楊振寧公開反對,美國也放棄建造,中國為什麼堅持建大型對撞機?

2021-01-12 騰訊網

儘管CEPC的建設已經提上了日程,但大型對撞機的討論熱度一直都不減!從上世紀七十年代開始,楊振寧反對建設大型對撞機的態度一直都沒有改變過,1990年代美國下馬了SSC(超導超級對撞機),世界輿論一片譁然,而此時中國上馬大型對撞機的建設,直接引發了大討論!

對撞機是幹嘛的?

盧瑟福用α粒子散射發現了原子核,此後又發現了質子!α粒子是兩個質子和兩個中子構成的氦核,它高速撞擊下原子核會被撞出一些東西,科學家觀測這個撞出來物質特徵即可知道物質內部的秘密。

後來科學家發現自然狀態下衰變的α粒子已經不夠用了,因此發明了加速器,在磁場的約束下,電場將帶正電的質子加速到極高的速度撞擊原子核,開啟了高能粒子物理的大發現,物理學家蓋爾曼也因此發現了夸克的存在,到上世紀六七十年代為止,這個高能粒子物理的黃金年代裡,基本已經將標準粒子模型的空格一個個填上了,後續在建設的更大的對撞機,則是驗證標準粒子模型中提出的各種假設!比如LHC在2013年驗證了上帝粒子:希格斯玻色子的存在!

2012年9月,高能所提出建設CEPC-SppC,這是一個比任何一個對撞機規模都要龐大的CEPC-SppC,它的能量是LHC的7倍,直徑達到了50-70千米,造價超過300億人民幣!

為什麼楊振寧要反對建設大型對撞機?

對撞機確實非常好,對於微觀世界的發現,沒有對撞機寸步難行,但它的建設費用極高,沒有經濟實力是萬萬不可的,所以上世紀七十年代要建設對撞機時,楊振寧斬釘截鐵的表示反對,認為造一個落後西方十年的對撞機不如將錢投入基礎建設,而這個策略也成功了,此後的基礎科研項目得到了大力發展,為後期863計劃展開奠定了堅實的基礎。

我們現在有錢了,為什麼還不建設?

一直以來楊振寧對建設對撞機就表示明確反對,但從七十年代到二十一世紀,理由卻不一樣:

「The party is over.」

盛宴已過,高能粒子物理的黃金時代已經過了,這是楊振寧在2019年4月29日國科大禮堂發表演講時候給出的中心思想,其實這句話楊振寧在八十年代的時候就已經說過了,高能粒子物理的黃金時間已過!

國科大禮堂的提問學生

粒子物理的大框架早已經搭建完畢,比如對稱性,拉氏量,路徑積分,規範場,重整化,自發對稱性破缺,有效場論等等都已經非常成熟,要做出大成績,沒有突破性的理論支持是不可能的,當然也並不是說粒子物理已經走到盡頭,還有如超對稱 ,磁單極子等拓撲相關的概念,馬約拉納費米子,額外維等仍然是一片空白。

但在粒子物理的黃金年代裡,幾年甚至幾個月就能產生一個世界級的發現!但到了現在這個後粒子物理時代,想要出成績,只有不斷的砸錢,比如LHC的造價高達700億人民幣,它在2013年發現的希格斯玻色子確實非常重要,但整體而言,不如六十年代一個小小的加速器成績來得更大。

因此楊振寧認為,再往下走,投入的是100%的資金,回報的可能連1%都不到!而且楊老認為,當前研究粒子物理的頂尖人才都在歐美,我們那麼大一個工程,可能還要請人來研究,為人做嫁衣?

另外從美國SSC加速器和歐洲LHC加速器建設經驗來看,資金超標3-4倍是常態,甚至5-10倍也不意外,CEPC早期造價估算200人民幣,的那實際耗資很可能超過1000億,這是一個無底洞!

支持者又是什麼理由?

