色子,1995年發現頂夸克,2012年發現Higgs玻色子,未來則一定還會發現新的東西。

而且人類對微觀粒子的研究會越來越深入,靠的就是對撞機。

比如以前通過天文望遠鏡只能看見冥王星是幾個像素點。

但不能說人類對冥王星的研究就終結了,因為我們還不知道它的大氣成分,和地質結構,質量等等信息。

所以發射航天器研究冥王星後會得到更深入的信息。

現在對高能物理的研究也還有很多細節未被發現,就和研究冥王星從幾個像素點到高清照片的過渡一樣。

高能物理的發展依舊需要對撞機。


科學認識論


在剛建國的時候,毛主席到蘇聯訪問,向蘇聯表達了想研究原子彈,希望得到蘇聯的幫助,蘇聯人說,原子彈耗費錢財,你們沒有必要搞了,我們有,可以保護你們,國內也有人反對,耗那麼多錢研究原子彈,不如發展輕工業,改善民生,後來蘇聯跟中國翻臉,幸虧我們沒有聽蘇聯的,要不然還不被他們核訛詐,在30多年前,中國研究大飛機,碰到改革開放,美國人說我們的波音公司生產世界最先進的飛機,你們研究那幹什麼,需要花很對錢的,買我們的吧。後來大飛機研究就擱淺了,後來被美國人掐脖子等回過味來已經30年了,我們的國產大飛機知道2017年才飛上天,而且還有很多外國零件,,20多年前計算機產業迅速發展的時候,我們國家有一個叫聯想的公司代表國家發展計算機產業,還是外國人告訴我們,計算機的核心部件你們沒必要研製了,耗資太大,你們就用市場換技術,後來想必大家也看到了,聯想沒把技術換來,自己倒變成一個美國企業了。這樣的例子還有很多,我想說外國人他們不是什麼救苦救難的菩薩,他不想你發展起來,他就想把你變成他的廉價勞動力,我們不掌握最先進的科技就永遠只能給人家當打工仔,我們難帶一隻想生產七億件襯衫去換人家一架飛機?如果不對高科技投入,說不定過幾年就需要8億件襯衫換一架飛機了,這方面我國的教訓太深刻了,前兩年三星的內存價格持續上漲,為什麼,這兩年為什麼很多企業能用到三星便宜的屏幕,什麼原因,因為我們在屏幕上有京東方,在內存領域我們沒有,京東方的屏可能暫時比不過三星,但是三星也不敢把屏幕價格漲到哪裡去。現在的投入我覺得值得,有些人說投資這個不如把錢去搞民生,我覺得現在投入以後會有更多的錢搞民生,如果我們這些年不被國外高科技卡脖子,以我們創造的財富應該有更多的錢改善民生,但是我們卻不得不花很d


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楊振寧的觀點在目前是對的,這類大型的實驗設備,歐洲已經有了,利用率也不高,我們可以和他們合作,將閒置的設備充分利用起來,不是更經濟實惠嗎?而且,這樣的設備都基本是開放的,不是封閉的,沒有必要非得自己搞一套。目前世界沒人願意做,不一定非得中國出頭當“冤大頭”。這個和過去“兩彈一星”以及現在發展高科技項目不是一回事。記得前幾年因為承辦奧運會從香餑餑變成了“雞肋”,就有人主張中國主動承擔大國責任,積極承辦奧運會,結果被民意壓下去了。這次大型對撞機項目也會是這樣的結果。因為改革開放四十多年了,中國已經不是過去的中國。政府做任何一項事情,也要考慮民意。民意反對,這是成不了。


郝侃兒


“高能物理已到末路”——楊振寧表示,我沒說過。

什麼是高能物理

物理學從伽利略牛頓開始,一路打怪升級,最後麥克斯韋把電學和磁學一併拿下,做完美收官,將所有理論歸於一統,這就是“經典物理學”。

狄拉克,把狹義相對論引入量子力學,將薛定諤方程進化成狄拉克方程,打開了量子場論的大門。由於常年混微觀領域,玩粒子已臻化境,狄拉克順手再搞一分會:高能粒子物理學。簡單點說,就是告訴你“粒子到底是什麼玩意兒”。

粒子就粒子唄,為啥叫高能?大家不用大驚小怪,知識點來了,在微觀領域,“看”這個詞是沒有意義的。研究微觀粒子,主要就一個手段:狠狠地撞!然後分析。而這需很高的能量!這就是“高能”的由來。

