最近,一篇題為「楊振寧的最後一戰」的文章廣為傳播,人們再次聚焦中國是否應該百億/千億投入建造超級對撞機。《知識分子》是全世界唯一為爭論雙方都提供過理性辯論的平臺。楊振寧先生和王貽芳教授等代表科學家都在《知識分子》闡述過理由。新出現的網紅文章再度引起科學界甚至科學界之外發生激烈爭議,其爭議程度對超級對撞機的辯論。《知識分子》在此發表收集到的一些評論。2012年至今,中國科學界,特別是物理學界,激烈爭議超級對撞機項目(環形正負電子對撞機,CEPC)。它由中國科學院高能物理研究所提出,科學家代表為高能所所長、中國科學院院士王貽芳。得到海內外高能物理學界較多支持。但科學界,包括物理學界,都有不同意見。
美國佛羅裡達州立大學教授楊昆:
超對稱在某種程度上可以在凝聚態中實現,清華大學的姚宏教授在這方面最近有不少文章,我和復旦大學的虞躍教授也曾做過一些早期的工作。可以說超對稱和超弦方面的研究為凝聚態物理提供了新思路,並促進了學科間的交流。
南方科技大學物理系教授李淼:
我不支持超弦理論甚至不支持任何量子引力理論已經很多年了,不等於我認為弦論是錯的,我在南科大教授名錄裡的介紹自己的專業第一個還是超弦,第三才是宇宙學。人們研究量子引力理論的時間有五十年了,五十年來這個市場的行情大抵如大A股,一直在三千點之下偶爾會衝到五千點。這種情況估計會持續幾百年。
南京大學物理學院教授張雷:
這種標題的文章我向來不看,但看到有幾位圈友都轉了,覺得自己有責任說一下。
首先聲明,講事實,講道理的前提下,對科學或社會問題討論暢所欲言,是好事。我這裡只挑我認為幾個邏輯或者與事實不符的地方。
文章在約十分之一處黑體稱:「CEPC周長100公裡,需要佔下北京五環那麼大的地。」 其實,對撞機要在地下100米甚至更深,只在幾個出口佔地,就像北京二號線一樣沒有把故宮和廣場給佔了一樣。請參考CERN的周長27公裡LHC。
楊先生說高能物理 「party is over」 不是今年才說的,是四十年前說的。如果你認為從80年代到現在高能物理對於人類認識自然所取得的成就沒有意義的話,我只能說每個人的價值取向不同。
此外,文章一直拿弦論說CEPC的事情,滿滿的陰謀論感。我參加CEPC研討會和報告不下十次,包括閱讀概念設計報告,CEPC從未將弦論、超對稱或某一個特定理論作為主要研究目標。
文中對丁肇中、Maiani 很多未證實(或無法證實)的話加粗加黑,以及對發改委評委表決內幕如此之清楚(評委背景,投了什麼票)。我很懷疑作者描述的真實性。
前一陣子講 「李政道和楊振寧恩怨」 的文章,其中稍微想想就知道,有些事情就連當事人本身都無法說清楚,而作者侃侃而談,簡直似乎比任何人都清楚,很難認為是真實的。
這種自媒體文章最近也見多了,把幾篇老文章東抄西拼,加上典型電視劇的情結,配上吸引眼球的標題。這些寫手收穫的流量和利益不用多談,讀者如果丟掉了理性批判,那確實可悲。
戴瑾,曾從事弦論和高能物理研究工作:
醋醋的文章把一場科學爭論寫得像宮鬥劇。宮鬥劇有娛樂性,這應該是這篇文章轉發量比較高的原因。但一碼歸一碼,在科學上,這篇文章完全搞錯了。
弦論、超對稱,和超級加速器是三個非常不同的概念,CEPC超級加速器不但和驗證弦論一點兒關係都沒有,也不是用來驗證超對稱理論的,它是用來精確測量希格斯粒子的物理性質的。因為剛好有幾個弦論物理學家對這個加速器比較熱心,就硬是通過超對稱,把三個東西綁在一塊,那是宮鬥劇的分析方法。
超對稱這個詞雖然很酷,對於行業外人士,很難解釋清楚。量子物理中的對稱性是很重要的概念,每一種對稱性都對應著一些重要的物理現象。自然界的基本粒子有兩大類:像光子、希格斯粒子那樣自旋是整數的玻色子,和像電子那樣自旋為半整數的費米子。超對稱理論預測每一個玻色子粒子都有一個費米子超對稱夥伴,反之亦然。比如對於光子就應該有一個自旋1/2的光微子,和光子一樣參與電磁相互作用,兩個粒子除了自旋不同,性質完全一樣。但自然界明顯不是這樣的。於是還有一種叫對稱性破缺的理論,它預測當我們把粒子加速到一定能量去碰撞,我們就能發現這些超對稱粒子,並且觀察到這種對稱性。到底這個能量有多高,有不同的可能性。