王貽芳簡介

中國高能物理界的領軍人物,他在大亞灣發現了第三種中微子振蕩方式,大亞灣中微子實驗成果入選《科學》年度十大突破,發現前兩種中微子振蕩方式的科學家都已經獲得了諾貝爾獎,因此王貽芳也是全球物理學界未來幾十年裡最有可能獲得諾貝爾獎的科學家之一。

支持建設的理由

無疑王貽芳的理由也十分充分,比如楊振寧認為的盛宴已過王貽芳就表示不同意,他認為目前的粒子物理標準模型只是一個在低能情形下的有效理論,需要繼續發展更深層次的理論,需要高能加速器來支持,因為更深層次的物理發現會在希格斯粒子的更精確測量下露出蛛絲馬跡!

CEPC還能測量希格斯粒子的自耦合,確定希格斯場參與的真空相變的形式,這對宇宙的早期演化具有重要意義。如果發現新的希格斯粒子耦合形式、新的伴隨粒子、非點結構的希格斯粒子,或其它與標準模型的偏差,還需進行第二階段,建造大型質子對撞機,前途一片光明!

並且CEPC的建設可以加大的加速基礎建設,比如低溫領域,超導設備建設等等,這些工程又帶動另一波基礎建設,這是一項良性循環,根本不存在擠佔經費、資金不足等現象,反而會反哺各項基礎研究,中國的科研基礎得以進一步提高。

高能加速器到底該不該建?

粒子物理到底到沒到盡頭,除了王貽芳和楊振寧高談闊論外,其實絕大部分人都沒有發言權,畢竟這未來的事情誰都不知道,只從某個方面做個簡單分析!

低溫工程領域

CEPC的規模極大,會有超級體量的基礎建設工程投入,無疑這確實會增加GDP,促進經濟發展,但CEPC的國產化率到底又幾何?特別是在CEPC高端超導領域,技術層面上大部分還是國外壟斷,還有外圍的如真空泵、高斯儀、檢漏儀也同樣要依靠國外進口!

而且我們也難以通過進口設備獲得技術,國內這方面技術沒發展起來,卻讓國外廠商撿了個大便宜,會造成牆裡開花牆外香的結果。但CEPC的建設同樣也會促進國內低溫工程的發展,在航天技術水平和醫療行業(核磁共振等)及交通行業(磁懸浮)都會長足的發展。

資金投入與科研經費比例

據王貽芳院士的費用評估,大約需要360億人民幣,而據LHC和SSC的經驗,很可能超過1000億,但2016年中國基礎科研經費總投入不過822億人民幣,準確的說高能粒子物理只是基礎科研發展的一個小分支,為什麼要耗去幾乎所有的費用來照顧這個方向?

粒子物理實驗發展路線圖

但無論雙方的意見如何,CEPC的建設已經提上日程,如果不出意外的話十幾年後我們將能看到CEPC的結果,當然只是結果,因為能不能出成果那是另一回事,也許能出,也許會像LHC那樣因為各種問題修修補補好多年才開始運行,所以各位要有一些耐心!

路還很長,咱走著瞧!

