为何杨振宁当初几次极力反对中国建造大型对撞机?

为何杨振宁当初几次极力反对中国建造大型对撞机?,第1张

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。”

科学是一门伟大的学问,人类正是走进了科学的时代,才有了现在辉煌发达的科技文明。而科学的研究除了需要科学家的智慧和探索精神外,还需要一些先进的科学设备。

众多的科学里面,高能物理学曾经非常辉煌,它虽然是一门基础的学科,但是它对于科技的快速发展提供了巨大的帮助,而想要真正探索高能物理学的奥秘,离不开一个强大的设备:强子对撞机。大型强子对撞机是粒子物理科学家为了探索新的粒子,和微观量化粒子的‘新物理’机制设备,是一种将质子加速对撞的高能物理设备。

大型强子对撞机(LHC)是现代粒子物理学的一个奇迹,它使研究人员能够探索现实的深处,强大的强子对撞机可以将粒子加速到99.99%的光速,当粒子之间发生碰撞时,可能会产生新的粒子,这是人类揭开物质本质的一个重要方向。

对撞机是一种给带电的正反粒子加速的装置,粒子被加速到很高的能量后迎头相撞,根据撞击结果可以发现新的粒子,并且能够分析微观粒子的结构、性质、以及转化时遵循的规律。对撞机建造得越大,加速后粒子的能量就越大,就越容易探索出粒子世界的奥妙。

目前世界上对撞机是欧洲的大型强子对撞机,其周长达到了27千米,总共耗资80亿美元,由此可见想要建造一个对撞机可是完全拿钱说话,是一个投入资金非常大的科研设备。正是因为它的投入非常大,所以世界上很多国家都不想去建造对撞机。

我国是世界大国,也是一个科研大国,目前我国还没有大型对撞机,曾经中国计划建造一个周长达到100千米的大型对撞机供科研,它的总耗资将达到200亿美元。可是这个项目有不少的科学家反对,其中著名的杨振宁物理学家就多次对此提出反对意见。

杨振宁在中科院大学的报告厅里给研究生们做完报告,一位即将投身对撞机领域的研究生问杨振宁关于建不建对撞机的立场有没有改变,杨振宁还是表明了坚决的立场:The party is over.意思是盛宴已去,高能物理大势已去,不该在这个领域投入太多的人力、财力。

杨振宁目前依然对我国建造大型对撞机是持反对意见的,可能很多人不理解,杨振宁为什么多次对此表明自己的反对意见呢?中国到底该不该建大型对撞机?事实上,杨振宁提出反对意见,一个原因是认为现在的高能物理研究的辉煌时代已经过去,另一个原因就是对撞机的资金投入实在是大。

如果我国要建造对撞机,自然不可能去建造一个小型的,那没有意义,要么不建,要建就要建一个世界上最大的,就像中国的天眼。如果要建造一个目前世界上最大的对撞机,资金投入可能要在200亿美元以上,这是一笔庞大的资金投入。

而粒子物理学(高能物理学)是一门非常基础的科学,虽然它的高深研究需要粒子对撞机,但是这个基础科学的研究并不会产生多少可利用的价值,说白了就是上千亿的投入建造的对撞机,基本上不会产生什么经济价值,它的价值就是研究粒子。

其实有科学家反对我国现在建造大型粒子对撞机,主要还是需要的钱太多,而我国虽然是世界第二大经济体,但是我国需要钱的地方太多,这上千亿的资金如果投入到更加需要的地方反而更好,比如把这部分资金投入到空间站的建设上,比建造一个粒子对撞机更加实用。

不过,从科学研究的方面来讲,大型对撞机的建设也是必须的,很多的科学奥秘都是需要通过基础的高级物理学来寻求突破。人类想要揭开宇宙万物的奥秘,还必须要走进微观世界,走进粒子世界,比如光子的本质,暗物质的本质,要揭开它们自然离不开粒子世界的探索。

科学家在很早以前就提出了暗物质概念,可是人类直到现在还没有在宇宙中发现搜索到暗物质,而暗物质的本质是什么,现在一无所知。可是暗物质和暗能量在宇宙中有着重要的地位,宇宙的终极奥秘可能就在暗物质和暗能量的身上。

而要揭开暗物质和暗能量的谜团,进入粒子世界探索是必不可少的,而想要探索粒子世界,大型强子对撞机是必不可少的设备。随着人类科技的快速发展,未来我们可能需要更加强大的对撞机,这种对撞机远不是现在的对撞机能够相比的,曾经有人提出过,建造行星级别的对撞机,还有人提出过建造横跨太阳系的对撞机。

这种对撞机对于现在的我们来说似乎是天方夜谭,可是站在未来的角度看,它们也并不是完全没有可能,对撞机越强大,越有可能探索到宇宙的更多奥秘,因此,粒子对撞机是人类研究探索科学奥秘的必要工具,在未来它只会越来越重要。

相信,我国在未来必然也会建造世界上强大的大型对撞机,现在不建设只是考虑到目前我国的经济状况,等我们的经济状况好转并强大起来,建造大型对撞机是必然的,相信这一天不会太远。


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