楊振寧為何反對中國建造大型強子對撞機?他和王貽芳在爭論什麼?

2020-12-04 鍾銘聊科學

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關於大型強子對撞機的爭論由來已久,爭論雙方,一方是物理學家楊振寧,另外一方其實有所變化,如今是以王貽芳為代表的中科學院高能物理所的科學家們。那這個爭論到底是咋回事呢?我們來詳細聊一聊這個話題。

第一場對撞機之爭

很多人都以為大型強子對撞機的爭論是最近的事情,而不知這其實是40多年前就開始爭論的事情。話說在1972年,當時有一部分國內的物理學家主張建造粒子加速器。那粒子加速器到底是什麼呢?

我們來簡單的科普一下,上世紀初,物理學家盧瑟福利用α粒子轟擊金箔,提出了原子結構,打開了原子世界。實際上,在這之後,盧瑟福利用幾乎相同的辦法發現了質子,預言了中子。而查德威克也利用類似的辦法發現了中子。

物理學就發現,微觀世界的物理學現象可以用簡單的「對撞」來實現。於是,大家努力升級粒子加速器,說白了就是把粒子加速到接近光速,然後它們對撞,抓取數據、分析數據,來和理論進行擬合。

科學家利用這樣的辦法從上世紀40年代前後,一直到70年代前後,一共發現了上百種粒子。這一下讓物理學家慌了神,開始思考如何把這些粒子和當時已知的四種作用力統一在一起,並且狹義相對論和量子力學的基礎上,提出了粒子物理標準模型。

楊振寧其實對粒子物理標準模型的貢獻是十分卓越的,他的楊米爾斯理論是粒子物理標準模型的骨架理論,宇稱不守恆啟發了溫伯格等人提出了弱電統一理論。因此,楊振寧是這個領域中最頂級的物理學家之一。

1971年,楊振寧作為訪問學者來到中國,毛主席、周總理親自接見了他,並且和他談論起美國的一些相關事宜。從這之後,楊振寧每年都會回國,一直到80年代初就開始在中國旅居。

在1972年,楊振寧受邀參加了一場會議,在這場會議中,當時國內的物理學家主張建設粒子加速器。而作為這方面世界頂級的物理學家,楊振寧沒有和參與會議的人意見一致,而是投了反對票。

他提出了自己的看法,他認為,修建加速器的費用是個無底洞,當時計劃的1000萬美金的加速器項目,即使建造了起來,也是歐美國家10年前玩剩下的,屬於落後的設備,如果要建造迎合時代的加速器,那這個開銷將會是相當的大。

同時,楊振寧由於長年居住在美國,他發現美國之所以能夠快速發展,有賴於美國在計算機領域突飛猛進的發展。因此,他認為與其把這些錢都投入到加速器的建造當中,不如把這些錢都投入到培養計算機人才,生物學人才,工程類人才的方向上,這樣短期內見效快,可以幫助中國快速地崛起。

後來,加速器這個項目被延後了10年才修建,而且預算也縮減了,這個項目被延後到10多年後才開始修建,也就是北京正負電子對撞機。

第二場對撞機之爭

我們更為熟悉的其實是第二場對撞機之爭,也就是楊振寧與王貽芳之間的爭論。雙方的觀點也更加鮮明。那我們就需要先補充一點楊振寧的觀點,再和王貽芳的觀點進行對比。

從80年代至今,科學家一直致力於製造更大的對撞機,因為上文提到的粒子物理標準模型中還缺失最後一塊拼圖,也就是賦予粒子質量的「希格斯玻色子」。

美國和歐洲核子研究中子都有計劃要建設更大的大型粒子加速器。首先,美國這邊確實也開始修建了,但是這樣大型的設備費用實在太大,都是千億級起步,因此,美國的這個項目最終成為了爛尾工程,沒有持續下去。歐洲這邊吸取了美國的教訓,給「希格斯玻色子」賦予了一個有趣的名字:「上帝粒子」。然後以此去說服歐洲的政客和財團們。後來,果真建造起了LHC。

