王貽芳院士獲2019未來科學大獎:他所做的研究,可能顛覆我們對世界...

　　

　　剛剛，2019未來科學大獎獲獎者在北京揭曉。邵峰榮獲「生命科學」獎，王貽芳、陸錦標獲「物質科學」獎， 王小雲獲「數學與計算機科學」獎。

　　其中，王貽芳是南京大學校友，《新華日報科技周刊》科學顧問。

　　未來科學大獎設立於2016年1月17日，是中國大陸第一個由科學家、企業家群體共同發起的民間科學獎項。設「生命科學獎」「物質科學獎」「數學與計算機科學獎」等三大獎項，單項獎金100萬美元。未來科學大獎借鑑了諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎等國際知名科學獎項的經驗，同時也做了創新。比如，在捐贈模式上，其他獎項多由一個家族或個人捐贈，未來科學大獎每項獎項由4位捐贈人共同捐贈。

　　未來科學大獎關注原創性的基礎科學研究，獎勵為大中華區科學發展做出傑出科技成果的科學家(不限國籍)。獎項以定向邀約方式提名，並由優秀科學家組成科學委員會專業評審，秉持公正、公平、公信的原則，保持評獎的獨立性。

　　王貽芳是誰？

　　丁肇中得意門生、中國科學院院士、2016年國家自然科學獎一等獎得主、首位獲得「基礎物理突破獎」的中國人……

　　新華日報記者曾於今年3月和5月兩次採訪王貽芳院士。這位探索「幽靈粒子」的人，生活中沉默少言，有時是「話題終結者」，但談到自己的工作，即使隻言片語，也能流露出對科學的態度和熱愛。

　　王貽芳院士祖籍南通，江蘇南京人，是我國著名的物理學家，長期從事高能物理實驗研究。他率先提出了中微子研究項目，並帶領團隊先後從大亞灣實驗和江門中微子實驗站的實驗中進行中微子物理性能的探測和研究並取得重要成果。

　　他的中微子震蕩實驗被《科學》雜誌評為世界年度十大科學突破，獲得2016年度國家自然科學一等獎，同年獲得了科學界第一巨獎——「基礎物理學突破獎」，獎金300萬美元。而他也是首位獲得「基礎物理學突破獎」的中國科學家。

　　5月8日下午，《新華日報科技周刊》第二批科學顧問聘任啟動，新華日報科技周刊報導團隊赴北京中國科學院高能物理所向中國科學院院士王貽芳頒發《新華日報科技周刊》科學顧問聘書。

　　王貽芳對擔任《新華日報科技周刊》科學顧問感到高興，希望科技周刊把科學家們的觀點通俗表達出來，讓更多百姓了解科學真諦，讓科學走進千家萬戶。他欣然為科技周刊題詞：「推進科技創新，建設美麗江蘇」，並鄭重籤下自己的名字，贈送給《新華日報》留作紀念。

　　

　　探索中微子的世界先鋒

　　作為「大亞灣國際合作實驗」項目的首席科學家，王貽芳曾帶領科研工作者們歷時八年，首次發現中微子的第三種振蕩模式，並獲得了精確的測量數值，在這一多國參與的大科學「賽事」中讓中國率先衝線。震驚世界之餘，也為當時正處在「岔路口」的中微子研究找到了未來發展方向。

　　儘管每時每刻都有數以萬億計的中微子穿過我們的身體，但我們卻感覺不到它們的存在。作為構成物質世界最基本單元，中微子伴隨著宇宙從產生到演化的整個過程，其深層的規律是目前各國科學家矚目的最前沿領域。

　　榮譽已在身後，工作堆滿案頭。「本約明天下午，但我後來一想就今天會後吧，整塊時間不能給你。」同科研「大牛」交流，記者覺得有一點壓力，但又覺得很放心，有話直說，不遮不掩。作為地地道道的南京人，王貽芳頗有幾分「南京大蘿蔔」的本色，把自己複雜的工作內容概括得簡單到極致——「我工作的很大一部分內容是在開會，大大小小的會。」

　　王貽芳開會討論的，是他繼大亞灣中微子實驗項目後主持的一項新的中微子實驗項目，建設在廣東江門山下729米深的地下試驗大廳，「我們的實驗是在一個直徑45米、高45米的地下水池中，放置一個直徑有12層樓高的有機玻璃球體，球體裡放置2萬噸可以捕捉到『中微子』的液體閃爍液。」這也是世界上最大的中微子探測器。

　　雖然工程技術的難度成十倍地增加，但經過大亞灣錘鍊的王貽芳已是「半個土木工程專家」，他隨口就能說出江門中微子實驗的很多技術問題，「比方說我們遇到了大量地下水，對一般地下工程來說，最簡單的辦法就是通過隧道自然排水，但我們是大規模地往下深挖，沒地方排，必須把水全都抽出來。」不同於外界對科學家埋首實驗室的刻板印象，他對工程技術問題的關鍵細節瞭然於胸。

　　

　　實驗物理，有望搭橋量子世界和相對論

　　對物理學的外行，王貽芳有個經常要解釋的科普問題是「高能物理是研究什麼的？」

　　「高能物理就是研究物質最基本的結構，最小最小的結構。」王貽芳介紹，研究這個最小的結構，能夠幫助我們了解宇宙的起源和豐富多彩的物質世界。

　　「物質的結構越小，能量越高。能量越高，就越接近時間的零點，也就是更接近宇宙大爆炸的時刻。所以我們所關心的物理過程，跟在宇宙演化的初始時刻是一樣的。」王貽芳介紹，一個龐然大物和草芥微塵，兩者只有在宇宙大爆炸的時候才有聯繫，因為能量都達到最高，在這個最高能量點上，我們能夠將微觀世界和宏觀世界聯繫起來。

