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轉發葛墨林院士:我同意楊振寧,中國不應建大加速器

(2019-06-17 08:11:52) 下一個

轉發葛墨林院士:我同意楊振寧,中國不應建大加速器

轉發理由:《紅燈記》中有唱詞:我家的表叔,數不清!

另有:暗號照舊。我們也有反對建大對撞機的意見。英雄所見略同。並祝福表叔端午節安康!特此轉發。——–李小堅

葛墨林院士:我同意楊振寧,中國不應建大加速器
科技日報 報人劉亞東 2019-6-5
https://mp.weixin.qq.com/s/dvjJQc5723QuMh6Y_FhO4g科技日報記者 高博

 

 

中國應不應該建大加速器?這一爭論尚無公認答案。加速器即用電磁場驅動帶電粒子,使之累積能量後迎頭對撞,研究碎片產物,以尋找新的粒子。2015年開始,中科院高能物理所提出建立世界最大的加速器CEPC。兩位物理學家王貽芳和楊振寧分別支持和反對這一設想。

最近,中科院院士、南開大學物理學教授葛墨林對科技日報記者表示:他支持楊振寧,不讚同建設大加速器。

問:您為什麽不同意建大加速器?

答:現在高能物理學的最大困難還不在於造超高能新的加速器,而是沒有公認突破標準模型的可靠新理論,從而有確切檢驗的預言,也就是說,根本不知道做什麽嶄新的物理。上世紀中期開始,量子場論(尤其規範場)和誇克模型逐漸發展起標準模型,實驗發現預言的漸進自由、Z、W粒子等,是很大成功。其後,除了中微子理論、實驗外,就沒有太大理論創新。1970年代到現在,雖然有人提出很多超越標準模型的理論,但沒有哪個像標準模型提出的物理那麽清楚。

高能物理發展到現在,具有工程特點:理論上一定要特別清楚:要找什麽?預計是什麽樣子?否則不值得投錢。

大型強子對撞機(LHC)就明確要找希格斯粒子。驗證希格斯粒子後,LHC基本任務完成,遺留大量數據繼續分析處理。但它已經花了上百億歐元,很想繼續做下去,包括向更高能量發展。

受其鼓舞,日本想建國際超高能直線對撞機中心(ILC)。但日本政府剛宣布砍掉了這個項目。原因很簡單:不知道做什麽物理,花費巨大,不值得。

問:超弦理論不能去測嗎?

答:超弦理論在思維上有啟發,但它缺乏實際物理後果,沒提出很多可測的東西。我記得,弗裏曼·戴森(美國物理學家)15年前來南開,跟我說過,50年之內根本不可能去測量的東西,不要去搞。有人提出造大加速器去檢驗宇宙初期的奇點,這是我無法理解的。

問:有意見指出,美國當年下馬超級加速器項目SSC,使物理研究中心轉移到了歐洲。您怎麽看?

答:在當代,高能物理已不是物理關注的重點,更談不上“中心”。美國20多年前砍掉了SSC,我認為不是傻。美國支持的項目花錢不多,但支持奇思妙想,巧中取勝,切中物理發展的核心,也出了很多諾貝爾獎。LHC花了那麽多錢,也隻是驗證了Higgs幾十年前寫的兩三篇文章,為Higgs拿了一個諾獎。

CEPC的造價,我聽到的數字:一開始提的是300億元。但這個數字不包括基建。挖那樣大直徑、那樣深的一個隧道,單位成本高過地鐵,可想這筆數目小不了。

當初美國為什麽把SSC已經挖好的一部分洞都填上,就是怕不斷加碼釣魚——“錢已經花了,不繼續花也不行。”當時已投入20億美元,斷然下馬,這是正確的。另一方麵,後來美國在他們大力支持的領域,收獲極大。

有報道稱一些國外學者積極支持CEPC,我建議他們首先應當說服他們的政府出資加入這個方案。

問:CEPC的支持者指出不存在資金無底洞,一個理由是國內關鍵技術比較成熟,而且人員項目經驗豐富。

答:我們的技術和人才實力,與歐洲還無法相比。比如加速器的核心技術是強磁場,LHC能建成,因為歐洲有磁場技術。而我的了解是,中國的超導磁場技術做不出用於這種加速器的強磁場,甚至連準確測量強磁場也做不到。造出CEPC需要的強磁場,還需要有理論上、材料的突破,並不容易。

我國在單、雙環對撞機分支有些人才,距LHC要求甚遠。而在LHC工作的多為數據分析人才。中微子實驗離此目標也甚遠。

問:通過CEPC帶動關鍵技術突破,這也是一種效益吧?