大型粒子對撞機的由來

舉個不太恰當的例子:如果有一天,大夥撿到外星高等文明不慎遺落的UFO,得趕緊研究以便山寨造福人類對不。如果是普通群眾,常規做法是,打開艙門,然後,看。而高能物理學家告訴你,神秘科技哪是你肉眼凡胎能看清的?得用對撞機;加速兩隻UFO,讓它們對撞!如果飛出個方向盤,就認為UFO裡有方向盤,飛出一套沙發,就認為UFO裡有沙發。然後,飛不出更多東西了,就提高UFO速度,再撞,結果又飛出一個輪子,就認為UFO裡有輪子。把結果記錄下來,隨即科技大爆發。

起初大家撞的很開心,撞出一個新粒子,換一個諾貝爾獎。後來撞來撞去也飛不出新東西了,高能物理學家說,瞎啊,早告訴過你們套路啦,當然是需“超大型對撞機”。超大型的同義詞就是燒錢,燒很多很多的錢。

標準粒子模型對決超弦理論

物理學的終極目標統一教義,如果比作一場考試的話,這麼多年來,大家也老老實實地上交了無數答案,其中,答案目前最令人信服的就是楊振寧同學的標準粒子模型。

隔壁老王們,丘成桐、王貽芳等(就是大力呼籲中國燒錢上對撞機的那位)。覺得老楊們太敷衍,光折騰“粒子是個什麼玩意兒”太LOW,於是個自己挑了個更生猛的命題:“宇宙是個什麼玩意兒”。然後上交答案——“超弦理論”。

為了把這個超弦理論扶正,需要證實超對稱粒子的存在,需要超大的能量來驗證,更需要更大的對撞機,需要燒更多的錢。

高能物理的末路還是大型對撞機的末路?

美國曾經有過大型對撞機的計劃(SSC),但是美國國會否決了這個項目。其中多位美國專家在學術上有一個重要的理由:標準粒子模型發展到今天,粒子物理再向超高能物理發展,不會再有新的發現,這被稱為高能物理的“大沙漠”理論。“大沙漠”理論認為,至少要將能量提高到普朗克尺度,亦即相當於10的16次方TeV的能量,高能物理才有可能有新的發現。後來,一些高能物理學者做了修正,引入“超對稱”的概念,認為有了這些超對稱粒子後,其能標將降低很多量級。但仍比建設中的SSC所提出實現的量級高出很多很多!簡單的說,高能物理要發展下去,靠大型對撞機這條路子,不靠譜。

楊振寧指出的觀點是:不建大型對撞機,高能物理還至少有兩個不那麼費錢的方向值得探索:尋找新加速器原理和尋找美妙的幾何結構。

結語

高能物理是最前沿的科學項目,楊振寧並沒有認為它已到末路。但大型粒子對撞機,的確是已到末路。


貓先生內涵科普


唉!這個問題要怎麼說呢?對於一個晚年物理泰斗說出這樣的話語,我覺得需要有一定的辯證思維來思考一下!

楊是物理科學界的大咖地位毋庸置疑,但是大家看一下楊的平生,其大半輩子都生活在美國,鑄就其地位的科學研究都是在美國完成的,在晚年才回的中國,而回到祖國,大家看看他幹嘛去了!除了揹著一大堆頭銜以外,都在潛心研究佛學和易經去了!對國家做過什麼大貢獻嗎?答案是微乎其微。

在這樣的心境下,大家認為其還有那種年輕時對科學的熱衷與年輕人的拼搏精神嗎?而說出高能物理已到末路這樣的話語就更是荒唐的,高能物理沒到末路,而是才剛剛出發,科學是沒有盡頭的,難道真是科學的盡頭是神學,跑去研究易經嗎?

而楊所反對國家建立大型粒子對撞機這事,我是真搞不懂了,以現今國家的經濟實力,建這個完全是小問題,但是一旦建成,對往後國家級的基礎科學是一大助燃劑。


薛定諤的貓壞的狠


高能物理變方向 花費巨大緩對撞

其實,楊老關於高能物理問題,是一個研究問題選擇,並不是說高能物理學終結問題。而是說中國在高能物理學研究中是否要建立大型碰撞機問題,這是一個研究方向,而沒有被誤解成高能物理終結是兩個完全不同概念。

在中國,關於建不建設超高能粒子對撞機問題,有兩種截然不同觀點,一個就是以楊振寧為首,還一個就中國高能物理所所長王貽芳。剛好最近兩位科學大咖都接受採訪,我們看看他們各自觀點,這樣就可以說明其實楊老關於高能物理本身意思。

