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中國是否該建超大對撞機(jī)?科學(xué)人物公開辯論 真理越辯越明

作者: 時(shí)間:2016-09-08 來源:新浪科技 收藏
編者按:真理越辯越明,這次各方科學(xué)人物公開辯論,是一個(gè)良好的發(fā)展方向。今后,重大科學(xué)工程決策必然會(huì)更加吸引公眾的目光,也必然更有透明度。

  近日,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家楊振寧在微信公眾號(hào)上發(fā)表文章,反對“中國今天建造超”。中國現(xiàn)在是否該建造超?丘成桐、楊振寧、中科院高能物理研究所所長王貽芳等大師級科學(xué)家近日相繼“發(fā)聲”論戰(zhàn),成為輿論熱點(diǎn)。在這場論戰(zhàn)中,普通公眾不僅得以一窺科學(xué)前沿的最新進(jìn)展,還借助網(wǎng)絡(luò)直接參與討論,這一現(xiàn)象本身就反映出科技的進(jìn)步。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201609/296713.htm

  典型觀點(diǎn)

  丘成桐:五十年來歐美的高能對撞機(jī)每一次得出來的重要成果,都能震撼人心。

  楊振寧:用超來找到超對稱粒子,只是一部分高能物理學(xué)家的一個(gè)猜想。

  王貽芳:一個(gè)五年計(jì)劃開建大型對撞機(jī),是高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國際的一個(gè)難得機(jī)遇。

  論戰(zhàn)焦點(diǎn)集中在兩個(gè)方面

  這場論戰(zhàn)可以大體歸納為兩方面。

  交鋒1 建超大對撞機(jī)花多少錢?

  楊振寧在文中稱,建造超大對撞機(jī)預(yù)算不可能少于200億美元,高能所倡議在中國建造超大對撞機(jī),費(fèi)用由許多國家分?jǐn)?,“可是其中中國的份額必極可觀”。他還在文中回顧了美國建造大對撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn): 1989年美國開始建造當(dāng)時(shí)世界最大對撞機(jī),預(yù)算開始預(yù)估為30億美元,后來數(shù)次增加,達(dá)到80億美元,引起眾多反對聲音,以致1992年國會(huì)痛苦地終止了此計(jì)劃,白費(fèi)了約30億美元。這使大家普遍認(rèn)為造大對撞機(jī)是無底洞。

  對于到底需要花多少錢,王貽芳回應(yīng)稱,規(guī)劃的大型對撞機(jī)項(xiàng)目將分兩步走:第一步正負(fù)電子對撞機(jī)建設(shè)階段(2022-2030年),工程造價(jià)約400億人民幣;第二步質(zhì)子對撞機(jī)階段(2040年至2050年),工程造價(jià)在1000億人民幣以內(nèi)。如果減去國際貢獻(xiàn)約30%,中國政府兩個(gè)階段分別出資大約300億人民幣(每年30億)和700億人民幣(每年70億)。

  楊振寧在文中稱,中國人均GDP少于巴西、墨西哥,有數(shù)億農(nóng)民與農(nóng)民工,還有急待解決的環(huán)保、教育、醫(yī)藥健康等問題。建造超大對撞機(jī),費(fèi)用奇大,對解決這些問題不利。

  王貽芳說,從占GDP的比例來看,大型對撞機(jī)的造價(jià)并沒有超過上世紀(jì)80年代的北京正負(fù)電子對撞機(jī)。王貽芳認(rèn)為,在下一個(gè)五年計(jì)劃開建大型對撞機(jī),是高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國際的一個(gè)難得機(jī)遇。

  交鋒2 超大對撞機(jī)科研價(jià)值如何?

