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关于超大对撞机,美国物理“大牛”们怎么说

2016-9-24不详佚名

不久之前杨振宁、丘成桐、王贻芳关于中国是否应该建设超大对撞机的争论,影响已经超出了中国,引起了全球物理学界关注。现在看来,这已经不再仅仅是有关中国高能物理发展的一场争论,而是正发展为事关全球高能物理未来发展方向的一场大争论。

关于超大对撞机,美国物理“大牛”们怎么说

菲利普·安德森 在反铁磁性、高温超导等领域有重大贡献,1977年获得诺贝尔物理学奖,是美国SSC项目最有影响力的反对者。本报记者抱着试试看的态度,邀请他对这场争论做个点评,没想到93岁的老人家很快就通过电子邮件做了简短回应。

关于超大对撞机,美国物理“大牛”们怎么说

▲叶军 美国光学学会会士,美国物理学会会士,2011年当选为美国国家科学院士,成为极少数在改革开放后本科就读于中国大陆高校的美国国家科学院院士获得者。

关于超大对撞机,美国物理“大牛”们怎么说

▲韩涛 美国匹兹堡大学物理天文系教授,粒子物理-天体物理-宇宙学中心主任;美国物理学会会士;清华大学物理系千人讲席教授,长期从事高能物理理论和对撞机物理的研究,曾亲历美国SSC的兴衰。

关于超大对撞机,美国物理“大牛”们怎么说

▲戴维·格罗斯75岁,美国理论物理学家,2004年诺贝尔物理学奖得主。他去年曾在《华尔街日报》上发表《中国的科学大跃进》文章,力赞中国超大对撞机计划。此次,他还特意让人把回应译成中文,原文长近5000字。

应本报记者的邀请,两名美国诺贝尔物理学奖得主、两名美籍华人科学家共计四名物理“大牛”,分别从各自立场独家回应这场注定载入科学发展史册的大“对撞”,其中两人挺“撞”,两人反“撞”,为中国争论提供了美国视角。因篇幅原因,他们的观点刊登时略有删减。

安德森:代价过大

我已经认识、仰慕杨先生60年了,我同意他的意见。我认为,在许多年的踌躇后,我反对建设超大对撞机终究还是对的。我的直觉是粒子物理学家太执着于高能量对撞这个代价极大的单一研究方式,而忽略了其他重要的实验事实(比如暗能量、暗物质、丢失零点能量等问题)比追逐更高的能量还有意义。

叶军:不是非建不可

我个人认为,中国不应该建设能级超过大型强子对撞机的新型超大对撞机,至少现在不应该建。考虑到这样一个项目需要投入大量的时间、人力和费用,我们必须对社会给出一个非常有说服力的科学理由,才能做这件事。但我没有看到非建不可的理由。“标准模型”对物理世界的描述极其成功。不过,依然有一些突出的基本问题存在,可能需要超出“标准模型”的新物理才能解释。在没有确定性框架的情况下,科学界可以广泛投入,努力寻找新物理,这才是谨慎做法。比如,可在高精度测量方面投入,这可能会产生各种假设与新理论的线索,或为各种假设与新理论加以限制。现在我们根本不清楚建设能级提高10倍的下一代超大对撞机是否会产生突破。所以我认为,这场争论不仅仅是中国的争论,实际上也是全世界物理学界的争论。

韩涛:中国赶超世界绝好机遇

我1990年毕业时的博士论文题目就是:“大型对撞机中希格斯粒子的研究”。其后至今一直参与国际上高能物理的前沿研究,并经常参加国际上对未来高能物理的讨论。我完全同意王贻芳所长和丘成桐教授的见解,对杨振宁先生的评论不敢苟同。我认为中国参加并竞争来主导国际大科学项目,现在时机已经成熟,不应错失良机。

1993年10月,美国国会宣布终止SSC计划。1994年12月,欧洲核子研究中心(CERN)正式批准了大型强子对撞机(LHC)的建造,此后高能物理研究的中心从美国移到欧洲。LHC于2012年发现了希格斯粒子,解释了基本粒子的质量起源这一个古老问题,把人类对自然界的探索深入到了约10-9纳米的尺度。LHC带动了日内瓦周边的科学教育事业、工业的发展(发明万维网、超导体应用、低温技术应用、快速电子学),甚至城市建设(地铁公交网)。LHC没有成为“无底洞”,倒是一个“聚宝盆”。反观SSC所在地得克萨斯州的爱丽丝乡,20年来没什么起色,已建成的22.5公里的地下隧道被抛弃在那里无人问津。克林顿总统在签署终止SSC文件时明确指出,这将是美国科学界的严重损失。

今天,美国在高能物理的研究上,仍然提供了很大的投资,每年政府提供的研究经费约10亿美元,研究重点放在中微子实验和重味物理研究、暗物质及宇宙学的研究以及高能前沿的LHC,只是没有像大型对撞机那样的“旗舰”领头项目了。

自从上世纪90年代北京正负电子对撞机运行以来,中国的实验高能物理研究从无到有,已经达到了举世瞻目的高度。有很多科研成果为国际所认可,并获得国际奖项。中国新一代的高能物理学家有知识、有勇气来承担大型国际项目,这是前所未有的。我相信,大型对撞机的第一步希格斯工厂以及下一步更高能区的大型强子对撞机是会建造的,中国不建,别国也会的,不是有人在“忽悠”中国。

重要的是,我们只有一个时间不长的机会:美国还没有恢复状态;欧洲CERN忙于全力运行LHC,十年内腾不出手准备下一代的大型对撞机。时间上看,这是中国的高能物理研究赶超世界的绝好机遇,机不可失,时不再来。中国抢先建造希格斯工厂,就会使我们成为国际研究中心,领导高能物理研究20年甚至更长。这种国际领先的状态,中国是从来没有过的!

格罗斯:若中国重复美国弃建错误,将是一场悲剧

杨振宁教授是上世纪物理学的伟人之一,他最近表示反对在中国建设超大对撞机,我对此完全不能认同。

首先,我要说的是,我为中国对撞机计划可能带来的科学发展潜力感到非常高兴与极大鼓舞。作为中国科学事业的朋友和中国科学院外籍院士,我也为这个项目可以为中国带来许多益处而兴奋不已。

上个世纪90年代早期,我亲眼目睹了美国超级超导对撞机(SSC)计划被取消,当时SSC最积极的反对者提出了很多与杨教授一样的论点。然而今天,绝大多数人(包括当时的反对者)都同意SSC计划的终止对美国基础物理学是一场灾难,带来的很多负面效应始终难以消除。美国在粒子物理学上曾维持多年的毋庸置疑的领导地位,就这样很快地拱手让给欧洲,同时丧失的是一种至关重要的“大胆设想”和实行雄心勃勃的长期大型项目的能力。

今天,在这个物理学发展的关键历史时刻,中国面临着为物理学作出巨大贡献、同时也一举使自己成为基础物理的世界领导者的黄金机遇。如果中国在这个时候因为听信了同样的错误论点而重复美国当年犯下的严重错误,那将是一场悲剧。

目前,中国物理学家提出的是今后20年建设一个环形正负电子对撞机(CEPC),周长大约在50到100公里;在更远的将来,这个50到100公里的隧道还可以用来建设一个巨型质子对撞机(SPPC),但真正要负责任地作出建设SPPC的具体决定

本文来源:不详 作者:佚名

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