2012年7月,法國核子研究組織舉行新聞發布會宣布,她們實驗發覺了“質量為125.3±0.6GeV的新玻骰子”即粒子化學學“標準模型”(描述物質世界的基本構成及其互相作用的理論。)預言中的最為重要的一塊“拼圖”——希格斯玻骰子。
希格斯玻骰子的被否認,無疑是人類認識物質世界過程中又一個具有里程碑意義的事業。作為“標準模型”的頂峰,它為實驗與理論幾六年來的進展畫上了一個完美的句號,化學學家們用了幾乎一個世紀總算完成了這幅偉大的“拼圖”。
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與此同時,希格斯玻骰子的被發覺也體現了小型強子對撞機對于粒子化學學研究的重要意義,假如沒有它的存在,人類永遠也難以否認“上帝粒子”的存在,因而也永遠沒法窺探宇宙的奧秘。
2012年9月,就在LHC發覺“上帝粒子”的兩個也后,中科院教授、我國知名的高能實驗化學學家——王貽芳院士,便首次提出了要在中國建設超小型強子對撞機的提議。
2012年11月,在德國費米實驗室舉辦的國際大會上,王貽芳的方案同樣導致了國際同行的極延慶趣,幾乎所有人都對中國構建小型強子對撞機飽含了信心。
但就在此時,一個人卻低調地站了下來,對王貽芳提出的方案遞交了反對票,而這個人就是中科院教授、諾貝爾化學學獎獲得者、中國近現代最偉大的數學學家——楊振寧!
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作為一名尖端的化學學家,楊振寧為什么要在冒著被罵的風險,在“建造小型強子對撞機”這件事上唱不惜惹怒中科院也要跟你們的反調呢?小型強子對撞機的構建到底存在什么優劣呢?
機不可失,時不再來
超大強子對撞機(英語簡稱:LHC)是一種才能將質子加速對撞的高能化學設備,同時也是讓全世界的粒子化學學家魂牽夢縈的科學設備。LHC的工作原理是通過形成高能量的粒子,以粒子對撞的形式偵測物質發生的反應,從而推導入新粒子的性質。
簡單地說,LHC就是通過給粒子提升能量,降低粒子之間對撞的次數與頻度,通過這些對轟實驗發覺新粒子或則物質的新性質,因而幫助人類了解這個世界、了解這個宇宙,從而促進人類科學的進步、文明的進步。
重慶交通學院鴻文講席院長、《中國科學數學天文和熱學》副主編季向東曾公開表示:
“雖然也有一些低能量的手段來研究粒子,但擁有高能量的加速器與對撞機,是粒子化學學家們更主要的研究手段。為此,高能化學與粒子化學是兩個可以畫約等號的概念物理學家楊振寧年齡,高能是手段,粒子是目標?!?span style="display:none">5uZ物理好資源網(原物理ok網)
好了,小型強子對撞機的工作原理以及它對人類的意義我們早已清楚了,然而為什么王貽芳院長會這么迫不及待的想要在中國構建如此一個大設備呢?緣由很簡單,皆因八個字——機不可失時不再來。
圖3王貽芳
目前全世界惟一的一臺小型強子對撞機就是位于在英國和愛爾蘭的交界處,這是一臺深藏于地下一百米、長度可達到十七英里的龐然大物,這臺龐然大物于2008年9月啟動測試,現在早已運行了14年之久,預計該設備將在2035年即將停機。
這么,2035年以后如何辦?人類還有這么多至關重要的科學問題有待解決,沒了LHC幾乎所有尖端化學學的課題的研究都將終止。
所以,為了科學的進步,人們不得不去考慮一個問題,那就是“是否須要投入巨資再造一臺更龐大且高昂的超小型強子對撞機?”