這也是目前最大的大型強子對撞機,前前後後,升級設備投入大量的資金。同時也確實有很多新發現,尤其是找到了粒子物理標準模型的最後一塊拼圖:希格斯玻色子。

因此,楊振寧認為利用大型強子對撞機來研究高能物理學的路已經到頭了,即使有新的發現,也不會什麼大方向,還要花費大量的資金,更關鍵是,這些研究都是基礎物理學理論,不會立馬給國家帶來什麼實質性的幫助。

而王貽芳認為,中國如今已經崛起了,足夠強大,是時候為全人類的基礎科學做出貢獻,承擔應有的責任,而且大型強子對撞機依然是目前研究高能物理學最好的手段,中國作為大國,是不可缺少這樣的大型設備的。除此之外,王貽芳經過深入的研究和調研,他和其他的科學家提出了一套方案,他認為通過這套方案,可以大幅度降低建造大型強子對撞機的成本,而不會像其他國家那樣,變成一個無底洞。

以上就是兩場對撞機之爭,和最近一次論戰的兩個人的主要觀點。應該說,兩人都是我們國家頂級的物理學家,都有各自看問題和思考問題的視角。至於是否修建,實際上還是由國家來直接決定,而不僅僅是兩位物理學家,或者普羅大眾來做這個決定。

