12.10 中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

11月7日,83歲的美籍華裔物理學家丁肇中在一次科學研討會上說了這麼一句話,

引發了業內甚至中國國內持續震盪。

他說,他的大多數實驗,曾經遭受到很多人反對,這其中就很多諾貝爾物理學獎得主。比如海森堡就說,高能物理學沒有前途。但是最終,他們的結論都被現實推翻掉了。

“因此”,丁肇中先生總結說,“說大加速器沒有用是很不可靠的。”

丁肇中先生的話,可以說針鋒相對,態度鮮明,辣味十足

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

丁肇中教授


為什麼這麼說呢?因為早在2016年,另外一名被我們熟知的諾獎得主楊振寧先生,就曾堅定地說,不建議中國建造大型對撞機,不僅因為燒錢,還因為高能物理在短時間內不會有什麼突破性進展。

兩位世界級的大咖隔空喊話,立場對立,且火藥味兒十足,難怪又一次吸引了大眾的眼光。

當然,還有一件值得我們玩味兒的事情是,丁肇中的弟子王貽芳,是中國大型對撞機項目的主導人。

為什麼中國建造大型對撞機這個事情如此重要,以至於驚動了兩位諾貝爾物理學獎得主?而且他們,一個83歲,一個97歲。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?


為什麼這件事情引發了中國物理學界極大的爭論,甚至普通的公眾都參與了進來,而我們從這場世紀爭論中最應該關心什麼?

想要清楚地瞭解這一切,我們還要從一個設想說起。

一、歐洲發現了*希格斯*粒子,喚醒了中國科學界沉睡多年的對撞機之夢

2015年,在現今世界上最強大的對撞機的實驗支持下,歐洲科學家們終於發現了他們夜不能寐、翹首以盼的粒子——希格斯粒子,並引發世界物理學家的歡呼雀躍。

一個粒子有這麼重要嗎?有。因為希格斯粒子是粒子物理學中被大家廣泛接受的理論框架中,最後也是最重要的一個粒子。有了希格斯粒子,這個框架才能算完整。這個框架被稱之為“標準模型”。

這個模型是說,這個世界有三類基本粒子,分別是夸克、輕子、玻色子。並且

這個模型預言,有一種玻色子叫做*希格斯粒子*,它會通過一種叫做*自發對稱性破缺*來為一些基本粒子賦予質量。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

粒子物理標準模型

因此,如果希格斯粒子不存在,那麼“標準模型”的框架肯定存在重大問題。

但是目前,標準模型還未發生過什麼重大原則性失誤。

它很有“威望”,因為透過這個模型,人們可以合理解釋清楚——除了引力之外——這個世界中絕大多數的物理現象。

幸好,希格斯粒子被發現了,標準模型也“保全了身家”。

就在希格斯粒子被發現後的兩個月,實驗高能物理學家王貽芳,就趁勢提出了一個設想,就是中國要建設自己的大型對撞機,並且建造成世界上最大的對撞機。

建設一臺對撞機並不便宜,而且還是世界上最大的,可為什麼要建?

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

對撞機圖

那是因為,早在46年前的1973年,中科院高能所剛成立的時候,就計劃建成世界上最強的質子加速器。但就在夢想觸手可及之時,由於種種原因而被放棄,最終只是建造了一臺正負電子對撞機。並且,這臺正負電子對撞機還運行了很多年,早就老弱僵化不已。

可以說,建造一臺世界級別的大型對撞機,是中國高能物理界孜孜以求而未得的夢想

不僅如此,在這種急迫的心情裡面,還夾雜著幾代科學家遺憾、無奈、興奮、憧憬、激動等種種複雜的情感,當然,還有一絲絲悔恨的淚光。

因為我們沒有好的設備,從而與諾貝爾物理學獎失之交臂

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王貽芳教授


並且,王貽芳設想建造的對撞機,還包括兩個部分,第一部分是正負電子對撞機,第二部分才是質子對撞機。而且,值得我們需要更加留心的是,歐洲的強子對撞機將會在2035年關機、退役。