  楊振寧說,有些高能物理學(xué)家希望用超大對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)“超對稱粒子”,但找超對稱粒子已有很多年了,完全落空。楊振寧說,多數(shù)物理學(xué)家,包括他自己,都認(rèn)為超對稱粒子的存在只是一個(gè)猜想,沒有任何實(shí)驗(yàn)根據(jù),“希望用極大對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)此猜想中的粒子更只是猜想加猜想”。

  王貽芳認(rèn)為,現(xiàn)在預(yù)言對撞機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)或不會(huì)發(fā)現(xiàn)猜想中的粒子,過于武斷,也不是國際高能物理學(xué)界的主流意見。造大型對撞機(jī)可以使我國在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先國際,使一些重要產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化并走到世界最前沿,并形成一個(gè)國際科學(xué)與技術(shù)中心引進(jìn)吸收國外的智力資源,可以培養(yǎng)幾千名物質(zhì)科學(xué)及相關(guān)技術(shù)的頂尖人才。

  對于楊振寧提出的,“超大對撞機(jī)90%的工作將由非中國人來主導(dǎo),諾貝爾獎(jiǎng)也不會(huì)是中國人”,王貽芳表示,將來超大對撞機(jī)70%的工作將由中國人來主導(dǎo)完成,至少會(huì)與中國的出資比例一致。

  國際知名數(shù)學(xué)家丘成桐也表示,大對撞機(jī)的吸引力,勝過目前中國招徠海外人才的計(jì)劃。他認(rèn)為,一方面中國的青少年更可能受到感召加入科學(xué)事業(yè),一方面也會(huì)有國外科學(xué)家全職來華工作。他表示:“楊先生(楊振寧)反對高能物理須要有更進(jìn)一步的發(fā)展,使人費(fèi)解!這更不是華爾街一般的商人能夠理解的事情?!?/p>

  中國對撞機(jī)是什么水平?

  昨日,中國科學(xué)院大學(xué)物理科技學(xué)院副院長鄭陽恒解釋說,愛因斯坦曾以e=mc2的公式揭示物質(zhì)質(zhì)量與能量的關(guān)系,而對撞機(jī)則是將能量轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的過程,其反面則是將物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量的過程,典型應(yīng)用就是原子彈、氫彈的爆炸。

  “用對撞機(jī)把能量加到很高,將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成物質(zhì)”,他說,對撞機(jī)可以產(chǎn)生很高能量,將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成各種各樣新奇的粒子。

  此前歐洲大型對撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)的希格斯粒子,就因其是讓整個(gè)宇宙產(chǎn)生質(zhì)量的原因,而被稱作“上帝粒子”,“本來宇宙空無一物,‘上帝粒子’卻讓物質(zhì)產(chǎn)生了重量”。

  鄭陽恒說,目前中科院高能所在北京擁有一臺(tái)正負(fù)電子對撞機(jī),是基于電子及其反粒子,也就是正電子,在對撞機(jī)上把兩個(gè)粒子能量加得比較高,發(fā)生碰撞而進(jìn)行研究。

  “是比歐洲大型對撞機(jī)更加干凈的方式”,他說,歐洲的大型對撞機(jī)本體噪聲較大,而中國的正負(fù)電子對撞機(jī)則較為干凈,且研究成果已經(jīng)得到國際認(rèn)可,并經(jīng)常與國際物理學(xué)家進(jìn)行交流。

  他認(rèn)為,中國下一步的對撞機(jī)的發(fā)展方向,是要將能量對撞提高大約100倍,“目前還沒有,但是科技實(shí)力完全具備”,裝備大約需要耗資300億元人民幣。

  參與爭論反映出時(shí)代進(jìn)步

  對普通公眾來說,該不該建超大對撞機(jī)這個(gè)話題似乎太過高深。但實(shí)際上,能見證這種級別的科學(xué)爭論,并在網(wǎng)上發(fā)言“摻和”,本身就反映時(shí)代的進(jìn)步。

  首先,科技發(fā)展讓我們有幸見證和參與科學(xué)最前沿的爭論。上世紀(jì),愛因斯坦與玻爾關(guān)于量子力學(xué)爭論的科學(xué)意義和影響力更大,但當(dāng)時(shí)的普通民眾有幾個(gè)知曉?互聯(lián)網(wǎng)和新媒體的發(fā)展,讓今天的普通人都能在網(wǎng)上直接看到大師級科學(xué)家的公開文章和觀點(diǎn),甚至在一定程度上參與討論。