相關焦點

  • 為什麼楊振寧要反對中國建造大型強子對撞機?
    實際上,楊振寧一直都反對中國建設大型粒子對撞機,這從他1971年回國開始就是如此。當然,他僅僅是反對建造,而不是竭力阻止。這是因為,建造大型粒子對撞機是國家行為,是由國家根據實際情況來做決定,而不是楊振寧能夠拍板或者決定的。那楊振寧為什麼要反對呢?今天,我們就來聊一聊這個話題。
  • 楊振寧和王貽芳關於中國是否建設大型強子對撞機之爭,你支持誰?
    近來關於大型強子對撞機的爭論已久,一方是物理學家楊振寧,另一方是中國高能物理界領軍人物王貽芳,為此他們爭論不休。大型對撞機說白了就是一種粒子加速器,其實目的就是讓粒子在高速下相互碰撞,從而打碎其原有的物理結構,產生一種新的粒子,這不僅為研究人員探索物質本質起到了輔助作用,更能夠讓中國在高能物理學中取得更大的發展成就。簡單來說,大型對撞機有可能揭開宇宙起源的奧秘,如宇宙大爆炸、反物質、高維空間等極為科幻的問題都有可能能得到解決。
  • 楊振寧反對之聲未遠,王貽芳再回應,主張中國建造超級對撞機
    關於中國是否應該投入巨資修建超級對撞機的討論,從幾年前的丘成桐與楊振寧的爭論開始,一直沒有停止。而楊振寧還在今年5月份中國科學院大學舉行的一次座談上,再次堅定表達了這一觀點,不支持中國在如今物理理論還沒有新一步發展的時候,建設超級對撞機。
  • 要不要建大型對撞機?楊振寧:盛宴已過,王貽芳:正當其時
    2016年,楊振寧通過媒體透露,他反對中國現在建造CEPC。他主要提出了7點理由。隨即,王貽芳針對楊振寧的7點理由,也通過媒體發表了逐條的反駁。例如,楊振寧反對的第1條理由中提到:「建造大對撞機美國有痛苦的經驗。
  • 楊振寧公開反對建造大型對撞機,而王怡芳贊成,到底該不該建造?
    楊振寧,最偉大的物理學家之一,他是繼愛因斯坦後為人類做出卓越貢獻的一位科學家,也是高能物理界的一個代表,但他卻公開反對建造大型強子對撞機。  楊振寧為什麼反對建造大型對撞機?  大型粒子對撞機可以說是一個非常高尖端的科學設備,在全世界範圍內,很少有國家能建造得出來。而楊振寧之所以反對是出於以下幾個原因:  第一:建造的成本非常大,回報低,保守估計,建立這樣一個設備大概要4000億的資金,在楊振寧看來,該項目所需的費用過於龐大,而且在短期內很難趕上那些發達國家現有水平。
  • 丘成桐支持,楊振寧反對,中國「大型強子對撞機」到底何去何從?
    在中國是否建設大型強子對撞機的問題上,引發了兩個學術界的風雲人物爭論。丘成桐是國際知名數學家,曾發布的一篇文章《丘成桐:關於中國建設高能對撞機的幾點意見並回答媒體的問題》後,諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧發表了一篇文章《中國今天不宜建造超大對撞機》進行了反駁。
  • 楊振寧為何反對中國建造大型對撞機:2億元太浪費
    在高能物理領域,最受關注的科研設備無疑是大型強子對撞機。這種機器是物理學家用來發現新的粒子,研究微觀狀態下粒子運動的高能物理設備。目前世界上最大的強子對撞機,位於歐洲日內瓦和附近,在地下100米深處17公裡的隧道內,它也是人類研究高能物理的重要工具。
  • 王貽芳力主建造的大型高能粒子對撞機,有什麼用?建還是不建?
    7000名,其中也包含了60餘名中國科學家,整個建造過程耗時15年,總花費超過了52億美元,這個設備就是著名的大型強子對撞機,簡稱LHC,它是目前世界上最大的強子對撞機。所以要發現更多的粒子,就要建造更大的對撞機,當然這並不是說建造了更大的對撞機就一定能夠發現新粒子。其實,關於是否建造大型高能粒子對撞機的爭論早在2012年就已經開始了,只不過那個時候的爭論並不為大眾所知。
  • 王貽芳:建對撞機,是領先國際的機遇;楊振寧:造價太高,我反對!
    很快,越來越多的科學家加入到這場辯論隊伍中,其中就有王貽芳的身影。王貽芳發表《中國今天應該建造大型對撞機》一文闡述觀點,在文章開頭他這樣寫道,"楊先生(楊振寧)是我尊敬的科學家,但我更尊重科學與理性。"接著,王貽芳在文章中逐條回應楊振寧的擔憂。他表示,建立大型對撞機,是我國高能物理領域領先於國際的一個難得的機遇。
  • 中國欲耗費1400億,建造「粒子對撞機」為何遭楊振寧極力反對?
    物理學註定是一個燒錢的學科,高能物理的目的之一就是研究微觀粒子,而微觀粒子只能通過對撞機來產生。2012年,中國高能物理學家就提議投資建設環形正負電子對撞機(CEPC),但自發起至今,關於「中國是否應該建造大型對撞機」的爭論從未停歇。
