为何杨振宁当初几次极力反对中国建造大型对撞机？

中国目前应不应该建造大型对撞机？围绕这个问题，物理学界展开了一场大辩论。

物理学界分为两种观点，王贻芳力挺建造大型对撞机，认为这是中国一次“弯道超车”的机会，一旦成功将会改变未来，而且这个设施可以吸引更多国外优秀人才，有利于提高中国基础科学的地位。

而杨振宁先生则认为，中国没必要建造这个昂贵的东西，而且结果还是未知，应该把钱用在其他高回报的科研领域。

这个巨大的圆圈就是欧洲大型强子对撞机

美国也曾建造超导超级对撞机（SSC），花费30多亿美元都没建造好，最终不了了之。2008年欧洲花费100亿美元也建成了一个大型强子对撞机（LHC），这是一个27公里的圆型隧道，位于地下100米，是人类目前造出的最大装置。

隧道内部

造这么大一个圆圈，就是为了让“粒子”在这个超长距离圆管道里加速，一直加速到接近光速的99.9999991%！然后两个“粒子”在这个速度下相撞。物理学家期待能够撞出某些新物质。可惜欧洲实验了那么多年，也没有撞出想要的东西。

没有人能知道对撞机到底能撞出什么东西，或许永远也撞不出东西。所以，杨振宁的观点并没有错，毕竟360亿人民币对于任何国家来说，都不是一个小数目。

1983年7月，美国打算全力建造一个“世界最大”的加速。资深物理学家戴维·杰克逊将它命名为“超导超级对撞机”。1986年完成了雄心勃勃的工程方案：环形粒子加速周长87.1公里，隧道位于地下70米，8662块超导偶极磁铁用10个冷冻厂的液态氦维持在4.3K低温，接近光速的两束质子在4厘米孔径中以40万亿电子伏特能量迎头相撞，模拟出宇宙大爆炸后瞬间的物理环境，找到希格斯玻色子和其他新粒子。预计总成本44亿美元。

德克萨斯超导超级对撞机工程开挖的隧道和竖井

然而随着工程造价太高并不断攀升。1989年预算为59亿美元，1991年达82.5亿美元。引起了美国史上最大的一次争议，那就是建造这个有什么用，耗费如此大的资金。

最终，1993年，国会众议院以280票对150票的悬殊比例通过决议，将总预算已增至110亿的超导超级对撞机“就地正法”。美国“超导超级对撞机”成为世界上最大的“科学废墟”

360亿的投资对于中国来说，确实是一笔巨资，另外中国目前还仅仅是一个发展中国家，我国的医疗、教育以及养老等领域还需要大量的资金投入。

另外一点，也不得不说，这一项目要顺利进行，预计将有百分之九十的工作人员为外国科学家，杨振宁认为这很有可能是为别人做了嫁衣。

杨振宁是物理界少有的大量运用数学的科学家。

他曾经说过：我的物理学界同事们大多对数学采取功利主义的态度。也许因为受我父亲的影响，我较为欣赏数学。我欣赏数学家的价值观，我赞美数学的优美和力量：它有战术上的机巧与灵活，又有战略上的雄才远虑。而且，堪称奇迹中的奇迹的是，它的一些美妙概念竟是支配物理世界的基本结构。

杨振宁提出要“寻找美妙的几何结构”，就是用数学来研究物理。

1983年，杨振宁向中学生介绍自己的学习过程时，就专门提到了一个人。

他说：“有一位刘薰宇先生，他是位数学家，写过许多通俗易懂和极其有趣的数学方面的文章。我记得，我读了他写的关于一个智力测验的文章，才知道排列和奇偶排列这些极为重要的数学概念。”

在对一种叫做“激子”的微小而短暂的物体的本质进行了近一个世纪的 探索 之后，研究人员终于成功地对其结构进行了成像，揭示了电子的真实位置。这些发现最终可能会“帮助物理学家创造新的物质状态或新的量子技术。

“激子”出现在半导体和绝缘体等其他材料中。当半导体吸收光子或光粒子时，它会导致电子跃迁到更高的能级，在其位置上留下带正电的空穴。电子和空穴相互环绕，形成一个“激子” —— 本质上是电子和空穴的整个区域。因为，电子带负电荷而空穴带正电荷，所以激子本身是中性的。但激子是短暂的，因为电子几乎总是突然回到它们的洞中。当电子落回内部时，它们会发射出一个光子。

主持这项研究的科学家告诉我们：“大约在90年前，科学家们首次发现了激子。但直到最近，人们通常只能看到激子的光学特征。例如，当激子熄灭时发出的光。它们性质的其他方面，比如它们的动量，以及电子和空穴如何相互绕转，就只能从理论上描述了。”

因为电子同时扮演粒子和波的角色，它们的位置和动量不能同时被确定。一个激子的“概率云”（它所构成的影响范围）是电子可能位于空穴周围的最佳指示器。

研究人员试图绘制激子的波函数，这将能直接定义结构的形状和大小。他们描述了一种探测激子动量的方法。在今天发表在《科学进展》(Science Advances）杂志上的最新研究中，该团队用激光照射半导体，催化光子的吸收。这个半导体非常薄，是一种只有几个原子厚的二维物质薄片。

当激子形成后，研究小组用高能光子将它们分解，将电子轰走。 他们用电子显微镜绘制电子出口的地图。

上图：激子的平方波函数。

这是研究人员一直在努力解决的问题。去年12月，他们发表了一种直接观测电子动量的方法。该技术使用一种名为钨二硒化物的二维半导体材料，放置在一个温度为90开尔文（-183.15摄氏度，或-297.67华氏度）的真空室内。这个温度需要保持，以防止激子过热。

激光脉冲在这种材料中产生激子。然后，第二束超高能量激光将电子完全踢出，进入由电子显微镜监控的真空室。仪器测量电子的速度和轨迹，这些信息可以用来计算出粒子在被踢出激子时的初始轨道。

科学家表示：“这项技术与高能物理的对撞机实验有一些相似之处，在对撞机实验中，粒子以巨大的能量被撞在一起，使它们断裂。在这里，我们正在做一些类似的事情，我们使用极端紫外光光子来分离激子，并测量电子的轨迹来描绘里面的东西。”

通过测量电子离开半导体的方式，研究人员可以将激子的位置、形状和大小拼合在一起。本文顶部的图像，看起来有点像晴朗天空中的太阳，但它描绘的是激子的概率云。换句话说，就是电子最有可能绕着它留下的洞飞来飞去的空间。

主持这项研究的科学家解释道：“这项工作是该领域的一个重要进展。当粒子形成更大的复合粒子时，能够可视化粒子的内部轨道，可以让我们以前所未有的方式了解、测量和最终控制复合粒子。这可以让我们在这些概念的基础上创造新的物质量子态和技术。”

自1931年第一次预测激子以来，现在已经将近一个世纪了，人类已经更接近于描述亚原子结构是如何实际表现出来的。这次最新的研究使我们对这些量子力学有了更全面的理解，相信当激子达到百年诞辰时，肯定会有更多、更广阔的的研究发展起来。

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