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97岁杨振宁再谈高能物理:大型对撞机盛宴已过,200亿美元预算无法接受

(文中图片均为杨天鹏摄)


据科学网消息:4月29日下午,在北京雁栖湖畔,中国科学院大学(以下简称国科大)新礼堂里,中国科学院院士、诺贝尔奖得主杨振宁在演讲中再次强调反对建造大对撞机,表示大型对撞机盛宴已过!杨振宁说:“我知道我的同行对我很不满意,说我(的反对)是要把他们这行给关闭掉。可是这个对撞机要花中国200亿美元,我没办法能够接受这个事情。”


他建议大家去看他2016年在网上发表的一篇文章。

 

在那篇文章里,杨振宁细数了反对中国马上开始建造大对撞机的七大理由:

(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。

(编者注:文中红色为杨振宁先生所标记)


台下被“泼了一瓢冷水”一位中国科学院高能物理研究所研究生及观众建议:“我刚才讲过,一个年轻的研究生最重要的一件事情是什么?其实不是你学到哪些技术,而是要使你自己走进未来五年、十年有大发展机会的领域,这才是你做研究生时所要达到的目标。”


但先提问的研究生非常不服气,他接着向杨振宁“挑战”:“您讲到科研成功的第一步就是兴趣,我们对高能物理是有兴趣的。200亿美元的经费也是一个长期的投入,我们并不是一年就把它花完,与其分散做很多小项目,我们想的是做一个大项目。而且高能物理到底有没有前途,不是还得靠我们的努力吗?”

 

杨振宁表示赞赏这位研究生的态度。但是他反问道:高能物理的研究,是不是目前整个世界科技发展的总趋势呢?


您讲到科研成功的第一步就是兴趣,我们对高能物理是有兴趣的。200亿美元的经费也是一个长期的投入,我们并不是一年就把它花完,与其分散做很多小项目,我们想的是做一个大项目。而且高能物理到底有没有前途,不是还得靠我们的努力吗?”

 

杨振宁表示赞赏这位研究生的态度。但是他反问道:高能物理的研究,是不是目前整个世界科技发展的总趋势呢?


在他看来,整个的科技发展以及每个科技领域内部的发展,都是在经常地改变。19世纪的物理学所研究的东西、研究的方法、研究的态度,跟20世纪是不一样的;那么21世纪物理学发展的趋势、研究的题目、将来成就的方向,跟20世纪也是完全不一样的。


“20世纪后半世纪最红的物理学是高能物理。而上世纪非常红的东西,到这个世纪还继续红下去,是很少有的。你为什么不考虑21世纪将要发展的是什么呢?”他再次反问。

 

杨振宁以自己戴了二十年的助听器为例,这方面的技术不断更新换代,他每隔几年换的新助听器性能越来越好,特别最近两年有革命性的进展。而这一进展则来源于丹麦学者对于声学的研究。


他相信这方面的科技还会继续发展,也是一个很有前途的研究方向。

 

杨振宁最后直截了当地说:“我懂高能物理,我认为你不要走这个方向。”


杨振宁个人经历简述:


1922年10月1日,杨振宁生于安徽合肥三河镇(今属肥西县)。4岁时,母亲开始教杨振宁认字,一年多的时间杨振宁学了3千个字。

1938年,受日本侵华战争影响,全家逃难,经广州、香港、越南河内辗转抵昆明,杨振宁入读昆华中学高中二年级。同年秋天,以高二学历参加统一招生考试,被西南联大录取,先遵父命报化学系,后改物理系。

1942年,杨振宁毕业于昆明的国立西南联合大学,本科论文导师为北京大学吴大猷教授,后考入该校研究院理科研究所物理学部(清华大学物理研究所)读研究生,师从王竹溪教授。

1945年,得到庚子赔款奖学金赴美,就读于芝加哥大学。

杨振宁年轻时期1948年,获芝加哥大学哲学博士学位,博士论文导师是爱德华·泰勒教授。

1954年,杨振宁和米尔斯提出非阿贝尔规范场的理论结构。

1957年,与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖。

1958年,当选台湾“中央研究院”院士。

2003年底,杨振宁回中国定居,从此往返于北京和香港之间。

2004年4月21日,清华大学设立“杨振宁讲座基金”,用于聘请国际著名教授及杰出年轻学者来清华大学高等研究中心潜心从事科学研究。翁征宇教授成为第一位“杨振宁讲座教授”。

2004年11月,受聘海南大学特聘教授。

2005年4月2日,杨振宁在海南大学捐资设立“杨振宁特困优秀生奖学金”,用于资助海南大学每年20名品学兼优特困生顺利完成学业。

2005年5月,杨振宁奔赴香港为清华大学高等学术研究中心筹款。他在谈起香港大学李嘉诚医学院命名风波时说,如果李嘉诚先生捐给清华高等学术研究中心10亿元,他一定会用李先生的名字为该中心命名。据悉,近一年来,杨教授已经完成筹款1000万美元。