答:與其說加速器帶動技術突破,不如說它是將現有的技術用上。我認為,如果國家覺得強磁場技術有用,那就給強磁場課題,沒必要扯上高能物理。

現在國家急需做的事很多。核廢料處理需要造加速器;散裂中子源已列世界四大實驗室之一,其後續需大力支持,才能測量輪機葉片材料;再如各種光源;再如我國半導體器件落後,源於基礎太差。但現在,我國物理所已有MRAM(磁阻內存)下一代器件的專利,如果技術轉移成功,將可能根本改變行業麵貌,但我沒看到有人呼籲向這個關鍵方向投資。

問:不建大加速器的話,我們靠什麽發現高能量區的物理?

答:探測宇宙射線。高能粒子發現曆史上,宇宙射線起了很大作用。

王淦昌先生在1990年代跟我說過,靠加速器要發現TeV級的粒子,幾乎不可能。但是TeV級的宇宙射線,雖然不知道原因,總是會來的。我們要發展宇宙射線,花錢不多,耐心積攢數據,到一定程度就有重要發現。

我同意王先生的觀點。可惜我們國家對宇宙射線不夠重視,因為加速器三、五年能做出來成果,而宇宙射線或許要積累十年甚至更長時間。

問:探測宇宙射線更有前途,這有什麽證據嗎?

答:比如中科院2015年年底上天的“悟空”衛星,不久前發現一個1.4TeV左右的突起信號,可能是新粒子的跡象。“悟空”這樣的探測項目也就花幾個億,還搭載不止一種探測器。

在此前,美國花1000多萬美元在南極放氣球,我國學者通過數據分析發現了以前沒發現的高能粒子的跡象,雖然誤差比較大;受此啟發,歐洲、美國後來也證實有數據突起。有人猜它可能會突破標準模型。這可能是對王淦昌先生預見的支持吧。

楊振寧:盛宴已過

楊振寧:盛宴已過

 肖潔 科學網 5-1

作者 | 肖潔

https://mp.weixin.qq.com/s/pYjs2cb18XxguYyeGFMoBw

“我的看法完全沒有改變。”

4月29日下午,北京雁棲湖畔,中國科學院大學(以下簡稱國科大)龐大的新禮堂座無虛席。端坐在台上白色沙發裏的,是中國科學院院士、諾貝爾獎得主楊振寧先生,他很堅定地給台下一位研究生“潑了一瓢冷水”。

這位研一的男生來自中國科學院高能物理研究所,未來即將從事CEPC(環形正負電子對撞機)的預研工作。

年輕人首先表達了對這位著名物理學家的崇拜,然後對於曾在幾年前明確表示反對中國建造大對撞機的楊先生熱切問道:“我想代表我所有的同學再問您一次,您現在對我們建造CEPC的想法有沒有改變?”

國科大最大的禮堂座無虛席

清晰表明反對態度後,楊振寧強調“這是一個很重要的事情”。他建議大家去看他2016年在網上發表的一篇文章。

在那篇文章裏,楊振寧細數了反對中國馬上開始建造大對撞機的七大理由:

其一,建造大對撞機美國有痛苦的經驗,這項經驗使大家普遍認為造大對撞機是進無底洞。楊振寧認為中國建造超大對撞機的預算不可能少於200億美元。

 其二,中國仍然隻是一個發展中國家,建造超大對撞機,費用奇大,對解決燃眉問題不利。其三,建造超大對撞機必將大大擠壓其他基礎科學的經費。其四,多數物理學家,包括楊振寧在內,認為超對稱粒子的存在隻是一個猜想,沒有任何實驗根據,希望用極大對撞機發現此猜想中的粒子更隻是猜想加猜想。

 

其五,七十年來高能物理的大成就對人類生活有沒有實在好處呢?楊振寧的答案是“沒有”。至少未來三十、五十年內不會有。

其六,建造超大對撞機,其設計以及建成後的運轉與分析,必將由90%的非中國人來主導。如果因此能得到諾貝爾獎,獲獎者一定不是中國人。

最後一點,楊振寧認為,不建超大對撞機,高能物理仍然有其他方向值得探索,比如尋找新加速器原理,比如尋找美妙的幾何結構,如弦理論所研究的。

“中國現在做大的對撞機,這個事情與我剛才講的內容有密切的關係。”楊振寧此行是作為“明德講堂”演講嘉賓,來與國科大學子分享自己的學習和科研經曆的。

楊振寧回憶在美科研生涯

在與學生們現場交流之前,97歲高齡的他已經脫稿侃侃而談了四十五分鍾。“我剛才講過,一個年輕的研究生最重要的一件事情是什麽?其實不是你學到哪些技術,而是要使你自己走進未來五年、十年有大發展機會的領域,這才是你做研究生時所要達到的目標。”