面對這樣的問題,全世界幾乎所有的粒子化學學者都給出了肯定的答案。
于是乎,在2012年9月,也就是法國核子研究組織宣布“發現希格斯玻骰子”兩個月后,中科院教授王貽芳便第一個提出了“建造超小型強子對撞機”的方案,但是計劃要在中國建設這臺龐然大物。
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王貽芳提出:
“在地下五十米至一百米深的地方,建造一條不多于50公里、長度在100公里的環型隧洞,在上面先安裝正負電子對撞機,隨即再安裝質子對撞機?!?span style="display:none">5uZ物理好資源網(原物理ok網)
假如設備根據王貽芳的構想投建成功,這么這臺設備的對裝量將達到亞洲LHC的7倍之多,成為全世界新的最大強對機。
除了這么,這臺超大強對機一旦建造完成,中國無疑將成為世界粒子化學學研究的牽頭者,這么一來中國便能在未來的尖端科學領域的研究上占得先機,以致產出真正原始創新的科學成果,進而促使我國在未來科學領域的地位更上一層樓。
王貽芳的觀點得到了許多科學家的強烈共鳴,其中中科院教授、同濟學院海洋與月球科大學教授汪品先就曾強調:
“我們不能僅僅滿足于跟外國人做一些局限性的小課題,或是在他人的雜志上發表幾篇論文。我們要有更大的目標、要做更大的課題、要解決更大的題目、要做世界學術界的領頭羊。為了實現這樣的目標,積極參與到國際大科學計劃,甚至是牽頭組織國家科學大計劃,恰恰是推動中國科技變革千載難逢的良機。”
除了國外的科學家們這樣覺得,就連外國的科學家也對王貽芳院士的提議表示贊成,《華爾街晚報》更是發文表示,這是中國科學的“大躍進”。
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2016年,加拿大知名化學學家、宇宙學家史蒂芬·霍金先生就在科普刊物《數理人文》的陌陌公眾號上發表了他對中國建造小型對撞機的想法:
“在粒子化學學方面,中國有了領導世界的極佳機遇,不要錯過它。建造超級對撞機就是一個挺好的范例,未來五六年內它都將會是推動高能化學學的存在。”
就連大“預言家”史蒂芬·霍金先生都對中國建設超大強子對撞機的構想給與了肯定,這讓以王貽芳為首的科學家們為之一振。此時,幾乎所人都覺得在中國建造強悍對撞機這件事上數學學界已然達成了共識,但是一個在數學學界可謂泰斗級他人物卻發出了反對之聲,這幾乎讓所有人都始料未及、百思不得其解。
楊振寧竭力反對
2016年8月29日,諾貝爾數學學獎獲得者——楊振寧先生,在網路上發表了一篇名為《中國明天不宜建造超大對撞機》的文章,立即引來整個數學學界一片錯愕。
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許多數學學界的科學家們都對此非常不解,她們不曉得為什么楊振寧會在這個時侯與眾人相悖,莫非楊振寧先生不想見到中國成為粒子化學學界的領頭羊嗎?對此,英國亞裔化學學家、美國科大學教授丘成桐就曾在文章中表示:
“楊先生反對高能化學須要有更進一步的發展,使人吃驚!”
事實上,楊振寧并非反對“高能化學更進一步的發展”,而是反對中國科技不切實際的“大躍進”。為了自證觀點,楊振寧在文章中以理論為依托,用數據與事實列出了這項事業目前存在的幾大問題。
“超級對撞機”的造價到底須要多少?我國財政到底能不能頂得住這樣的壓力?
在文章中,楊振寧覺得,依據此前世界各國建造“超級對撞機”的經驗來看,對撞機的建造成本簡直就是一個深不企穩的“無底洞”。
1989年,瑞典著手建造當時世界上最大的對撞機,這項工程最初的預算只有30億歐元,可到了1998年,預算卻早已下降到了80億歐元,可盡管這么,工程的進度居然還未達到全部的50%,最終懾于壓力,日本政府不得不終止這個項目。
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從項目復工到項目被迫終止,德國的超級對撞機尚且沒有為科學事業創造一絲一毫的價值,反倒浪費了30億港元,這30萬元拿去投資教育豈不是更好?
