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!

2020-12-06 華龍新觀點

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。

因為科學家們要研究原子的秘密,沒有觀察和拆分的好辦法,唯一的辦法就是把原子擊碎,然後從這些碎片中找到原子的細小粒子用來研究。

強子對撞機其實質就是粒子加速器,從電子對撞機到強子對撞機,再到大型強子對撞機,不斷更新和換代,主要是加速能力的提高。

現在世界上最大的對撞機坐落在瑞士,是全世界40多個國家合資近100億美金改造的,聚集了世界上近萬名科學家和工作人員,每一次啟動對撞,都是幾千人的合作,數據處理和分析都要長達幾個月甚至幾年,成果的論文發表往往署名近千人。

對撞機的高速高能的要求,總是極易出現故障,歐洲的大型強子對撞機,自2008年9月啟動以來,多次出現故障而暫停,每次維修長達數月甚至數年。

其次,對撞機的安全是一個高度敏感的問題,一不小心,就是一枚炸彈。

因此,楊振寧教授反對的理由,可以先從成本角度簡要歸納分析如下:

第一、建造要花大錢:歐洲對撞機是改造的,花費近百億美金,如果完全重建,那就遠超這個數,而且每次啟動運行時,花錢速度不亞於印鈔機。

第二、高昂的維護費:經常性的故障是不可避免的,這是高速高能的工作狀態決定的,不是技術問題,所以維護資金和技術要求是無底洞。

第三、安全成本極高:安全第一,是錢堆砌的,因為這關係到:如此眾多的科學家安全和昂貴的設備成本。

以上三點是從硬體角度的成本來考慮,要知道,歐洲的強子對撞機是燒各個國家的錢。這也是楊教授要反對的原因之一。

然後,從軟體角度分析不適宜建造的理由:

第一、人才問題:

目前高能物理的尖端科學人才分布於全世界各國,歐洲對撞機的研究,我國也有60多名研究專家參與,因此要集中全世界的科學家是必須且很難做到的。

如果我們的對撞機性能比歐洲差,世界上的科研人員是不會來參與的,如果性能更好,才可能聚集世界級的一流科學家,而不聚集一流的科學家參與,每次啟動對撞機,從啟動技術、觀察記錄、數據分析、歸納和匯總,這絕不是一個國家的科技人才能獨立完成的。

第二、理論成果問題:

目前,對於如此大型的科學研究,理論成果的取得絕不是一個人,一個國家能力所及,而且這些理論成果是共享的,即使有大的成就,能獲得諾貝爾獎,往往是發給頂尖級的科學家。

因為數據匯總和分析的最後環節,一定會落在頂尖級的科學家手上,只有他們才更有能力和權威,而這方面我國是欠缺的。

第三、研究對象問題:

強子對撞機的研究已近百年,經歷無數次的實驗和研究,已經接近尾聲,標準模型都已經建成,餘下的研究任務就是驗證標準模型和幾個猜想,如希格斯粒子的猜想、宇宙爆炸論假說等。這種研究無成果的風險是很高的。

總之,無論是從硬體角度談錢,還是從軟體角度論成果,楊教授都是旗幟鮮明去反對,這就是原因。

這種前沿科學研究本來就是世界性的,成果是共享的,不必要哪一個國家去花錢硬撐,更何況從軟體的角度看,沒有那個單一國家能硬撐。

所以,楊振寧教授反對我國建造大型強子對撞機是理智的,是應該支持和贊成的。

還有,從實驗和理論知道:超大強子對撞機把亞粒子碰碎以後,粉碎的粒子不是簡單的粒子分解,這完全不同於兩輛高速的汽車碰撞分解為零件。

粒子分解具有以下幾個特點:

第一,分解成的細小粒子絕大部分壽命很短,轉瞬即逝,很難記錄和捕捉,如夸克子。

第二、粉碎的粒子在對撞機中會快速的重新組合形成新的粒子,這種粒子根本就不是原來的原子內結構,而且同樣是壽命很短,轉瞬即逝,很難記錄和捕捉,這給判斷是原粒子的組成粒子還是新組合粒子帶來困擾。

第三、對撞機中重新組合形成的新粒子,很難重複出現,每一次對撞,分解或產生何種粒子是無法預測和複製的,具有概率性,而粒子轉瞬即逝的特性,使得每一次對撞,很難有檢測性、重複性的研究對象,所以極難有突破性的成果。

第四、對撞機中重新組合形成的新粒子,很多都是隨機性組合粒子,是在宇宙外環境裡無法存活、或在宇宙中幾乎不存在的瞬間粒子,對研究實體粒子並沒有實質性的意義。

這是從理論角度分析,我國不適宜修建大型強子對撞機的原因。

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    這個時候,有人提出我國也需要建造一個大型粒子對撞機,來研究探索微觀世界的奧秘。可是這樣的一個提議並沒有得到所有科學家的支持,有不少的科學家反對我國現在建造粒子對撞機,其中最具影響力的代表是楊振寧。相信很多朋友對於楊振寧都是有所了解的,他是一位非常著名的科學家,是當今世界上還「活著」的物理學家中,最受具權威性,最著名的物理學家了。
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    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。
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