“而現在,是大對撞機‘沒落’的時候了。”

楊振寧直言:“在我在美國做研究生的時候,這個領域剛開始大放光彩。也可以說這幾十年來,它是大家認為物理學最最重要的發展領域。可是這領域不隻是從今天開始,而是從30年以前開始,就已經走在末路上了。”

“可是多半人還不知道。”

楊振寧早在上世紀八十年代就表述了這樣的觀點。

那時他在美國參加了一個國際性的研討會。在會上,物理學家們討論以後十年高能物理向什麽方向發展。談及大型對撞機,楊振寧在那個會上講了一句話:

“The party is over.”

“什麽意思?盛宴已過。”坐在沙發裏的楊先生揮揮手,補充翻譯道。

The party is over.

楊振寧表示,自己當時就看出來,上個世紀五六十年代是高能物理的高潮,可是到了八十年代的時候,高能物理重要的觀念都已經有了。“後麵雖然還可以做,可是沒有重要的新觀點出來,尤其對於理論物理學的人來說,沒有新觀點,你做不出東西來,所以我那時候就講了這句話。”

“不幸的是很多年輕人沒有聽進去我這句話,或者是他們隻知道跟隨老師,那些老師沒有懂我這句話。所以今天我才講得更清楚一點。”

而自從在2016年發表文章明確反對建造大對撞機後,楊振寧也聽到了很多批評的聲音。“有人跟我說,楊振寧你這話完全錯誤。因為希格斯玻色子的發現就很重要。”

2012年科學家宣布發現了一個新粒子,與希格斯玻色子特征有吻合之處。2013年3月14日,歐洲核子研究組織發布新聞稿表示,先前探測到的新粒子是希格斯玻色子。

這一成果也很快獲得了諾貝爾物理學獎。

“這個貢獻重不重要?當然重要。它證明了上世紀的那些理論是對的。”楊振寧說,“可是這重要的貢獻的理論起頭,不是現在,不是20年前,也不是30年以前,而是上世紀五六十年代了。”

希格斯玻色子的實驗,是6000人合作的結果。每篇論文的署名自然也是好幾千人。

“這個實驗做完了以後,這個機器不能再做下去了,要造更大的對撞機,需要花更多的錢,至少要200億美元。”楊振寧說,“別的國家沒錢,大家說中國有錢。”

“我知道我的同行對我很不滿意,說我(的反對)是要把他們這行給關閉掉。可是這個對撞機要花中國200億美元,我沒辦法能夠接受這個事情。”楊振寧說。

“我沒辦法能夠接受這個事情”

這句話引來現場一些觀眾的掌聲。但先前提問的那位研究生非常不服氣,他接著向楊振寧“挑戰”:

“您講到科研成功的第一步就是興趣,我們對高能物理是有興趣的。200億美元的經費也是一個長期的投入,我們並不是一年就把它花完,與其分散做很多小項目,我們想的是做一個大項目。而且高能物理到底有沒有前途,不是還得靠我們的努力嗎?”

楊振寧表示讚賞這位研究生的態度。但是他反問道:高能物理的研究,是不是目前整個世界科技發展的總趨勢呢?

在他看來,整個的科技發展以及每個科技領域內部的發展,都是在經常地改變。19世紀的物理學所研究的東西、研究的方法、研究的態度,跟20世紀是不一樣的;那麽21世紀物理學發展的趨勢、研究的題目、將來成就的方向,跟20世紀也是完全不一樣的。

交流中開懷大笑

“20世紀後半世紀最紅的物理學是高能物理。而上世紀非常紅的東西,到這個世紀還繼續紅下去,是很少有的。你為什麽不考慮21世紀將要發展的是什麽呢?”他再次反問。

楊振寧以自己戴了二十年的助聽器為例,這方麵的技術不斷更新換代,他每隔幾年換的新助聽器性能越來越好,特別最近兩年有革命性的進展。而這一進展則來源於丹麥學者對於聲學的研究。