  • 中國要不要建造大型強子對撞機?你是支持楊振寧,還是反對
    大型強子對撞機是用來拆分原子結構的裝置,可以把原子拆分成更小的微觀粒子,以便於科學家對量子力學的研究,而如果沒有大型強子對撞機,微觀領域的研究很難進行,說到底,大型強子對撞機是研究量子領域的標準配置,重要性毋庸置疑。
  • 王貽芳與楊振寧之爭:中國該不該花360億建大型對撞機
    他認為這是「中國引領世界基礎物理研究研究最好的機會」。大型對撞機是什麼大型對撞機是粒子物理科學家為了探索新的粒子,和微觀量化粒子的『新物理』機制設備,是一種將質子加速對撞的高能物理設備。建造大型對撞機有什麼好處目前國際上正在醞釀的方案除了中國科學家提出的「環形正負電子對撞機+超級質子對撞機」(CEPC+SppC),還有國際直線對撞機(ILC)、緊湊型直線對撞機(CLIC)、大型正負電子對撞機(LEP3)、極高能大型正負電子對撞機(TLEP)、未來環形對撞機(FCC)、超大型強子對撞機(VLHC)、繆子對撞機
  • 王貽芳院士:相信反對建設大型對撞機的人會越來越少
    而強子對撞機就是將一種亞原子粒子強子加速碰撞,使強子分裂的實驗裝置。全世界僅有一臺大型強子對撞機位於歐洲,該裝置發現了希格斯玻色子,這項成果標誌著「標準模型」的完成。而環形正負電子對撞機旨在研究希格斯粒子及相關的科學問題,尋找超出「標準模型」的突破口。 王貽芳坦然承認,關於他在中國建設環形正負電子對撞機的主張,學術圈一直有不同意見,「而且永遠都會有不同意見。」
  • 楊振寧還在和別人爭論建不建對撞機,吃瓜群眾該支持誰?
    2012年,標準模型中的最後一塊拼圖希格斯粒子在歐洲大型強子對撞機上被發現。對於希格斯粒子,有很多問題需要去研究,歐洲大型強子對撞機在研究希格斯粒子問題上顯得力不從心。國際上開始討論建造一個新的大型對撞機,不僅可以用來研究希格斯粒子,同時也可以嘗試一下尋找超對稱粒子。那個時候國內就有了建造超大型對撞機的聲音。
  • 為什麼楊振寧要反對建造大型強子對撞機?一點點來分析理由!
    楊振寧教授多年來在不同的場所表達自己的觀點,就是反對中國獨自建造大型強子對撞機,這一點,很多人不是很理解,這篇文章做簡要分析,有所缺失,僅供討論。首先我們先來說明一下,大型強子對撞機的作用:說簡單點就是把質子或中子等亞原子,即強子,通過對撞機加速到接近光速,再進行碰撞,達到破碎分解這些粒子,然後尋找、研究更細小粒子結構和屬性。
  • 為什麼中國沒必要建造大型強子對撞機?來看看楊振寧怎麼說
    引言:從中國目前的發展情況來看,雖然我們在個別領域的科技水平已經領先世界水平,但是在很多領域還是落後的,例如高能物理學。對高能物理學頗有研究的地區應該就是歐洲了,因為他們建立起了世界上最大的強子對撞機。但有很多科學家認為中國沒有必要建造這樣的機器,這是為什麼呢?
  • 大型對撞機該不該建,一場楊振寧和王貽芳之間的千億論戰
    最近關於中國該不該建造對撞機這件事情由火了起了,今天我們就來梳理一下整件事情的始末。對撞機是什麼大型對撞機是粒子物理科學家為了探索新的粒子,和微觀量化粒子的『新物理』機制設備,是一種將質子加速對撞的高能物理設備。
  • 楊振寧和王貽芳關於中國是否建大型對撞機之爭,你支持誰?
    有關我國要不要建環形正負電子對撞機(CEPC)的爭論由來已久,物理學家之間至今還在進行激烈的爭論。物理學家分為兩個陣營,一個是以物理學泰鬥楊振寧為代表的反對陣營,還有一個是以高能物理學家王貽芳為代表的支持陣營。為什麼要建造CEPC?
  • 楊振寧:中國燒錢建大型對撞機,其實是為他國做嫁衣!
    2016年,在高能物理學領域,展開了一場激烈的爭論,爭論的焦點是中國要不要建造大型粒子對撞機。有意思的是不僅科學家們參與了爭論,甚至連普通群眾也加入了進來,要知道,建造大型對撞機,是非常專業的一件事,普通群眾欠缺的知識太多了,是標準的門外漢,但門外漢爭論起來,甚至比門裡的科學家熱情還高,從某種意義上說,這未始不是一件好事。
  • 建造楊振寧、丘成桐、王貽芳爭論的對撞機,有什麼意義?
    下圖就是回旋加速器的發明者勞倫斯,他手裡拿著的就是他發明的回旋加速器,勞倫斯就是憑藉他發明的那個小東西獲得了諾貝爾物理學獎。能夠被授予諾貝爾獎,足以見得回旋加速器的發明還是很有意義的。現在回旋加速器在醫學領域還有很重要的應用。回旋加速器的能量早已滿足不了現在粒子物理學的需要,為了更充分的獲取最大的能量,在回旋加速器的基礎上製造了對撞機。