2019年12月19日 星期四

CEPC 超級質子對撞機

CEPC 超級質子對撞機

精英的核心邏輯:擺脱規則路線的束縛!

科學是第一生產力。中國過去傳統觀念,太過強調實用,缺少探詢為什麼的認知,以致在近代科學發展上落後,早該是補課的時候了。

2012年7月4日,歐洲大型强子對撞機(LHC),以每秒千萬次撞擊的强度經年累月的撞擊後,LHC終於撞出了希格斯粒子。物理學在研究上取得重大突破。經過反覆驗證,歐洲的科學家發現,在某種情况下,中微子的速度超過了光速,在相對論的鐵幕上撕開了一裂口。這代表經典物理學的相對論倒塌,改寫了物理學的框架,極大的刺激了其他國家的物理學家。

除了希格斯粒子外,另外一個被寄予厚望的——超對撞粒子,根本就一無所獲。對撞的能級已經達到預測出現“超對撐粒子”能級的十倍以上,可不僅没有撞出超對稱粒子,反而發現原始預測参數的99.9%以上都是錯的。

但對於LHC而言,没有成果,就是最大的成果。直白說就是花錢買教訓。

一年之内,先是美國宣布在内華達州建造世界上最大的粒子加速器,接著中國也宣布要建造CEPC這個世界上最大的超級質子對撞機粒子加速器,随後俄羅斯與日本也加入進來,均宣布要建造世界上最大的粒子加速器。

王貽芳(中科院高能物理研究所 所長)為CEPC报出的預算是:一期400億人民幣,二期1000億人民幣(楊振寧預估的數字是200億美元,出入不大) ,目前僅考慮第一期。

CEPC項目由中國科學院高能物理研究於2012年提出,七年之間,爭議一刻未曾停止。最頂级的華人科學家杨振宁、丘成桐、丁肇中,全部針對這個項目多次發生論辯。2016年,楊振寧更是發文《中國今天不宜建造超大對撞機》,連發七劍,劍劍直指CEPC心臟。新一輪高潮來自於2019年12月,一篇《楊振寧的最後一戰》:

“七十年來,高能物理的大成就對人類生活有没有好處呢?没有。假如超大對撞機能實現,而且假設其真正成功的將高能物理推進一大步,對人類生活有没有切實的好處呢?短中期不會有,三十年,五十年内不會有。”這是楊振寧的原話,一字一句就像是冬天的鋼鐵,冷的能敲出聲響。

400億多不多、值不值得花 ?  400億只是修100多公里高鐵的錢,這點錢國家完全拿得出來!當然也可以反向質問:有這錢,去給為偏遠地區修路,為農村纳入醫保,為大學更換教學設備...,很難說出來哪個更正確,更重要。所以我們無法以“值或是不值”的視角去評價CEPC的建設。

反對的人認為錢花的不該。支持的人認為該事很有意義。恰當的類比對象,應該是攀登珠峰。

為什麼要攀登珠峰?最著名却又“最無用”的是英國人馬洛里的那句話:因為山在那裡(Because it is there!)為了到達“那裡”,自上世纪二十年代起,已經有395名登山者的屍體被永遠埋在珠峰的愛皑白雪下。所有人踏上登山之路的動機,本質上都是馬洛里那句話。

張曉風有一句話:生命是一桩太好的東西,好到你無論選擇什麼方式度過,都像是一種浪費。把這句話的主語換成“錢”,也依舊合適。

而物理學家的珠峰,就在大型對撞機的粒子裡藏著。

高能物理學目前的成果短期内没有意義,但我们絕不能否定物理學求知與科研本身的意義。高能物理學跑的很快,跑到了難以突破的瓶頸,但這却不能成為我們不讓它前行的理由。這是科學的態度,科學不能只著眼實用,這就重回到中國傳統對科學的局限理解。

公眾無法理解高能物理學往前邁進一步有什麼意義,亦如普通人無法理解冒險家付出生命的代價去登山是為了什麼。但無論我們理解與否,那都是他們畢生為之追逐的生命意意。

大型對撞機的成果,在短期内用不上。

這是高能物理學派“缄默的共識”,即便是王貽芳也從未針對“成果短期無用”這一點給出正面回應。但王貽芳一直在强調項目的“溢出效應”,即項目可以對更多的領域輻射和赋能,即產生預期之外收益。

支持建設超大粒子對撞機的另一個代言人丘成桐也表示:項目建成后,至少有五六千名一流物理學家會為了做實驗舉家遷往中國定居。幾千個智慧的頭腦匯聚於此,會自動產生很多重要的,超越物理領域的技術和學問。頗有“但行好事,莫问前程”的味道。

兩個人都認為,“摳摳搜搜”的LHC無法滿足高能物理學者的需求,大家想要出成果,必須依賴更大更强的CEPC。所以只要是CEPC這個戲台子搭好了,甭管來唱戲的唱的是哪一齣,那都是個頂個的精彩!

有了梧桐樹,自來金鳳凰。

随便試想一下,五六千個頂級物理學家在相當長的時間内匯集在中國,歐洲核子研究中心的大牛們頻繁往返中歐,受聘於國内的大學後,將為多少學子打開赴歐頂级名校的學習大門。幾千位科學家的思維碰撞,將為中國帶來什麼樣的成果,這太讓人期待而激動了。

物理學需要的是CEPC的成果,中國需要的是CEPC本身。

王貽芳在公開採訪中說了一段話:中國究竟是要做一個二流國家還是要做一個一流國家,要做二流國家,去他處做没問題,省錢。但是要做一個一流國家,對不起,不可以這樣。

這不是無限上綱的政治绑架。的確,超大型的對僮機當然不是成為一流國家的充要調件。“敢維天下先、老子就是要幹”,這種捨我其誰的霸氣,才是成為一流國家的充要調件。

過去我們一直扮演著“追趕者”的形象,而做追趕者的調件是,我們的前方要有人。但現在,越來越多的領域我們已經進入或者即將進入“無人區”,不僅没有前人告訴我們應該怎麼搞。身後還有一大群人眼巴巴的看我們準備怎麼搞。CEPC就是這樣一個情况的真實寫照。還能再觀望等待嗎 ?