自然雜誌官網刊發了一篇與中國高能物理所所長王貽芳的訪談,這個訪談本身不太長,但卻涉及中國超大量子對撞機的最新進展,訪談中提到,中國將在2022年開工建設一個周長為100公里的超級對撞機。這臺超級對撞機一旦投入使用後,將在運行的十年裡產生超過100萬個希格斯玻色子。目前,全球最大的對撞機是歐洲粒子物理實驗室在瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機(LHC)。LHC周長為27公里,與中國未來規劃的周長100公里的對撞機相比簡直就是小巫見大巫。

我國這一計劃在2012年就已經提出,當時距離發現希格斯玻色子剛過去幾個月,一旦這一計劃成功實施,中國這一“超級工程”十年內將產生100萬個希格斯玻色子、1億個W玻色子和近1萬億個Z玻色子。這一超級對撞機除了安裝有環形正負電子對撞機還同時將安裝一臺超級質子對撞機,這臺超級質子對撞機最大的撞擊能量可以達到70萬億電子伏特。

根據中國高能物理所的規劃,建造環形正負電子對撞機關鍵部件的原型機將在未來五年內展開,預計在2022年將正式開工建設,到2030年將正式竣工。在選址方面,這一超級對撞機有可能在靠近黃河入海口的河北省沿海一帶進行建設。不過,目前這一方案遭到中科院院士楊振寧的反對,他認為超級對撞機對於國內科研預算影響非常大,一旦開工建設,這一工程可能將耗費超過1000億元人民幣。

正是這一還宏達工程,由於耗費資金太巨大,也成為楊老反對很重要原因。其實,他並不是說高能物理研究終結,而是中國高能物理研究要根據自己國力,改變高能物理研究方向,反對超越中國實際來建設超能電子對撞機。

最近,楊老到中科大,楊振寧此行是作為“明德講堂”演講嘉賓,來與國科大學子分享自己的學習和科研經歷的。依然堅持他的觀點,主要是從中國目前實際情況入手,發展大型碰撞機不如改變研究方向,從而從新的角度來突破關於高能物理中一些問題。他反對中國建設大型碰撞機理由是,楊振寧強調“這是一個很重要的事情”。他建議大家去看他2016年在網上發表的一篇文章。

在那篇文章裡,楊振寧細數了反對中國馬上開始建造大對撞機的七大理由:

其一,大型對撞機成本太昂貴。建造大對撞機美國有痛苦的經驗,這項經驗使大家普遍認為造大對撞機是進無底洞。楊振寧認為中國建造超大對撞機的預算不可能少於200億美元。

其二,中國高能物理研究燃眉之急不是一個對撞機能解決的。中國仍然只是一個發展中國家,建造超大對撞機,費用奇大,對解決燃眉問題不利,還不如改變研究方法。

其三,建造超大對撞機必將大大擠壓其他基礎科學的經費。

其四,多數物理學家,包括楊振寧在內,認為超對稱粒子的存在只是一個猜想,沒有任何實驗根據,希望用極大對撞機發現此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。

其五,七十年來高能物理的大成就對人類生活有沒有實在好處呢?楊振寧的答案是“沒有”。至少未來三十、五十年內不會有。

其六,建造超大對撞機,其設計以及建成後的運轉與分析,必將由90%的非中國人來主導。如果因此能得到諾貝爾獎,獲獎者一定不是中國人。

“中國現在做大的對撞機,這個事情與我剛才講的內容有密切的關係。”最關鍵一點,楊振寧認為,不建超大對撞機,高能物理仍然有其他方向值得探索,比如尋找新加速器原理,比如尋找美妙的幾何結構,如弦理論所研究的。

其實是大家誤會了楊老,因為他從美國回到中國,對中國實力和高能物理認識,以及對撞擊對高能物理作用有多大,其實是綜合分析後一種建議,是改變高能物理研究方向問題,或者說這一個階段不需要,而是等中國高能物理真正成為世界主導後才建設問題,應該說楊老還是有灼見的。

高能物理是幫助我們找到這個世界構成微觀一種機制,在物理學中地位,作為一個諾貝爾物理獎獲得者,肯定不會否定研究價值,而是說中國高能物理研究要走出自己的路,目前對撞機還沒有成熟而已!