  有意思的是,人們參與討論所用的萬維網(wǎng)系統(tǒng),就是起源于負(fù)責(zé)運(yùn)營“大型強(qiáng)子對撞機(jī)”的歐洲核子研究中心。在這里工作的蒂姆·伯納斯-李為了更好地分享資料而發(fā)明了萬維網(wǎng),這也是高能物理研究開出的一枝“意外之花”。

  其次,“該不該建”能成為問題,也反映出中國科技實(shí)力的進(jìn)步。曾幾何時(shí),空間站、大型強(qiáng)子對撞機(jī)之類的前沿大科學(xué)工程似乎都是發(fā)達(dá)國家的“專利”,中國只能望而興嘆。如今,中國即將建設(shè)自己的空間站,而在有關(guān)超大對撞機(jī)的爭論中已沒有人懷疑中國是否擁有建設(shè)能力和實(shí)力,雙方主要的爭議在于“是否劃算”“是否值得”的層面。

  第三,眾多網(wǎng)友發(fā)言,說明中國公眾的科學(xué)素養(yǎng)和對科學(xué)的關(guān)注度都在提高。在多年科普教育之后,認(rèn)為自己能對這些“高大上”的議題說兩句、并且也希望就此表達(dá)觀點(diǎn)的人更多了。根據(jù)中國科協(xié)發(fā)布的第九次中國公民科學(xué)素質(zhì)調(diào)查結(jié)果,2015年中國具備科學(xué)素質(zhì)的公民比例達(dá)到6.20%,高于2010年的3.27%。

  背景


大型強(qiáng)子對撞機(jī) LHC


  大型強(qiáng)子對撞機(jī) LHC大型強(qiáng)子對撞機(jī)究竟是什么?

  大型對撞機(jī)在現(xiàn)代高能物理中起到的作用確實(shí)不可小視。簡單而言,對撞機(jī)的原理是通過產(chǎn)生高能量的粒子,對另一個(gè)粒子進(jìn)行轟擊,轟擊可能產(chǎn)生出新的粒子,也可能會(huì)造成兩者的相互作用,相互作用后的粒子會(huì)和探測器物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這樣人們就可以了解作用后的粒子狀態(tài),再將它與之前的粒子狀態(tài)進(jìn)行比較,就可以倒推出新粒子的性質(zhì)。

  此外,對撞機(jī)還可以使得微觀尺度上模擬宇宙大爆炸后的宇宙初期形態(tài),幫助科學(xué)家研究宇宙起源。它還可以幫助我們理解夸克和電子是否是宇宙的最小單元,暗物質(zhì)和反物質(zhì)的性質(zhì),引力的本質(zhì),宇宙的維度等重要的物理學(xué)問題。簡單地說,通過不斷的提升能量和撞擊次數(shù),能夠發(fā)現(xiàn)更多的新粒子或者粒子的新性質(zhì),從而解答我們在物理學(xué)中遇到的種種困惑。

  目前世界最大的強(qiáng)子對撞機(jī)

  目前,世界最大的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(lhc)位于日內(nèi)瓦附近的侏羅山地下,除了“最大的粒子對撞機(jī)”外,它還有“世界上最大的機(jī)器”,“世界上最快的跑道”,“太陽系里最真空的空間”等殊榮。它最大的發(fā)現(xiàn)是2012年近似發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”中預(yù)言的“希格斯玻色子”存在的跡象。這一結(jié)果將人類“標(biāo)準(zhǔn)模型”物理學(xué)大廈的屋頂上蓋上了最后一塊磚,因此被稱為是堪比人類登月的偉大成就。也讓曾經(jīng)預(yù)言“無法發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子”的霍金輸了100美元。



關(guān)鍵詞: 大對撞機(jī)

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