　　眾所周知，現代物理學有兩大基石，廣義相對論和量子力學。前者描述了暗物質和黑洞等身處的宏觀世界，後者則對基本粒子的微觀世界作出精妙描述，推動和造就了我們對現代世界的認識。量子力學和廣義相對論在各自領域出色地描述著我們生活的世界，當今物理學家的目標之一就是將它們合併在一起，「打個比方，就像是牛頓第二定律F=ma，用同一個公式去描述蘋果從樹上掉下來，和天上的天體運行這兩個現象。」王貽芳說，如果能有一套理論，能夠將微觀世界和宏觀世界用同一個公式表示出來，不是更簡單，更漂亮嗎？

　　目前，已經有不少物理學家，提出了不少理論來嘗試在數學上將兩者統一，比如《生活大爆炸》裡謝耳朵痴迷的「弦理論」。那麼這個理論是否完美？王貽芳解釋道，從科學上來說，任何一個理論要成立，首先它要能夠描述所有過去的實驗現象，第二也是更重要的是，要能成功預測新的現象，弦理論到目前為止只滿足了第一個條件，它對未來的所有預言都還不可檢驗。

　　「廣義相對論和量子力學到目前為止，經受了大量的實驗檢驗都沒有錯誤，但這兩套理論是分別從宏觀、微觀兩頭方向去描述世界，我們的高能物理實驗就是希望研究其背後更高層次、更深層次的新物理」，王貽芳說。

　　打開未來新物理發現的窗口

　　微觀世界的運行規律是什麼？這個問題繞不開一個聽起來平淡無奇的名字「標準模型」，但上個世紀的諾貝爾物理學獎當中，超過四分之一都和標準模型有關。

　　2012年，標準模型迎來了一次偉大的勝利，科學家苦苦追尋，霍金曾打賭預測不會找到希格斯粒子，竟然在粒子加速器中被找到了！隨著希格斯粒子的發現，人類補上了標準模型的最後一塊拼圖——但接下來呢？

　　「標準模型中存在的問題，大部分與希格斯粒子相關。」王貽芳說，物理學的發展正處在一個轉折點上，用標準模型來描述這個世界，已經走到了盡頭。

　　在粒子動物園裡，有12種粒子。「中微子、電子、夸克都是構成物質世界的最小磚塊，而希格斯粒子跟他們都不一樣，它可以跟所有的粒子發生作用，這個作用給其它粒子『披』了件衣服，給予他們一個後天賦予的質量。」王貽芳說，我們所謂的標準模型面臨各種缺陷和不理想，其實都跟質量問題有關，即跟「上帝粒子」有關係，「我們認為，未來新物理的發現窗口很可能就在這裡」。

　　要研究這個粒子，就需要建立超大對撞機，因為現有的對撞機都無法滿足能量或亮度要求。歐洲核子研究中心最近也公布了「未來環形對撞機」的概念設計報告，計劃斥巨資分兩步建設新一代超級對撞機，於本世紀50年代完成。

　　對此，王貽芳表示，歐洲的對撞機方案跟中國相比略晚一點。都是周長100公裡，技術路線都是先搞電子對撞而後升級到質子加速。當然，兩者的造價不一樣，中國的全部費用約為歐核費用的一半左右。時間上中國比歐核要早10年左右。正是在這個意義上，王貽芳等科學家認為，對中國高能物理研究來說，建設超大環形對撞機是一次重大機遇。「我們有10年的窗口期，有非常大的把握取得成功，可能改變世界高能物理研究的格局。如果錯過這個機遇，我們就只能繼續做拾遺補缺的工作了。」

　　基礎科學研究本身是人類文明的一部分

　　儘管中國超級對撞機的建設已經取得巨大進展，獲得諾獎得主謝爾頓格拉肖、戴維格羅斯的力挺。但自2016年以來，超級對撞機面臨了較大的爭議，諾獎得主楊振寧的反對，引發了事關全球高能物理未來發展方向的一場大爭論，可以說是載入科學發展史冊的大「對撞」。

　　面對爭議，王貽芳並非沒有壓力，但他從來沒有望而卻步。王貽芳坦承，任何一個國家在這樣的問題上，都需要做完整、全面、徹底的論證，從科學、技術、組織管理等各個方面去做論證，但論證前各方必須佔有足夠的資料和相關的知識。建設超級對撞機，對中國、對世界甚至對科學本身都有著非凡的意義。

　　「談到性價比，這裡面牽涉到相關技術的溢出效益。高能物理發展有比較強大的技術帶動作用，一旦建成，能帶動一批世界領先的企業和他們的技術。此外，中國想要成為世界所謂的科學的領導者，應當有世界的科學中心，這對人才培養，科技體制改革，地方經濟發展等等都會有非常重要的一個推動作用。」

　　如何看待基礎科學研究跟經濟發展之間的關係？王貽芳認為，首先要知道所謂「沒用」的基礎研究，在掌握了舉一反三的規律之後，最終會對「有用」的經濟產生巨大的效果。第二就是國家對基礎研究和應用研究的投入要有一個合適的比例，既顧眼前也要顧長遠，既考慮到未來的十年，也要考慮到未來的五十年。

　　基礎科學研究本身是文明的一部分。在改變了世界文明面貌的偉大科學洞見上，「麥克斯韋統一了我們對電和磁的認識，為今天的絕大多數技術提供了理論基石。愛因斯坦的質能方程打開了核子時代的大門。而中國古代雖有四大發明，但我們只停在了『發現』階段，並沒有進一步發展出抽象的、純粹的科學，也不知其所以然。」有了推動人類文明的基礎科研成果，中國才會有具有更大的軟實力和世界影響力。

　　交匯點記者 楊頻萍