厷一2019年5月5日於夷陵吾同齋








宋朝茶樓一夥計


這種高精尖技術廣大網友都在行了?我們的科學素養真的高到如此地步了嗎?本應是專家來爭論的問題竟然拿到了民間來讓非專業網民來定奪,真的奇怪。自認對天文和物理興趣濃厚,通過看看書看看帖略懂了一點,但也僅限於興趣和略懂,我們不要用愛好來挑戰別人的專業!之所以有爭論,說明利弊不會是絕對的,決策者只要綜合兩方利弊考慮就行,畢竟是千億級別的的巨大項目,讓外行這樣爭來爭去真的無法理解。真正的專家們,這事還是你們來搞清楚吧,反正我和身邊的人都無法給出任何有用的建議。這麼專業的事讓網絡輿論來炒作真的會有結果嗎?扯淡


木頭人19811212


非常贊成此論。既然最後一個基本粒子——希格斯玻色子已經找到和被證實存在了,那標準模型就已經被全部證明了,剩下的事情就是要進一步深化認知理論的問題了!這顯然是軟件範疇的邏輯學建設與完善問題而不是硬件的基礎設施建設問題,需要依賴數學和邏輯學的進一步深化研究探索而不是搞什麼硬件工程設施建設;需要在認知理論研究探索上加大投入,需要進一步拓寬理論物理學研究探索的廣度和深度,比如說把研究對象的重點設定在超粒子物理學的時空與結構建模問題上而不是繼續重複前人所做的重子撞擊實驗上!難道你還要撞出比上帝粒子更本質的上帝他媽粒子嗎?這豈不是要把物理學引向上帝居住的伊甸園並挑起神界之內的最大的戰爭嗎?


太極數


楊振寧的意思並不是“高能物理學已經到了末日”,他其實反對的是通過大型對撞機的建設,他指的是用大型對撞機研究高能物理的方法已經不太靠譜了。

什麼是高能物理?

其實這是指現代粒子物理學,這個領域主要研究亞原子粒子,這些粒子的結構都要比原子還要小,包括電子,質子,中子(它們本身以及構成它們的夸克等),還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。(補充一下,這裡用“粒子”這個詞並不精準,具體就不展開說了。)只要知道,它其實是研究很小的尺度內的現象就可以。

高能粒子的方法

其實,想要獲得一個尺度內的理論,就需要或許足夠多的現象,從現象當中得出理論。牛頓力學就是基於宏觀世界的物理現象得出來的。而相對論其實也是如此,它的尺度要遠遠大於宏觀世界(大概是十億倍),在引力大,速度快,尺度大的地方,相對論更好用。


而微觀的世界的物理現象其實很難獲取,尤其是原子核內部的情況。為了能夠研究清楚原子核內部的情況。科學家想到的辦法就是對撞機。其中最有名氣的就是位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究組織的大型強子對撞機(LHC),周長達到27km。

說白了,就是通過給粒子加速,讓它們對撞,來觀測具體的物理現象。這個工程是一個千億級別的項目(這裡指人民幣),而且目前還有一些功能還在修建,後續需要的費用也相當的多。

楊振寧認為“大型對撞機的時代”已經過去

而楊振寧認為,通過大型對撞機來研究高能物理學的時代已經過去了,沒有必要再去建設更大的對撞機(高能物理所提出的方案是修建周長100km的對撞機),這樣拼對撞機性能的辦法並不會與研究高能物理有什麼好的作用。

不如把更多的錢節省下來,研究或者設計用其他的辦法研究高能物理,而不是僅僅侷限在大型對撞機上面。


鍾銘聊科學


任何一個研究方向都一樣,有開荒時代~黃金時代和謝幕時代。現在的高能物理,已經走過了前兩個時代,目前處於謝幕時代,多是對上世紀提出的理論的一些驗證。當然,這是楊振寧的認識。


有些科學家並不認同楊振寧的觀點,他們認為高能物理並非處於謝幕時代,相反是盛宴正酣。高能物理雖然經過了幾十年的發展,該提出的理論和該發展的模型已經提出的差不多了,剩下的都是高能物理的精髓和關鍵點。只要有發現,必定是高能物理的重大成果。所以,很多科學家認為高能物理不僅沒有落幕,而應該更加深入的研究。


網友們對於楊振寧的說法也是爭論不休,但絕大多數都是支持楊振寧的。認為楊振寧畢竟是諾獎獲得者,殿堂級物理學家,所以其話語還是具有重要參考價值的。而楊振寧關於反對我國建立大型對撞機的觀點,多數網友也持支持態度,大都認為這個項目花錢太多,還不一定出成果,不如把錢花到其它更需要的地方。

如果我們真的有餘力,我是支持建立大型對撞機的。現在的科學,不僅僅是物理,很多學科都已經發展的很成熟了。基礎理論已經基本完善,剩下的大都需要高精尖的儀器才能夠有所建樹。我想,做納米醫藥和生命科學的人這點是深有體會,有好的儀器,才有尖端的成果。施一公如果沒有冷凍電鏡支持,對於蛋白結構也束手無策。所以,如果有餘力,我們對於一些大概率有所建樹的儀器建設,還是應該放大膽些,多給些理解和支持。


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