弦論的基本觀點是基本粒子不是像一個點那樣的粒子,而是一根弦。這當然和超對稱性是兩個完全不同的概念。弦論本身不要求超對稱性,但超對稱的弦論,簡稱超弦,更有吸引力。比如說非超對稱弦論的世界裡,有引力子但沒有費米子,還是超對稱的弦論更像我們的世界。
因此,一般人只聽說過超弦這個詞,這個詞也更酷。儘管如此,把弦論和超對稱兩個完全不同的概念綁在一起,在科學上至少是非常不嚴謹的。如果自然界在弦論的能量上才有超對稱性,任何人類建造的加速器都無法驗證,這一點,讀過相關科普的人都會知道。
另一方面,希格斯粒子的理論中有一個技術性的困難,超對稱理論提供了一種解答。這一度是超對稱理論的重要根據。但這種可能性已經基本被現有的加速器排除了。這一點,業內人士都知道,在LHC沒有發現超對稱的情況下,再建一個新的加速器,發現它是一個極小概率的事件。
所以超對稱不是建CEPC的理由。
注意,希格斯的超對稱性和弦論的超對稱性是完全不同的東西。二者不光能量差別巨大,背後的物理原因也完全不一樣。並且,就算新的加速器發現了超對稱,也不能證明粒子就是一根弦;如果新的加速器進一步否定了希格斯能量級別的超對稱性,也不能排除自然界在弦論的能量上是超對稱的,更不能排除粒子是一根弦的可能性。
CEPC建設的原因,精確測量希格斯粒子的物理性質,說出來遠沒有超對稱和超弦那樣酷。
值不值得花300多億去做這件事,科學界有爭論,也不是所有做高能物理的人都支持,不做這個行業的都反對。這當然也不是一個純科學問題,社會公眾有權參與討論。但也不應該做低俗的推理和類比,比如把它跟三峽工程相提並論(我看到網上有文章這樣類比)。
二者的性質完全不同,三峽工程90年代初起步耗資1800億,今天的錢也不能和20年前的錢去做直接比較。CEPC的倡導者提出,如果在這個加速器上發現了新的現象,就再花1000多億建設一個更強的加速器進一步探索它。既然沒有超對稱,希格斯粒子的那個理論難題仍然存在,對它進行精密測量的時候發現新的現象,這種可能性當然存在。但這筆錢即使要花,也是2040年以後的事情,不能把20年以後的錢和20年以前的錢去對比。
還有,加速器是一個周長100公裡的環,只需要挖一條深深的隧道,整個加速器是在地下的。醋醋的文章,一開始就誤導讀者,好像加速器要把環內的整塊地都佔用,不是這樣的。
吳進遠,美國費米國家實驗室高級工程師:
這篇網紅文刷屏時,有的公號標題說中國高能物理大躍進,有的說三峽大壩。但我感覺十分失望,等了幾天,始終沒有見到用高鐵來與CEPC比較的。
CEPC的造價不是所謂「天量資金」,而是大約相當於200-300公裡的高鐵。這樣數量的高鐵對國家的價值是錦上添花,但CEPC這樣的大科學裝置對於國家的價值卻是雪中送炭的。
美國費米國家加速器實驗室的第一任主任是羅伯特·威爾遜,他最著名的一個論斷,是他在1969年4月答覆國會議員質詢時說過的一句話。當時議員們關心這個新的實驗室以及獲得的新知識對國家的安全有哪些幫助,羅伯特·威爾遜回答說,這是一個長期的,關乎國家榮耀,愛國主義的事。這些新知識並不能直接地保衛國家,但卻能「使之值得被保衛」。
CEPC的科學目標並不是所謂超弦教,而是作者也承認的精確測量希格斯粒子。
很多人包括這個作者鄙薄精確測量,可是科學史上太多的發現是精確測量帶來的。別的不說,要不是當年化學家們忍受著銨化合物帶來的滿實驗室的尿騷氣味,一遍遍精確測量和比較銨化合物分解氮氣與空氣氮氣重量的微小差異,人們要晚很多年才能發現氬氣。我們的鎢絲燈泡就會比現在更容易壞,我們留給子孫的鎢礦資源就會少很多。
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關於CEPC
環形正負電子對撞機(CEPC)是中國粒子物理學界發起建造Higgs粒子工廠和國際大科學裝置,其主要用於對希格斯粒子進行精確測量和探測新物理。第一階段將首先建設正負電子對撞機,第二階段進行質子對撞機的建設。
王貽芳在今年接受媒體採訪時表示,CEPC的隧道有100公裡長,第一階段建設預算約360億元。
2018年11月,CEPC團隊正式發布了概念設計報告,後進入設計優化和關鍵技術預研究階段。