中國今天應不應該建造大型對撞機?圍繞這個問題,科學界展開了一場大辯論。目前,公開表態的科學家分別持有兩種觀點:“該建造”和“不該建造”。
認為“該建造”的一方有:國際知名數學家、菲爾茲獎和沃爾夫獎獲得者、哈佛大學終身教授、清華大學數學科學中心主任丘成桐,以及中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳。
認為“不該建造”的一方有:著名物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者、清華大學教授、中國科學院外籍院士楊振寧,和哈佛大學高能物理博士王孟源。(排名不分先後)
此次辯論是如何產生的?
其實,關於中國要不要建巨型對撞機的爭論由來已久。2012年,全球最大的粒子加速器——大型強子對撞機(LHC)發現希格斯玻色子,幾個月後,王貽芳領導的研究團隊提出,中國將主導建造巨型對撞機的計劃。
今年初,哈佛大學物理博士王孟源發表了勸阻中國建設超級對撞機的文章。王孟源先生是最早實名反對該計劃並願意公開詳述依據的人士,因此引起了廣泛關注。
8月29日,該計劃的倡導者,哈佛大學教授丘成桐針對大型對撞機發布文章:《丘成桐:關於中國建設高能對撞機的幾點意見並回答媒體的問題》,並表示對“楊振寧反對建造大型對撞機”一說存疑。
此舉引來楊振寧在微信公眾號知識分子(ID:The-Intellectual)上發文。9月4日,楊振寧先生髮表文章《中國今天不宜建造超大對撞機》,表示不是反對高能物理繼續發展,而是反對中國今天開始建造大型對撞機,並提出了其反對的7點理由。
9月5日,該計劃的另一位倡導者,中國科學院高能物理研究所所長王貽芳通過微信公眾號知識分子(ID:The-Intellectual)發表反駁文章《中國今天應該建造大型對撞機》。
隨後,王孟源在自己的博客上發表《答王貽芳所長:高能所更該做什麼?》一文,進一步延伸這一關於大型對撞機的對話。
雙方各有哪些理由?
丘成桐認為,建造大型對撞機是在基礎科學方面有可能出現重大原創性突破的地方,將有助於探索整個宇宙物質的基本結構是如何形成的。他表示,50年來在歐美不同地方的高能對撞機每一次得出來的重要結果,都能震撼人心,因為它顯示了大自然最基本結構的一部分。每一次實驗的突破,都代表著人類進一步地瞭解了人類歷史以來最想知道的事情:天地是如何建立起來的?
除此之外,丘成桐表示,建造巨型對撞機對整個中國的基礎科學發展有很大的作用。若能量更大的巨型對撞機能夠在中國落成,尋找超對稱粒子,將是科學家們下一個目標。他預計,項目建成後,至少會有五六千名各國一流科學家為做實驗舉家遷往中國,且長期居住,這會對中國基礎科研產生深遠影響。
對此,楊振寧表示,中國今天不宜建造大型對撞機,原因如下:
一,建造大型對撞機,費用很高,是一個“無底洞”;
二,中國仍然是一個發展中國家,尚有許多民生問題沒有解決;
三,建造超大對撞機必將大大擠壓其他基礎科學的經費;
四,希望用超大對撞機來找到“超對稱粒子”,只是一部份高能物理學家的一個猜想;
五,即使大型對撞機能夠建成,三五十年內對人類生活也沒有實在的好處;
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,即使能得到諾貝爾獎,獲獎者也不一定是中國人;
七,不建超大對撞機,高能物理仍然有其他前途,比如尋找新加速器原理和美妙的幾何結構,這兩方面的研究都不那麼費錢,符合當今世界經濟發展的總趨勢。
針對楊振寧的7條反對理由,王貽芳一一作出了評論,回應如下:
一,歐洲建造了大型強子對撞機(LHC),獲得了極大的成功,雖有超支,但並不是太多,說明大型加速器並不一定是“無底洞”;
二,建造大型對撞機可以使我們在這樣一個重大的、有引領作用的科學領域領先國際,可以培養幾千名有創新能力的物質科學及相關技術的頂尖人才,在下一個五年計劃開建大型對撞機,是我們在高能物理領域領先國際的一個難得的機遇;
