杨振宁则对建造CEPC持反对态度,他97岁时的“最后一战”,就是阻止中国耗资千亿造超大对撞机。
杨振宁教授认为,超大型粒子对撞机的重要性不言而喻,对于物理学以及整个世界的发展有着巨大的作用,但前提是要获得成功,然而粒子对撞机对撞产生新粒子本就是一个未知数,并不一定能获得成功,甚至可以说是希望渺茫,其产出无法得到保证。
实际上杨振宁教授不反对高能物理继续发展。他反对的是中国今天开始建造超大对撞机,原因如下:
(一)建造大对撞机美国有痛苦的经验: 1989 年美国开始建造当时世界最大对撞机,预算开始预估为30亿美元,后来数次增加,达到80亿美元,引起众多反对声音,以致1992 年国会痛苦地终止了此计划,白费了约30亿美元。这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。目前世界最大对撞机是CERN 的LHC。2012 年6000 位物理学家用此对撞机发现了Higgs 粒子,是粒子物理学的大贡献,验证了“标准模型”。LHC 的建造前后用了许多年,建造费加上探测器费等等加起来一共不少于100亿美元。高能所建议的超大对撞机预算不可能少于200亿美元。
(二)高能所倡议在中国建造超大对撞机,费用由许多国家分摊。可是其中中国的份额必极可观。今天全世界都惊叹中国GDP已跃居世界第二。可是中国仍然只是一个发展中国家,人均GDP还少于巴西,墨西哥或马来西亚,还有数亿农民与农民工,还有急待解决的环保问题,教育问题,医药健康问题,等等。建造超大对撞机,费用奇大,对解决这些燃眉问题不利,我认为目前不宜考虑。
(三)建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费,包括生命科学,凝聚态物理,天文物理,等等。
(四)为什么有不少高能物理学家积极赞成建造超大对撞机呢?原因如下:A.高能物理学是二战后的一个新兴领域,此领域七十年来有了辉煌的成就,验证了“标准模型”,使人类对物质世界中三种基本力量有了深入了解。可是还有两项大问题没有解决:甲)对剩下的第四种基本力量,引力,的深入了解还有基本困难。乙) 还没有能了解如何统一力量与质量。希望解决此二问题当然是所有物理学家的愿望。
B.有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”,从而为人类指出解决此二问题的方向。但是找超对称粒子已经有很多年了,完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。
(五)七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢?没有。假如高能所建议的超大对撞机能实现,而且真能成功地将高能物理学更推进一大步,对人类生活有没有实在好处呢?我认为短中期内不会有,三十年,五十年内不会有。而且我知道绝大多数物理学家都同意我的这个说法。
(六)中国建立高能所到今天已有三十多年。如何评价这三十多年的成就?今天世界重要高能物理学家中,中国占有率不到百分之一、二。建造超大对撞机,其设计,以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果能得到诺贝尔奖,获奖者会是中国人吗?
(七)不建超大对撞机,高能物理就完全没有前途了吗?不然。我认为至少有两个方向值得探索:A. 寻找新加速器原理。B.寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。
我们简单梳理一下,可以看到支持方和反对方的分歧主要是资金和人才两个方面:
一、资金:成本200亿美元以上
支持方:目前中国有这样的实力,不能错过占领科技革命的先机。
杨振宁:太贵了,中国还是发展中国家,有更多急待资金解决的问题。
二、人才
支持方:200亿美元可以让五六千名世界一流学者迁移到中国内工作和研究,推动中国成为世界科研中心。
杨振宁:省下200亿美元足够支撑五六千名中国学者在学术上冲击世界一流学者。
中国的CEPC建设项目,支持和反对双方就项目是否实施展开了多次争论,最终以由11位顶尖物理学家投票决定。结果是5人赞成,6人反对。而杨振宁一方最后凭借一票的优势获胜,这个项目也自此被搁浅下来。
现在我们看来,杨振宁是对的!