他相信這方麵的科技還會繼續發展,也是一個很有前途的研究方向。

楊振寧最後直截了當地說:“我懂高能物理,我認為你不要走這個方向。”

一直站在楊振寧身邊主持演講和互動環節的國科大校長、中科院院士李樹深笑著接過了話茬:“我曾經聽過清華大學朱邦芬老師的一個報告,介紹楊先生的為人和學問。其中朱老師給楊先生的一個評價就是率真。的確,楊先生對待問題的態度就是如此率真,毫無保留地把自己的觀點貢獻給大家。”

李樹深校長(左)擔任講座主持人

(文中圖片均為楊天鵬攝)

附:國內不同意見

回應楊振寧!高能物理學者:盛宴正酣!|高能物理|對撞機|楊振寧_

5-3 新浪科技_新浪網 https://tech.sina.com.cn/2019-05-03/doc-ihvhiqax6392390.shtml

文章來源:科學網

  作者 | 倪思潔

4月29日下午,在中國科學院大學“明德講堂”上,曾浩高舉的手,被主持人注意到。

他激動地站起身,接過話筒,向中國科學院院士、諾貝爾獎得主楊振寧提問:“您現在對我們建造環形正負電子對撞機(CEPC)的想法有沒有改變?”

曾浩剛上研究生一年級,目前在中國科學院高能物理研究所(以下簡稱中科院高能物理所)實驗物理中心學習。

“我本科的時候就知道楊先生反對CEPC,但最近聽說他好像改口,不反對這件事了,所以就來問一下,沒想到他還是潑了一盆冷水。”曾浩告訴《中國科學報》。

講堂上,楊振寧告訴曾浩,大型對撞機“盛宴已過”,“你不要走這個方向”。

相關閱讀:楊振寧:大型對撞機盛宴已過 200億美元預算無法接受

身處CEPC的門檻邊,曾浩並非不了解同行的悲觀觀點。“做CEPC的人畢竟還比較少,我的同學們會覺得我們占用了他們的經費。”曾浩說。

但這次楊振寧的觀點還是讓他感到驚訝。

“楊先生說科研成功的第一步是興趣,我的科研興趣就是高能物理,如果我對材料學之類的熱門領域感興趣,就不會來做高能物理的研究生了。既然選擇了這個方向,我還會繼續做這方麵的研究。”曾浩說。

然而,一場大型對撞機建造之爭已被再度點燃。

朋友圈裏,有人做了個“對聯”:

上聯:The party is over。(盛宴已過)

下聯:The game just begins。(大戲方始)

橫批:Collisions outside the field。(易場對撞)

針對楊振寧的觀點,一些高能物理學者表達了他們的意見。

 觀點一:盛宴已過?盛宴正酣!

楊振寧:“這領域不隻是從今天開始,而是從30年以前開始,就已經走在末路上了。可多半人還不知道。”

方亞泉(中科院高能物理所研究員)方亞泉(中科院高能物理所研究員)

我敬佩楊先生在粒子物理領域做出的突出貢獻,但這個觀點我沒有辦法讚同。

2008年前後,我在歐洲核子研究中心(CERN)已經做了五六年高能物理的研究工作。有一回,楊先生訪問CERN,做完報告之後,他把我們這些年輕華人召集起來開了一個會,會上他談到,加速器物理的前景很悲觀,勸我們轉去做其他方向。

當時這些話對我們有很大的影響,但我現在很慶幸自己堅持下來了。從2008年到發現希格斯粒子,前後隻有三年多時間,現在回頭看看,當時就是黎明前最黑暗的時候。

如今,全世界的加速器物理技術都在不斷發展,探測器技術在不斷升級,低溫技術、超導技術、大數據技術等逐漸應用到加速器上,這些技術方麵的進展也給工業界帶去了很廣的應用前景。

 

阮曼奇(中科院高能物理所研究員)阮曼奇(中科院高能物理所研究員)

我很尊重楊先生,但是對這一看法並不能認同。

回顧這幾十年的發展,高能物理並不像楊先生預言的那樣“盛宴已過”。高能物理孕育著更大的突破,而大型對撞機項目有可能帶來這一盛宴的真正高潮。

半個世紀以來,高能物理的發展圍繞粒子物理標準模型展開,其發現和成果占據了約三分之一的諾貝爾物理學獎。

粒子物理標準模型極為成功地描述了對撞機實驗上幾乎所有的物理現象,隨著希格斯粒子的發現,標準模型的粒子譜已然完備。

但同時,標準模型也遠不是終極理論,標準模型本身存在著諸多理論疑難,也存在大量無法解釋的實驗現象。

對標準模型的進一步認識乃至突破,將會極大加深人類對物質世界的理解,而大型對撞機項目將在這一突破當中起到不可替代的作用。

今年年初,歐洲核子研究中心(CERN)發布了未來環形對撞機(FCC)的概念設計報告,其技術路線和科學目標和CEPC一致。這說明了整個高能物理學界對於大型對撞機項目的科學意義及技術手段的認識是高度一致的。

  觀點二 :200億美元?沒那麽多!