2007年9月22日,杨振宁度过85岁生日,并在香港中文大学(中大)举行了一个杨振宁铜像致赠仪式。杨振宁在致辞时指出,与中大渊源甚深,早在1964年中大部分地方仍是荒山时,已翻山到访,之后在中大执教,又曾在中大与分别已久的父母弟妹相聚。当提及为何选择将铜像置于中大林荫大道附近时,他更感慨地说:“我想长久在这里看着中大发展,每年秋天见到几千个学生拿毕业证书。”

2011年4月20日,胡锦涛在清华大学会见杨振宁,得知他年近九旬还在带研究生并给本科生讲课,总书记连声称道,并请他注意保重身体。

2012年6月,杨振宁在清华大学庆祝90岁生日,并获得了校方赠送的刻有其重大贡献的黑水晶一尊。黑水晶上刻有杜甫的诗句“文章千古事,得失寸心知”。水晶四周镌刻着杨振宁的四个重要学术贡献:“规范场理论”、“宇称不守恒理论”和他在统计力学、高温超导方面的成就。

2013年10月,杨振宁做客西南联大讲坛。

2015年3月,被授予台湾大学名誉理学博士学位;同月,澳门大学在清华大学向杨振宁颁授2014年度荣誉博士学位,杨振宁表示非常荣幸得到澳大最高的荣誉。

2016年8月26日,杨振宁偕翁帆向中国美术馆捐赠其收藏的3件熊秉明顶级雕塑作品。

2016年12月8日,2016影响中国年度科技人物颁奖,由著名物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁开奖,获奖者:中国航天科技集团公司天宫二号-神舟十一号载人航天任务研制团队。

2017年2月,已放弃外国国籍成为中国公民的中国科学院外籍院士杨振宁教授正式转为中国科学院院士。

2017年8月26日,95岁的杨振宁正式恢复中国国籍,成为中国公民。


(文中图片均为杨天鹏摄)

(原题为《杨振宁:大型对撞机盛宴已过,从30年前开始就已走在末路上》原作者肖洁。编辑张钟文)


姬扬:参加杨振宁在国科大的报告会 

4月29日下午,我参加了杨振宁先生在中国科学院大学雁栖湖校区的报告会《我的学习和研究经历》。

上周就得到报告会的消息,因为我周一正好在那里上课,所以肯定要去听的了。然而并没有准备好,当天上午到了学校才知道,报告会要预约,而且票早就抢完了。很慌张,赶紧向物理学院的一位老师打听消息,结果还好,学校给老师留了专门通道,可以凭教师卡直接进入报告厅。

下午上完课,赶紧往报告厅跑(东区的学生礼堂)。报告4点钟开始,我到的时候大概是3点10分,已经排了很长的队了。好在真的有一个教师通道,保安询问了几句,就让我进去了。里面的人还不是太多,我赶紧找了个最近的位置坐下——我坐在第三排,前两排的座位是保留的。过了一会儿,我看到力学所的赵亚溥老师也来了,他说自己是在玉泉路上完课以后赶过来的。

礼堂里的人越来越多,喇叭没过几分钟就说一遍:演讲将于4点准时开始,请大家尽快落座。礼堂中间早就安放了录像设备,保安也不时提醒大家不要录像。最后,礼堂里基本上坐满了人,大约有900人吧。这次讲座属于“中国科学院大学明德讲堂”,本来就可以顶零点几个学分的,再加上做报告的是大名人,座无虚席也就不意外了。舞台上清理得很干净,只有左侧放了两个单人沙发和一个小茶几。

4点钟到了,几个人簇拥着杨振宁先生从舞台右侧入场。杨先生拄着拐杖,但步伐还很稳健,似乎也没有人搀扶。里面有没有翁帆,我看不清楚,但我觉得应该有吧。很快,舞台上就只剩下两个人,杨振宁先生和国科大校长李树深。李校长做了简短的介绍,杨先生就开始做报告了。两个人都坐在沙发上。

杨先生说,Jeans的《神秘的宇宙》(The Mysterious Universe)的中译本让他在中学就接触到了20世纪的物理学。抗日战争时期的特殊情况使得他有机会以同等学力参加考试并进入西南联大学习(展示了他的准考证),他没学过高中物理,为了准备考试而用了几个星期自学。匀速圆周运动让他认识到速度是个向量,而且初次认识到“直觉很重要,但也需要修正。直觉与书本冲突的时候,是最好的学习机会”。