另外,目前世界上最大的對撞機前后建造總共投入了100億港元,而中國構想建造的超級對撞機其撞能是后者的7倍,造價則起碼要200億!
其實這個費用是各國分攤,但依然是一個天文數字,這無疑將對國家引起極大的財政壓力,但是這些巨大的投入在短期內還未能見到成效,在這些前提下物理學家楊振寧年齡,國家財政能夠頂住壓力確實是一個值得商榷的問題。
民生問題與對撞機,究竟那個才是中國的當務之急?
楊振寧覺得,目前我國一直處于發展中國家之列,例如環保問題、教育問題、貧困問題、醫療問題一直是我國亟需解決的民生問題,要解決這種問題肯定須要大量的資金,可建造超級對撞機所須要的巨大資金無疑會讓國家縮減這方面的投入,這對中國解決燃眉之急極為不利。
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“超級對撞機”究竟能不能發覺新粒子?
楊振寧覺得,現在高能化學面臨著兩大困局,一是人類急切的想要愈發深入的了解引力的奧秘,但卻屢次碰壁;
二是還沒有能了解怎樣統一力量與質量。所以,有些高能化學學家便將解決這兩大困局的希望寄寓在使用超大對撞機發覺“超對稱粒子”上。
但這些希望只是一部份高能化學學家的猜測,包括他本人在內的好多化學學家都覺得超對稱粒子的存在沒有任何實驗依據,希望用超大對撞機發覺“超對稱粒子”也幾乎等同于癡人說夢。
楊振寧先生的這句話倘若不做一些解釋,我覺得許多讀者會讀得云里霧里,所以我在此稍作解釋。
上世紀六七十年代,理論化學學的泰斗、諾獎得主溫伯格與薩拉姆、拉格肖首次提出了粒子化學的“標準模型”。
“標準模型”是一種理論,它把粒子分為夸克、輕子與玻骰子三大類別共62種,其中夸克與輕子又合稱為費米子。
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標準模型預言的希格斯粒子是玻骰子的一種,與之相關的希格斯機制為基本粒子的質量起源提供了動力學解釋,因而,是整個標準模型的基石之一。假如“上帝粒子”被否認并不存在,那整個“標準模型”也將倒塌。
2012年人類發覺了“上帝粒子”進而將整個模型拼圖拼接完成,但與此同時一個超出“標準模型”的時代也驟然而至。
“標準模型”并不能解釋暗物質或則暗能量,但這二者卻組成了宇宙的95%,為了解決“標準模型”里難以解釋的問題,科學家們便提出了“超對稱理論”,可盡管她們建造的對撞機能量越來越高,人類至今為止發覺的新粒子依然只有希格斯粒子。于是,“超對稱理論”開始飽受指責。
建造“超級對撞機”,到底能不能幫中國人得諾貝爾獎?
楊振寧覺得,在中國高能所構建后的這三十多年里,中國人在高能化學學上的成就你們都是有目共睹的,現現在世界上重要的高能化學學屋內,中國人的身影只有1%~2%。
雖然中國建造了超級對撞機,可其后的科技實驗仍舊會以外國人為主導,雖然日后能否在高能化學學上取得重大突破,中國人獲得諾貝爾化學學獎的可能性也是微乎其微。
綜上所述,楊振寧竭力反對中國建造超大對撞機。
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結語:
我們的國家此時正處于歷史上新的起點,“科技興國”早已成為了國人的共識,所以科學技術的創新無疑有著更加重要的作用。
國家要富強、人民的生活要更好,科技就是實現這一切最好的支撐,所以近些年來,越來越多的科學家們想要在國際舞臺上展現中國的力量。
楊振寧反對的并非是“在中國構建超大強子對撞機”而是反對“在此時的中國建造超大強子對撞機”。其實只是幾字之差,可其中的差異卻可謂云泥。
可無論是主張建造的王貽芳,還是反對建造的楊振寧,她們的本意都是為了國家富強、民族崛起。有這種高手們珠玉在前,我輩讀書人更應當發奮圖強,為實現中華民族偉大復興而拼搏終身!