4月底,在中科院大学的讲堂里,一位高能物理研究所的研究员,再次向杨振宁请教关于,中国现阶段建造大型粒子对撞机这件事的看法,杨振宁的态度依然是旗帜鲜明地反对。
有关注过这件事的读者应该了解,早在2016年杨振宁就已经发表文章阐述了七大反对理由,其核心观点是反对现阶段建造,因为建造大型对撞机成本高昂,超过200亿美元,应该把这笔钱用到科研回报率更高的科学领域;而以王贻芳院士为代表的中科院的科学家则认为中国现阶段应该建造,这可以为中国吸引更多国外的优秀人才,也有利于提高中国基础科学的地位。
关于是否建造对撞机这件事,当时在社会上引起了热议,许多人认为中国不差钱,几百亿美元对于中国来说只是个小数目,甚至有阴谋论者认为杨振宁在阻碍中国科学发展。
大多数读者其实并不完全了解这件事,这里就为大家细致地分析一下。
首先,什么是大型粒子对撞机?它有什么用?
简单来说,大型粒子对撞机就是将微观粒子例如质子,在巨大的环形管道内通过电磁场加速到接近光速,让微观粒子之间相互碰撞,使原本难以分割的粒子发生结构上的改变。例如用氦的原子核去撞击83号铋原子,有极小的几率使铋原子丢失4个质子,83号铋原子就变成了79号金原子,也就是黄金。
目前,世界上最大的粒子对撞机是位于瑞士的大型强子对撞机( LHC),它深藏于地底100米左右的深度,环形总长度接近27公里,由30多个国家的2000多名物理学家共同参与实验。它的成名作是发现了上帝粒子(希格斯玻色子),它是使基本粒子获得质量的关键,2013年的诺贝尔物理学奖,就颁给了成功预测上帝粒子存在的科学家。
功率越大的大型对撞机能够将粒子加速到非常接近光速,这意味着粒子之间碰撞会被轰击得越碎,能观察到更多神奇的物理现象,深度探寻物质的本质。
为什么杨振宁要反对建造呢?
杨振宁认为费用过高,欧洲的大型对撞机花费了100亿美元,美国也曾建造超导超级对撞机,但因实际建造成本远超预算,最终项目停止还浪费了30亿美元,而中国准备建造的是环形周长100公里的对撞机,成本将超过200亿美元,并且很难估量。而王贻芳认为应该建造,目前已有成熟的预算体系和建造经验,已经建造的正负电子对撞机实际成本只比预算高了不到5%。
有句话说得好,没有贵不贵,只有值不值,如果花200亿美元真的能给中国科学带来重大变革,那绝对是超值的。但对撞机项目属于高能物理领域,这个领域是基础科学,它探索的是自然界的发展规律,揭示本质的一门学科,与人类生活没有明显关系,即便有重大成就也无法很快应用,只是为了理论的逻辑自洽和完整性做的研究。杨振宁也曾提到,过去70年来高能物理上的重大成就,并没有给人类生活带来便捷,并且未来30到50年也不会有。像航天工程和量子通信都属于很快能对人类生活产生影响的应用科学,它们就不属于基础科学。
中国建造对撞机也会压缩其它科学领域的经费,不着急研究的项目投大钱,着急研究的项目经费却被压缩,并且中国的医疗、教育和养老这些民生问题都还没解决,钱应该更合理分配。
中国高能物理所的科学家数量在世界上的占比不到1%,如果中国的对撞机建成,大概率只会有10%的中国科学家,其余都是国外科学家主导,有成果也是别人的,岂不是变成了帮别人发展。要知道欧洲的大型强子对撞机可是30多个国家的科学家一起参与的,仅靠一个国家很难独立完成。
高能物理的研究方向也应该有所转变,30年前与对撞机相关的高能物理是热门领域,而现在已经遇到了瓶颈,有人可能要说前几年不是才用对撞机发现上帝粒子吗?霍金还因此输掉了100美元。但上帝粒子是6000多人一起努力的结果,每篇论文的署名都是几千人,想要继续深入研究,需要建造一个更大的对撞机,现阶段完全没有必要为了“虚无缥缈”的理论花费大价钱。
中国可以建造对撞机,但不是现阶段。