相關焦點

  • 楊振寧公開反對,美國也曾放棄建造,中國為啥要堅持建大型對撞機
    對於高能物理學而言,大型強子對撞機是一臺關鍵的設備。大型強子對撞機可以用來研究許多微觀粒子的由來,進一步使人類了解這個宇宙的由來。因此,在許多關於高能物理的研究中,大型強子對撞機是不可或缺的一部分。目前,世界最大的高能物理研究所是歐洲的核子中心,它擁有世界上規模最大的大型強子對撞機,位於瑞士與法國的交界地區。
  • 楊振寧公開反對,美國也放棄建造,中國為啥要堅持建大型對撞機?
    如果你看過美劇《生活大爆炸》,你可能對大型強子對撞機有一些了解,他是為高能物理學研究來建造的,目前在瑞士日內瓦近郊,是迄今為止人類建造的最大對撞型粒子加速器。編輯我國現在經濟發展很快,在科技方面距離發達國家還有很長的距離,所以在某些領域我們還是想要領先一籌,而在高能物理領域最受關注的科研設備就是大型強子對撞機。我國確實在規劃建造一個新的對撞機,但是作為高能物理界代表的楊振寧,卻公開聲稱我國不適合建造大型強子對撞機。
  • 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。
  • 楊振寧為什麼極力反對中國建造大型粒子對撞機?
    我們還是先來了解一下楊振寧教授,楊振寧,1922年10月1日生於安徽省合肥市,世界著名物理學家,現任香港中文大學講座教授、清華大學教授、美國紐約州立大學石溪分校榮休教授、中國科學院院士、美國國家科學院院士、臺北中央研究院院士、香港科學院名譽院士、俄羅斯科學院院士、英國皇家學會會員,1957年獲諾貝爾物理學獎。
  • 楊振寧為什麼數次反對中國建造大型加速器?聽完他的分析恍然大悟
    可是這樣的一個大型項目卻遭到了著名物理學家楊振寧的反對,發文《中國今天不宜建造超大對撞機》,事實上,物理學家楊振寧已經不是第一次反對我國建造大型粒子加速器,早在1972年的時候,楊振寧回國訪問的時候,知道我國正打算建造大型粒子加速器,當時楊振寧就提出了反對意見。
  • 楊振寧為什麼寧願和中科院有分歧,也一定要反對中國建大型對撞機
    我國中科院的人認為部分稀有粒子可以通過大型對撞機來獲得,同時藉由大型對撞機我國物理領域可以探索到包括美國在內的一些國家所未曾涉及的領域,由此達到先人一步的效果。然而對此楊振寧卻是堅堅定定的潑了一盆冷水,斷然發表意見大型對撞機必不能建造。那麼楊振寧為什麼寧願和中科院有分歧,也一定要反對中國建大型對撞機?
  • 楊振寧為什麼在時隔四十年之後,第二次反對中國建造超級對撞機?
    但楊振寧作為高能粒子物理界的頂尖科學家,曾經兩次反對中國建高能加速器,但楊振寧並非是拆中國基礎科學的臺,反而在科學事業的發展上大大推進了一把,我們分別從時間先後順序上來說明下!楊振寧第二次反對高能加速器建設2016年9月4日,楊振寧在《知識分子》上刊發了文章《中國今天不宜建造超大對撞機》,猶如可以重磅炸彈,丟在了正在如火如荼展開與準備建設的中國版的強子對撞機「CEPC」和升級版的"SPPC"的大討論中,兩天後的中科院高能物理研究所所長王貽芳發表了《建造大型對撞機正當其時》一文,列舉了反駁楊振寧的反對建造的七個觀點,針鋒相對
  • 楊振寧為何反對中國建造大型對撞機:2億元太浪費
    在這一領域,中國也在規劃建造一個新的對撞機。據高能物理研究所的資料,這個新的對撞機的周長將達到52公裡,目前正在加緊建造當中。預計該強子對撞機將耗資30億美元。然而在一些科學家的眼裡,中國是不是應該建造大型強子對撞機,依然是個爭議話題,尤其以楊振寧為代表,他曾公開發表文章稱,中國不適合建造大型強子對撞機。究竟是什麼原因,讓楊振寧有了這樣的看法呢?
  • 楊振寧:中國燒錢建大型對撞機,其實是為他國做嫁衣!
    楊振寧:中國燒錢建大型對撞機,其實是為他國做嫁衣!中國的科學研究長期落後於西方,雖然建國後我們做了很大努力,也出了不少成果,但是我們跟西方的差距依然很大。在高能物理學領域,也不例外,我們依然跟在西方的後面。
  • 為什麼楊振寧要反對我國建造大型粒子對撞機?原來是時機未到
    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。
