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龍科多:游說中國建超級對撞機 是美國的戰(zhàn)略忽悠嗎
關(guān)鍵字: 對撞機巨型對撞機超級對撞機加速器丘成桐超弦理論高能物理LHC很可能無法做出超越“標準模型”的結(jié)果,如果中國要建下一代的加速器,花費可能超過500億美元,而99.999%的可能在尋找超對稱上一無所獲。畢竟,LHC還是得到了“上帝粒子”這個安慰獎,盡管這是它設(shè)計之初最起碼的要求。當然,除了超對稱,下一代加速器也未必注定一無所獲,如果暗物質(zhì)是一種中微子或軸子,若被發(fā)現(xiàn)也能超越“標準模型”,但這并不能解釋更高能階的物理。
難怪有網(wǎng)友感慨:“楊振寧對中國最大的貢獻就是大力推動學(xué)界放棄高能,集中力量研究材料物理。”要知道,1954年,楊振寧和他的學(xué)生米爾斯(Robert Mills)解決了非交換規(guī)范場論,為后來“標準模型”的建立作出了先驅(qū)性的貢獻,更可貴的是,他還能在這個問題上頭腦清醒。
美國為何下馬超級對撞機
作為一門極端依賴國家的投入與組織的學(xué)科,高能物理在20世紀爆發(fā)性地瘋狂發(fā)展,恰逢二戰(zhàn)前后及冷戰(zhàn)時期。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束,高能物理也迎來了衰弱期。凝聚態(tài)物理、材料物理、生物醫(yī)學(xué)等則在和平年代迎來了機會。
在1990年代初期,美國開始了新一代的對撞機計劃,設(shè)在德州,叫SSC(超導(dǎo)超級對撞機)。數(shù)年之間,其預(yù)算從最初的30億美元不斷增加至110億美元,最后在已經(jīng)投資20億美元并取得一些成績的情況下,于1993年因國會干預(yù)而被迫下馬。
此次在海峽對岸,撰文提醒中國領(lǐng)導(dǎo)人不要被“忽悠”的王孟源博士,其導(dǎo)師諾貝爾獎得主溫伯格(S. Weinberg)就支持建造SSC,理由是可以滿足科學(xué)發(fā)現(xiàn)、學(xué)習(xí)、競爭、協(xié)作、未來發(fā)展等等的需要,有助于鞏固美國在基礎(chǔ)物理學(xué)方面的世界領(lǐng)先地位;在科學(xué)研究上能夠帶來突破性新發(fā)現(xiàn);在經(jīng)濟方面可以給美國提供上千的就業(yè)機會,并帶動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展;建成之后還可以在教育、醫(yī)療等相關(guān)民用領(lǐng)域起到不可估量的作用。因此,盡管耗費巨大但物有所值。
反對建造SSC的科學(xué)家,主要是以諾貝爾獎得主安德森(P. W. Anderson)為代表的應(yīng)用物理學(xué)家,從事宇宙背景微波輻射研究的諾貝爾獎得主彭齊亞斯(A. Penzias)等人。反對的理由,除了之前所分析的前景渺茫,還有如下這些:SSC解決的只是物理學(xué)中的基本問題,而非科學(xué)的基本問題;它只是解決物理學(xué)中基本問題的途徑之一,而非唯一途徑;建造它需要大量的科技人才,這些人才資源的耗費將給其它同樣需要科技人才的行業(yè)帶來巨大的損失;建造它還將影響政府對其它科研項目的投資。
最終,SSC垮了,歐洲以為這是在“尖端科學(xué)”上超趕美國的大好良機,然而LHC卻成了一個燒錢的無底洞,自1998年至2008年,耗費十年建成,且嚴重超支了預(yù)算,又只能咬牙走下去。雖然有“上帝粒子”這個安慰獎,但美國在高能物理界的地位并沒有被反超,因為超出“標準模型”的前沿理論根本就無法做實驗。
中國要不要建自己的對撞機
如果說超級對撞機是一場“大忽悠”,也不能就此陰謀論地說這是美國的“戰(zhàn)略忽悠”,像丁肇中等高能物理學(xué)家,也一直在以暗物質(zhì)等令人興奮的幌子,“忽悠”美國國會更多的經(jīng)費。
過去幾十年,中國也開始了在高能物理學(xué)領(lǐng)域的投入。
上世紀80年代,在鄧小平支持下,中國就建造了正負電子對撞機。
丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的AMS計劃,集中了全世界一大批科學(xué)家,中國也參與其中。這是人類第一次在太空中使用粒子物理精密探測儀器和技術(shù)的實驗。
由中方主導(dǎo),2006年立項的大亞灣中微子實驗,則是中國基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域目前最大的國際合作項目。2016年,首席科學(xué)家王貽芳還獲得了由扎克伯格、馬云等富豪設(shè)立的“基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎”。作為中科院高能物理研究所所長,王貽芳也是中國新對撞機計劃的支持者。
王貽芳此前曾為中國建下一代對撞機算了一筆賬:“預(yù)計經(jīng)費占國家GDP的比例,比三十年前中國政府決定建設(shè)高能所的北京正負電子對撞機占當時國內(nèi)GDP的比例還低。20年后,中國將成為世界最大的經(jīng)濟體,也很有理由建造世界最大的加速器。”
他還認為:“日內(nèi)瓦的歐洲核子中心,自從它有了世界上最大最先進的加速器后,歐洲就代替美國成為了世界高能物理的中心。這是美國結(jié)束了得克薩斯州的超級超導(dǎo)加速器的后果,是美國的悲哀?!?
2014年清華大學(xué)舉行的論壇:“希格斯粒子發(fā)現(xiàn)之后:基礎(chǔ)物理學(xué)向何處發(fā)展”,論壇由丘成桐(左一)主持,王貽芳(右一)也在現(xiàn)場,超弦教主Witten也發(fā)表了演講,發(fā)言共有包括2名諾獎得主在內(nèi)的7名外國專家
不過,這僅僅是高能物理界的一個超級玩具。無論從商用民用價值還是帶動產(chǎn)業(yè)升級的角度,做粒子物理實驗用的加速器,都不能滿足。中國是否需要,什么時候需要這樣一個超級玩具,則是國家領(lǐng)導(dǎo)人必須慎重考慮的問題。
在人類征服自然的無數(shù)夢想中,控制高能量可能是目前為止最瘋狂、最大膽的一個。在不少科幻小說的情節(jié)中,LHC的某次實驗意外,會導(dǎo)致世界末日、宇宙發(fā)生某種異常等無法預(yù)料的場景。剛剛過去的20世紀,核爆炸的記憶則成了無數(shù)人的夢魘,也是包括愛因斯坦在內(nèi)的那一代物理學(xué)家們畢生無法回避的話題。
剛剛過去的2015年,是愛因斯坦的“廣義相對論”誕生100周年。高能物理學(xué)的未來,很可能就要取決于中國的這個慎重決定了。
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