科普一下,中国应该建新一代巨型对撞机吗?

作者:张轩中来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-09-01

这事情需要好好讨论。

  最近,一篇名为《 丘成桐:关于中国建设高能对撞机的意见并回复媒体的问题》发表在蝌蚪五线谱网站后,引起了很多人的关注。

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  作为这篇文章的编辑以及一个专访过丘成桐先生的科普作家,其实我也想谈一下这个问题。因为我个人人微言轻,相信所谈的东西不会影响大家的判断,所以就准备放开了谈,主要目的呢?当然还是为了科普,站在科学家与老百姓之间给大家说说。    

  还没等我写好这个文章,观察者网就刊登了《 中国要不要建设下一代高能对撞机》的辩论性文章,把丘成桐先生与王孟源先生的观点都亮出来了,引起了广泛的讨论。

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  下面,让我们稍微整理一下思维,开始吧。

  首先是关于上面两文章中涉及到学历与出身的讨论。这个是可以说的,但不是问题的关键。这两位先生都与哈佛大学有关系,一个是哈佛的教授,一个是哈佛毕业的,本身都是非常高端的人才——有不服气的可以去哈佛教书,也可以去哈佛读书试试。

  正如清华学霸这个集合里还分学霸与学渣一样,哈佛这个集合里也是一样的,但这真的不是问题的关键。

  接着就是谈问题的关键。在我看来,这个问题的关键其实在于:如果中国花大钱建设新一代巨型对撞机,那么真的会在物理上会有所突破吗?

  这里有两大关键词,“花大钱”与“物理上有所突破”。

  先来看看,要花多少钱?

  据中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士介绍,这将是一个国际合作的项目,如果实行,希望是中国拥有主导权。我们换个通俗的话来说,那就是“中国要控股”,股份肯定要超过50%。按照这个比例,中国纳税人出钱的话,大概300亿左右。(请大家看清楚,我写的是左右,单位是人民币!)

  那么,300亿人民币是什么概念?

  给大家看一张图,您就会明白的:

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  上面这个图片,就是杭绍台城际高铁规划,该项目就是要在浙江建设一条高铁。此高铁长度约270.8公里,新建线路全长约225.514公里,速度目标设计时速为350公里/小时,工程项目投资预估算总额约440.2亿元,争取于2017年底全线开工建设。

  这条高铁的投资是440亿(数据来自百度百科,可能不准),这个钱,与我们谈的中国版的巨型对撞机的投资在数量级上是差不多的。

  那么,问题来了,中国应该造这个高铁吗?

  当然应该造。

  因为高铁与老百姓的生活有关,可以提高老百姓的生活水平。

  那么, 巨型对撞机与老百姓的生活没关系?

  也有关系的!比如说现在我们用的互联网,就是当年欧洲核子中心的科学家发明的,当时发明它是为了传递加速器产生的数据。

  作为老百姓,一定要相信,大科学装置对科学是有推动作用的。再举一个例子,比如现在有一个叫 SKA的射电望远镜大科学项目(有上万个小望远镜组成的),如果建成,就产生巨大的数据,它每秒产生的数据流量比我们中国出国的互联网数据量还要大,所以,对 SKA大数据的处理,会促进中国的超级计算机天河2号等在技术上升级换代(这里只是举例)。那你说超级计算机重要不重要?超级计算机与老百姓的生活没有关系?所以不用发展超级计算机?当然不是,超级计算机至少可以做天气预报的计算吧,可以让我们出门不让雨给浇了。

  所以,从这个意义上来说, 巨型对撞机与老百姓的生活有关系,它会促进技术的发展的。

  那巨型对撞机会促进什么技术的发展?

  这种预言很难做,难道当时发展出欧洲核子中心的大型强子对撞机的人能预言互联网的产生吗?

  具体可以去看看丘成桐先生与人合著的那本书《从万里长城到巨型对撞机》,个人觉得那是一本很时髦的科普书,就算是不造对撞机,那书也是很有价值的,那书介绍了中国的科学现状以及其大时代背景,对了解物理学的现代发展很有好处。

  接下来说说,超弦理论与对撞机的关系。超弦理论界的人是不是统治了高能物理学术圈,这个问题说不清楚。我们也不准备谈人。

  我们只说说超对称理论是不是对的,需要不需要实验来检验这个问题。如果我们对比以前历史上的麦克尔逊-莫雷实验,他们当时要测光速相对于地球的运动会不会有变化,后来虽然没有测到什么结果,但却为爱因斯坦提出狭义相对论创造了契机。所以,如果中国版的巨型对撞机真造好了,即使没有测到超对称性,那也没关系啊,它可能会引起一个中国版的爱因斯坦的诞生。

  接着,我们来说说高能物理中有一个叫“渐近自由”的理论。这个理论描述的是夸克之间的相互作用,两个夸克就好像谈恋爱的情人,在一起会吵架,分开了会思念,这是很作的。对撞能量越高,则相当于你要把夸克分开,这做起来是很难的,这就好像想要把那对情人拆散,非常不容易。但是,在实际生活中我们可以看到,如果有隔壁老王,情人也是有可能会被拆开的。现在中国版的巨型对撞机也许就是那个“隔壁老王”——  因为物理学是一个实验学科,理论最美,也有意外。粒子物理的标准模型是肯定要改的了,具体怎么改,要看下一代的中微子实验,要看下一代巨型对撞机能撞出什么来。 

  最后,很多老百姓可能不太清楚,物理学是一个庞大的学科,里面有凝聚态物理与高能粒子物理等等的子学科,这些学科是不同的。每个学科的研究者都有可能会觉得自己的研究领域是值得研究的,同时会去争取研究经费,这一点是无可厚非的。因为没有钱是做不了研究的,但做研究不是为了钱啊。

  那么,是不是值得投入300亿左右的资金去建设一个巨型对撞机呢?本文作者认为,还是值得的,这就相当于从杭州到台州造了一条高铁,也相当于在中国办了一所大学(见丘先生的观点),是值得的。      

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