  • 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。
  • 97歲楊振寧的最後一戰,「阻止」中國耗資千億建造超大對撞機
    在過去六十多年裡,美國、西歐等發達國家紛紛斥巨資不斷建造各種大型加速器,進行物理研究。對撞機通過進行粒子的捕捉和研究,使人類對物質結構的認識有了巨大的發展,推動了交叉科學研究的發展。諾貝爾物理學獎方面30%與加速器直接相關,諾貝爾化學獎方面多個獎項也得益於加速器設施。
  • 楊振寧為何反對我國建造大型粒子對撞機,原因有兩個
    對撞機在高能粒子物理-凝聚態-粒子天體物理方面有很重要的建造意義。大型粒子對撞機擁有改變現有物理格局的能力,在世界上,誰先掌握大型粒子對撞機的核心技術,誰就能在核物理學保持絕對領先的優勢。據報導稱,美國將投資26億美元建造大型粒子對撞機。
  • 楊振寧堅持反對中國建造高能加速器的歷史原因
    本文發布於2018年7月1日原標題:楊振寧堅持反對中國建造高能加速器的歷史原因 | 科學春秋編者按:中國是否應該建造大型對撞機?自2012年項目發起,爭議從未平息。2016年9月4日,知名華裔物理學家楊振寧先生在《知識分子》發表文章,稱「中國今天不宜建造超大對撞機」,將這一科學界內部的討論擴大到公眾範圍,其中不乏對楊振寧的誤解。實際上,上個世紀70年代,楊振寧第二次回國期間與中國科學界座談交流,就激烈反對中國建造高能加速器,其背後的歷史原因究竟是什麼?
  • 美國將打造大型對撞機,中國要不要跟進?楊振寧給出了自己看法
    近日美國能源部對外宣稱,預計投資26億美元,美國將在布魯克海文國家實驗室開始打造大型電子—離子對撞機,在未來數十年內佔據核物理國家的領先地位。但是由於資金等一系列因素,美國的高能對撞機項目在1992年正式宣告結束。相關人士對此表示美國此後在高能物理上一蹶不振,也有其放棄了高能對撞機建設的原因。而歐洲物理界則是憑藉著大型強子對撞機,在高能物理舞臺上獲得了舉足輕重的地位。但是遺憾的是歐洲大型強子對撞機繼希格斯玻色子後並沒有其他顯著成就,而這也是楊振寧院士反對CEPC項目建設的原因之一。
  • 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
    中國要崛起,就需要後發趕超,超宏觀方面已經差不多追上了,至於超微觀方面,中國正準備起步追趕,所以才有中國要不要建造大型強子對撞機這個問題?這個問題一經提出,支持者和反對者就打成一片。以楊振寧老先生為代表的反對方認為,大型強子對撞機需要大量的金錢,而且還非常危險,中國也缺乏這方面的人才,最主要的還是現在的大型強子對撞機已經很難有什麼成果了,反對方的觀點鮮明,中國建造大型強子對撞機的結果,就是花費大量的人力物力,承擔巨大的風險,最終一無所獲,所以堅決反對。
  • 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?
    簡單來講,大型強子對撞機主要是用來發現新的粒子,研究物質的內在屬性。目前對撞機已經發現了希格斯粒子希格斯玻色子的存在,這也就是我們常說的上帝粒子。為什麼要去發現新的粒子並研究物質的內在屬性呢?當然是為了揭開宇宙的終極奧秘。
  • 王貽芳與楊振寧之爭:中國該不該花360億建大型對撞機
    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
  • 楊振寧:中國今天不宜建造超大對撞機
    來源:楊振寧教授編者按:本文首發於2016年9月4日 原標題:楊振寧:中國今天不宜建造超大對撞機 | 獨家2012年至今,中國科學界,特別是物理學界,激烈爭議一個百億甚至可能上千億人民幣的大型項目。● ● ●中國今天不宜建造超大對撞機楊振寧 8月29日微信公眾號《老顧談幾何》中有一篇文章,題目是《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》,講到他(丘)贊成中國建造超大對撞機,而我(楊)反對,他難相信。