當問題全面而深入的討論到這個程度上時,CEPC已經不再是二選一的客觀題,它變成一道開放性答案的主觀題。這一爭論,七年又耽誤了。

双方的理由都是充分且正當的,建或者是不建,均無不妥之處。物理學家眼中,CEPC是物理問題,社會公眾眼中,CEPC是錢的問題。而深入且長遠的來看,CEPC终究是政治問題。

因為基礎科學的範圍非常廣泛.主要集中在物理学領域,但是存在眾多分支,所以我們首先得搞清楚利害關系。然後還得以點帶面,確立一個能够實現的重大科研項目.確定了CEPC大型粒子對撞實驗室的項目,以此來帶動整個基礎科學的發展。

試圖以一個全世界最大的粒子對撞機實驗室的建立,來帶動整個基礎科學的進步,對美國實現彎道超車,這確實違背了基礎科學的基本發展方式,但是我們得換個角度來看。反對耗費天文資金建設粒子對撞機的,包括楊振寧教授在内,都在以普通科學發展的角度看待這個項目。

但2018年當政府再次把CEPC這個項目推到前台的時候,意味著CEPC已經不是單純的科研項目,它被帶上了政治的色彩,可以說是中美科技戰下被逼出的"困而知之",已經成了事關中國未來的重大命運抉擇,是中國在基礎科學領域的一次重大戰爭突圍。這無疑是一場科學領域的持久消耗戰。我們不能學美以緩慢的來發展基礎科學,那將永遠無法超越美國。

第二次世界大戰時,英國發明的雷達、美國發明的原子彈,都成為了決定勝敗的關鍵技術。即便在冷戰時期,美國在電子技術上取得的巨大成就,決定了在真空管技術上一意孤行的蘇連必江走向没落。無數歷史事實在說明著,科技如此重要.任何一個想要超越的大國,都得在前沿科技與基礎科技上投入全力。

對於非科研從業者而言,這是一個原理、成果、應用都非常遙遠的項目,假如不是媒體的報道,全國乃至全世界百分之99.99%以上的人,終其一生也不會和CEPC有任何關聯。

《莊子》中有一句話:一尺之棰,日取其半,萬世不竭。饒有深意。莊子提出的哲學問題,本質上是一個物理問題,直接指向一個困擾人類的永恒問題:世界上的所有物質最小的構成單位是什麼?大型粒子對撞機,就是所有高能物理學研究者開山破石的神兵利器。

粒子對撞機,就是打開原子内核的“手合刀”。最小的氫原子半徑是5.28*10-9m,一個氫原子和一粒芝麻比較,約等於一個排球和地球比較。想要打開這樣小的原子,只有一個辦法,那就是用同樣小的原子和它進行對撞,兩個原子對撞之後,才能將内核的東西“撞出來”。

但這需要一個前提,就是兩個原子之間的速度足够快,越快所具備的能量也就越大。只有撞擊的能量足够大,兩個原子才能粉身碎骨,我門才能從“碎片殘骸”中拿到足够多的有價值信息。

如何給粒子提供一個極高的速度,需要兩個條件,一個是提供力量,另一個條件就是,給粒子一條足够長的跑道。就像是超跑加速,馬力再强的跑車,也需要一段初始賽道把速度拉起來,賽道越長,加速就越充分。對撞機就是給原子提速的“加速炮筒”。炮筒越長,炮彈的速度就越大。

一個最直接的體現就是,物理學基礎課程已經幾十年没有更新了。新世紀大學生在大學物理課堂上學習的内容,和他們的爺爺奶奶當年學的内容,幾乎没什麼區别。目前物理學家的一切活動,乃至思維框架,仍被限制在100年前物理學革命時期所限定的量子力學和相對論框架之内。

因為自愛因斯坦時代後,物理學的宏大結構和底層根基已經全部完成,剩下的工作都是在主體框架上添磚加瓦而已。謔稱物理學已死 !? 這就像說歷史終結的福山,沒幾天就迅速被打臉。誰來打物理學"謔稱者"的臉 ?

封閉在一間密室中的人,翻遍所有角落仍然找不到鑰匙後,就會歇斯底里的開始撞門。躁動著、咆哮著、嘶吼著,無論能不能把門撞出一條縫隙,大家都必需這麼做。因維没有人甘心在黑暗中沉寂下去。大型粒子對撞機,就是所有高能物理學研究者開山破石的神兵利器。

王貽芳(中科院高能物理研究所 所長)針對大型對撞機項目多番奔走,還有向公眾科普,反復强调解釋的事情實際上就是一句話:只有對撞機足够大,才有機會撞出更新的、更小的、更有價值的粒子。没有大型對撞機,一定無法取得突破;有了大型對撞機,也不一定能取得突破。

從某種意義上來說,建大型對撞機,先不問可能效益,為科學而科學,是一場悲壯而無奈的豪賭,為過去的基礎科學補課。想賭赢,看上去唯一的方法就是賭注够大。這樣的例子還有核聚變,道理相通。

https://www.youtube.com/watch?v=1lpMABGFLuU  

楊振寧為啥反對中國建設大型粒子對撞機?粒子加速器有什麽用?

https://www.youtube.com/watch?v=W35Aahf883Q 

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