楊振寧:“這個對撞機要花中國200億美元,我沒辦法能夠接受這個事情。”

 

即使歐洲的FCC也用不了200億美元,更何況作為基建大國的中國?

去年11月14日,CEPC發布了兩卷本的《概念設計報告》,CEPC預估建設費約需360億人民幣(53億美元)左右,其中還包括了10%的不可預見費,即為應對不可知情況而預留的費用。

CEPC的預研工作和核心技術攻關工作得到了中科院、科技部、國家自然科學基金委的支持。

從去年《概念設計報告》發布以後,CEPC進入了技術設計報告環節,技術設計包括對撞機和探測器兩個部分。

目前,對撞機部分的技術設計已經可以將亮度(即粒子產量)提高到原先的180%,一些關鍵技術有所進展;探測器方麵也在進行國際合作架構和討論。

  觀點三:人傻錢多?我們走在前麵!

楊振寧:“這個實驗做完了以後,這個機器不能再做下去了,要造更大的對撞機,需要花更多的錢,至少要200億美元。別的國家沒錢,大家說中國有錢。”

 

金山(南京大學物理學院教授)金山(南京大學物理學院教授)

早在2011年底,已經有內部消息說希格斯粒子有被發現的跡象,我們開始考慮是否要模仿CERN的大型正負電子對撞機(LEP),建一個能量高一點的類似裝置,並開始調研。

2012年7月4日,CERN宣布發現希格斯粒子。9月13日,中國高能物理學會在北京召開戰略研討會,會上我向大家匯報了調研進展。

聽完報告之後,茶歇期間,中科院高能所所長王貽芳找到我,說“可不可以設想一下把你們建議的30公裏周長環形加速器建成50公裏周長的,之後再從電子-電子對撞機升級成質子-質子對撞機?”

在會上,我們提出了這個設想,得到的反響很好,學會馬上成立了研究小組。

之後,2012年9月13日,成了環形正負電子對撞機和質子-質子對撞機(CEPC-SPPC)概念正式被提出的日子。在這之後,歐洲核子中心也提出了建FCC的想法。2013年9月13日,CEPC的工作組又先於FCC成立。我們一直走在前麵。

 觀點四:追熱點?不值得推崇!

楊振寧:“一個年輕的研究生最重要的一件事情是什麽?其實不是你學到哪些技術,而是要使你自己走進未來五年、十年有大發展機會的領域,這才是你做研究生時所要達到的目標。”

徐慶金(中科院高能所研究員)徐慶金(中科院高能所研究員)

基礎科學是創新的源泉。當我們大力提倡加大基礎科學研究的時候,當我們號召“板凳寧坐十年冷”、耐得住寂寞攻堅克難的時候,楊先生卻教導我們的研究生如何做“五到十年有大發展”、以個人利益為出發點的“正確選擇”。

教導學生以個人短期得失為依據,而不是根據每個人的特長及興趣來選擇研究方向,不是對學生負責任的態度。如此做法,也會對我國許多需要長期堅持才能取得重大突破的研究帶來災難。

方亞泉方亞泉

楊先生可能認為高能物理領域每篇論文署名上千人,個人顯示度不高。楊先生是搞理論物理的,可以單槍匹馬做研究,但是,大科學大裝置是靠成百、上千、上萬人一起做出來的,這是兩種不同的研究模式。在現在和將來,人類對基本物質世界的探索,需要站在全人類合作共贏的層麵去考慮。

沅曼奇

學習技術和找準方向兩個都很重要。但是,在科研中,如果讓所有人都去追逐潛在熱點,不見得是值得推崇的事情。

培養研究生,既要尊重他的興趣和基礎,也要為他們提供比較好的科研環境。楊先生的想法如果能實現,當然也是非常成功和愉快的人生,但是這樣的經驗不見得能推廣,也不應該被推廣。

中國應不應該修建大型強子對撞機?

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