从美国2018年发动对华贸易战,在高端科技领域对中国进行了全面的封锁。超大型粒子对撞机即使立项建造,也可能会面临烂尾的可能。中国在高端的光刻机方面更需要巨额的资金投入研究,而且这个研究的成果可以产生的社会经济效益远远超过投入的资金。
有人说科学无国界,科学若是真的无国界,美国又何必在众多研究领域将我们完全封锁?因此与其投入大量的资金吸引外国人才,还不如将这笔费用用来吸引培养人才。归根结底来说,一个国家想要真正的强盛,最终还是离不开本国人才的贡献。
对于项目的成果,双方都认为项目出成果可能不大,就算出了成果,50年内无实际意义。
便是唯一的欧洲强子对撞机(LHC)也处于发展的十字路口,自2012年,欧洲核子研究中心发现希格斯玻色子之后,至今并未发现任何超出标准模型的粒子,这很大程度上让人感到失望和困惑,不得不对其进行大规模升级,大型强子对撞机落入一个比较尴尬的境地,如果不升级,那么始终在原地打转,对撞机就成了一个巨型玩具。
美国科学家们在大型对撞机的研发工作,最终也不了了之,而此前所花费的90亿美元,已是竹篮打水一场空。
中国停止建造大型对撞机,美国及时止损,欧洲取得极少的成果。相对巨额的资金投入,这个科研产出比实在太少了。
难道人类的基础科学已经被锁死了?
在《三体》这本科幻小说中,三体人向地球发射了两个智子,其目的就是为了锁住人类的基础科学,让人类的发展停滞。
叶文洁:它是一把锁。
审问者:锁?锁什么?
叶文洁:锁死人类的科学,在三体舰队到达前的四个半世纪,因为这两个质子的存在,人类的科学将不可能有任何重大进展。据传伊文斯说过这样的话:两个质子到达地球之日,就是人类科学死亡之时。
而现实中的基础物理学自从上世纪初爱因斯坦相对论和量子力学后,似乎也已经停滞了。
这张照片是1927年第5次索尔维会议时参加大会的物理学家合影,照片中的人物估计怎么也能撑起当今物理学界的半壁江山了,但此后近百年里却鲜有人能够再提出过如上世纪上半叶那那样颠覆性的理论了。
当然说人类的基础科学已经被锁死确实有点为人耸听,但是当今物理基础研究确实碰到了瓶颈。
德国理论物理学家萨拜因.霍森菲尔德曾表示,现今的物理基础研究就是一潭死水,一个又一个花费不菲的研究实验,得到的却是一个又一个毫无意义的结果或结论。
虽然某些实验结果可能会成为轰动科学界的大新闻,但科学家们还是只能在黑暗中摸索前行,他们根本不知道物理学的方向和希望在哪里。
许多科学家的想法都是这样,杨振宁就曾在上个世纪八十年代也说过:“The party is over”。
他所说的“party”指的就是高能物理的盛宴。高能物理的停滞,意味着基础物理的停滞,而基础物理是人类发展的前提,所有的技术发展都离不开它的发展。
“大型对撞机的高能物理盛宴已过。”而中国的物理学,又该向着什么方向行进?
即使是应用科学,我们的计算机、生物科技、能源科技、航天科技,用的都是几十年前的研究成果,理论上并没有太大的突破。
1903年12月17日,美国人莱特兄弟发明第一架飞机。
1930年,贝尔实验室造出了第一部的移动通讯电话。
1946年2月14日,世界上第一台电子计算机(ENIAC )。
1951年,美国建成世界上第一座实验性核裂变电站。71年过去了,可控核聚变尚处于实验阶段。
1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造卫星。
1969年7月16日,土星5号火箭运载阿波罗11号飞船登陆月球。
1969年,互联网诞生(美国军方的阿帕网)。
实际上这只是科技应用的高度繁荣,而不是科学理论的长足发展。
但今天的基础物理学之所以没有突破,也许是因为科学家们还没摸到相对论和量子力学的极限。只有达到极限,发现相对论和量子力学的局限性后,新的爱因斯坦才会带着新的理论出现,就像当年牛顿物理学在强引力和近光速运动状态下失效,然后引来爱因斯坦一样。
--《三体》科幻与现实第四篇,连载中。