三,從數字看,基礎研究經費還有巨大的增長空間(大約每年1000億人民幣以上),不存在擠壓其他基礎科學研究經費的情況;
四,建造大型對撞機的科學目標並不是簡單的尋找“超對稱粒子”;
五,70年來,高能物理有許多成績,其發展出來的技術與人類生活息息相關;
六,高能所近30多年取得了很大的發展,而中國人得諾貝爾獎並不是國家對基礎科學投入的目的,更不是我們個人從事科學研究的目的;
七,高能物理的前途在哪裡,見仁見智。
對於王貽芳的觀點,王孟源認為,按照高能物理界造對撞機的傳統,建造大型對撞機的實際預算要比王貽芳預估的高很多,而這樣一個超千億人民幣級的計劃必然會擠壓其他基礎科學方面的投資。王孟源表示,王貽芳對SPPC的科學目標語焉不詳,直接影響到CEPC的全部合理性。他認為,王貽芳列舉的高能物理對人類的好處,與新對撞機並沒有關聯,LHC花費了那麼多的人力物力財力,卻完全沒有給人類社會帶來什麼附加好處。
最後,王孟源提出,如果王貽芳組織高能所全力攻關自由電子激光這項被美國封鎖的技術,那麼只需不到10億美元,就可以幫助許多中國的化學家角逐未來的諾貝爾獎,比SPPC計劃要強多了。
截至目前,對於是否建立大型對撞機的辯論尚未有一個結論,但科學從不懼辯論。正如王貽芳所說,“在科學麵前,只有把問題都辯論清楚了,才能走下去,否則那些問題一直都在”。
楊振寧是物理界少有的大量運用數學的科學家。
他曾經說過:我的物理學界同事們大多對數學採取功利主義的態度。也許因為受我父親的影響,我較為欣賞數學。我欣賞數學家的價值觀,我讚美數學的優美和力量:它有戰術上的機巧與靈活,又有戰略上的雄才遠慮。而且,堪稱奇蹟中的奇蹟的是,它的一些美妙概念竟是支配物理世界的基本結構。
楊振寧提出要“尋找美妙的幾何結構”,就是用數學來研究物理。
1983年,楊振寧向中學生介紹自己的學習過程時,就專門提到了一個人。
他說:“有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。”
劉薰宇是中國著名的數學家跟教育家,他跟楊振寧的父親還是同學。
他有多牛呢?我舉個例子。
在中國的歷史上,有一所神一般存在的中學:春暉中學。
這所學校的美術老師是豐子愷。
音樂老師:李叔同。
國文教師:朱自清、朱光潛。
書法課:于右任。
此外,還有蔡元培,蔣夢麟,何香凝,葉聖陶,張大千,巴人,廖仲愷,黃炎培,陳望道等等前來講座。
而數學老師是誰呢?就是劉薰宇。
所以,在數學教育在這個領域,劉薰宇絕對是民國大師級的存在。像美術老師豐子愷就經常跟劉薰宇請教。
豐子愷說:
“我與薰宇相識後,他便做這些文章。他每次發表,我都讀,誘我讀的,是它們的富有趣味的題材。我常不知不覺地被誘進數學的世界裡去。
每次想,假如從前有這樣的數學書,也許我不會拋荒數學……
其中《韓信點兵》一篇給我的回想很不好:
這篇文章發表時,我正患眼疾,醫生叮囑我燈下不可看書,而我接到雜誌,竟在燈下一口氣讀完了。次日眼睛很痛,又去看醫生。”
我專門找來了劉燻宇的書給我家小孩看,我家小孩正在上六年級,平時也補習數學,他有時候覺得上補習班有點枯燥。可他看這個書,卻覺得很有意思,而且還能把他在補習班學到的東西運用過來。一看就看了個把小時。平時,他是坐十五分鐘就要挪屁股的。
我給孩子看的這套書一共有三本,一本是《馬先生講數學》,主要講如何用圖解法求解一些算術四則問題
第二本《數學趣味》,主要講日常生活中碰到的數學問題,我們講萬物皆數學,通過萬物來學數學是最快的。
第三本是《數學的園地》,這一冊就有點難度了,裡面講了函數、連續、誘導函數、微分、積分和總集等概念及它們的運算法的基本原理。雖然有點深,但講解的方法很妙,我家小孩六年級,還能看懂一部分的內容。
這個書合適小學生以及初中生,可以做為他們的自學教材。讓他們能夠自我學習。
這套書價格也不貴,三冊只要69,包郵到家。
點下面的鏈接參團,這套書能夠啟蒙楊振寧這樣偉大的物理學家,也一定能得到你孩子的喜歡:
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