到那時,中國對撞機建造成功之日,就是我們成為世界新的最大對撞機擁有國之時。這不僅關乎中國的高能物理學發展,更關乎世界高能物理學的未來。

從王貽芳的話語裡,那種光宗耀祖、揚我國威、寧真理勿自由之情,切切,切切。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

對撞機圖


二、機會千載難逢,但反對之聲猶在耳畔,中國建造對撞機之夢該何去何從

建造一座世界上最大的對撞機顯然是彰顯我國科技實力、吸引外國高能物理學家進入我國進行科研工作的最好辦法。設想不假,但實在太貴。

1987年,美國就想建造一臺世界上最厲害的質子對撞機。想法是很好的,但就當美國人建造了剛到五分之一時,回過頭來發現,他們已經花掉了20億美元。並且,預算有可能增加到110億美元

夢想抵不住現實無情的打擊,最終,消香玉損,項目被迫中止。那麼現在歐洲強子對撞機最終花費了多少錢呢?80億美元。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

模擬粒子撞擊


在王貽芳的設想裡,想要建造他所勾畫的大型對撞機,第一部分就要花去400億人民幣,大概56億美元;第二部分預算1000億人民幣,換算成美元大概是142億美元

如果將國際投資算入進去,

中國的總投資也將會達到140億美元

當科學家爭論不已、公眾喋喋不休之際,物理學界的泰斗——楊振寧教授出馬了。他表態說,不建議建造。

為什麼不建議?楊振寧教授給出了以下理由:

  • 第一,建造大型對撞機實在是太貴了。

楊振寧先生說,中國現在仍是一個發展中國家,國家實力雖然強大了,但是人均GDP依舊不如墨西哥、巴西等國。同時,我國在教育、環保、醫療等方面上的問題不比其他發達國家少。,其他科學領域也需要錢,現在雖然有錢,但應該用在刀刃上。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

粒子相撞模擬圖

  • 第二,通過大型對撞機來解決高能物理面臨的問題,困難重重。

楊振寧先生認為,過去到現在幾十年間,科學家都未能用大型對撞機解決高能物理面對的兩大問題——一是如何統一引力與其他三種基本力,二是如何統一力量與質量——今後幾十年也不大可能。而且,楊振寧教授還說,“The party is over”,盛宴已過。

  • 第三,中國高能物理並非世界領先,建造大型對撞機最終會成為那些外國科學家的“嫁衣”。

今後哪怕建造了大型對撞機,也勢必由90%的外國人來主導實驗,到那時,一旦有了新的科研成果,豈不會成為他人奪取功名、竊取創新果實的機會?

事到如今,越來越多的科學家也加入了這場論戰,有人認為這是一次機會,我們要牢牢把握住,而那些反對者把危險誇大了。但也有人認為,建造大型對撞機實屬不必,我們還有更多的領域需要深入探索……


中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

楊振寧教授

三、聚焦科研,還是超越科研?

科學沒有國界,但科學家有他的祖國。可是,這句話也可以反過來讀:科學家有他的祖國,但科學沒有國界。

我們應該用什麼樣的態度來面對這場中國世紀級別的爭論?作為普通的公眾,我們又該如何理性看待“大咖”教授們不同的意見?

當我們能夠意識到這個問題之時,建與不建對於我們公眾來說已經不是重要的問題了。當科學在自己的學界迸發出激烈的火花之時,作為國家的一份子,我們普通人也能踴躍參與並理性發言,這本身,就是科學精神的一種進步。

中國大型對撞機之夢:我們應該聚焦科學本身,還是應該超越科研?

科學精神得到樹立

建造大型對撞機,未來肯定會有答案,它會引向我們到達何處,現在還不得而知。但現在知道的,是我們在這一次又一次的爭論中,科學素養得到了新的樹立。

家有兩老,如有兩寶。何況如此之多的“老人”,此乃國之大幸矣。


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