杨先生回忆了他在大学里的师友。黄昆、张守廉和杨振宁这“三剑客”的辩论是无休止的,也不限于物理,而是一切问题,“和同学讨论是极好的真正学习的机会”(展示了他们三人在1992年的合影)。吴大猷教授让他对群论和对称原理感了兴趣,而王竹溪教授带他进入了统计力学的研究领域。杨先生说,他一生的工作有三分之二与对称原理有关,而三分之一与统计力学有关。

1946年初,杨振宁成为美国芝加哥大学的博士生。在那里他遇到了著名物理学家特勒和费米。他讲了自己为期20个月的失败的实验工作,”where there is Yang, there is Bang!”嗯,雷电法王杨振宁。他说特勒聪明绝顶,特勒给了他几个题目,但是都不合他的胃口(他说自己长于解析,而特勒的问题大多是估计),所以他自己找题目。但是太难了,“研究生找题目感到沮丧,是极普遍的现象”。他感到很沮丧,给黄昆写信时说自己”disillusioned”。他尝试了四个问题,最后只有关于核反应中角分布的工作得到了一些结果,特勒很满意,说他可以毕业了。1948年夏天,他得到了博士学位。

然后他去了普林斯顿大学高等研究院。很偶然的机会,他从Luttinger那里得知,Kaufman简化了Onsager解决二维伊辛模型的方法,他突然认识到这个问题的要点,到了办公室以后,几个小时内就取得了重大进展。他说这是因为他在西南联大的时候,就仔细研究过狄拉克矩阵,而在芝加哥大学的时候,他对Onsager工作的不成功的研究,使得他对总体困难有了了解。

最后他总结说,成功“要有兴趣,‚要花功夫研究,ƒ要有机遇,产生突破”。或者更简练地说,就是“兴趣→准备→突破”。

杨先生的报告就这样结束了,一共大概有50分钟。这些内容他应该讲过很多次了,最详细的版本可以看《物理》杂志2012年第一期登载的《我的学习和研究经历》(杨振宁,《物理》,2012, 41(01): 1-8)。那篇文章里还讲了他和米尔斯提出杨-米尔斯理论、他和李政道提出弱相互作用不守恒的工作,以及吴健雄的实验工作,等等。

然后是提问阶段。几位研究生提出了一些问题,杨先生做了回答。有一位女生问如何看待女科学家(她用吴健雄作为话头),而杨先生理解为如何评价吴健雄没有得到诺贝尔奖,回答说吴最了不起的地方还不在于她做出了那个实验,而是在于她决定去做那个实验,“因为那是个基本实验,应该做的”。针对某个同学说的“现在的课程太多了”,他说,今天的物理学和他读研究生的时候不一样了,因为越来越细了(所有的科学都一样)。他还说,中美大学生的两大区别是,美国学生训练不足、但掌握自己方向的能力很强,而中国学生愿意努力,但不够灵活、胆子不大。针对“要不要追热点”的问题,他说,当然要追热点了,但还是要考虑自己的兴趣和能力,热点只能放在第三位——要真正的兴趣,不能只因为它是正当红的热点。

最让我吃惊的一个问题来自于高能所的一位研究生。他想知道,杨先生对CEPC(“大型环形粒子对撞机”)的看法是否有了改变?杨先生说:我没有改主意,我早就说了,我从1980年就开始说,”the party is over”。实际上,杨先生现场讲了很长时间,前前后后可能有五分钟。他还提到了希格斯粒子,他说这是6000多人做的大工程,这是很重要的结果,但似乎没有继续了,所以有人想要中国做200亿美元的CEPC(高能所说是400亿人民币)。

我不知道为什么要在这个场合提这个问题,总感觉有些怪怪的。这两天,关于这个问题的报道刷屏了,大家想必都看到了,我就不多说了。

回答问题总共花了大约40分钟,整个报告会一共一个半小时的样子。在报告过程中,杨先生的声音很洪亮,中间也没有任何休息。他的视力似乎很好,但是带着助听器。这位97岁的老人,身体和精神都很好,真是了不得。作为一名粉丝,我很高兴有机会参加这次报告会,现场看到他的形象,听到他的声音。

关于大型对撞机的事情,我再做一些补充。

杨先生对大型对撞机的看法一贯是,中国不适合建造大型对撞机,有许多其他更重要的事情要做。

1972年7月4日下午在北京饭店举行的座谈会《关于加速器的座谈》里,他就说了“不过我想问,如果没有1亿美元的加速器,对中国有什么坏处?如果有1亿美元,为什么不拿来造计算机,发展生物化学,培养更多的人才,而一定要拿来研究高能加速器?”

2000年,黄克孙对杨振宁的访谈记录《盛宴已经结束:高能物理学的未来》。杨振宁回顾1980年他在VPI会议上讲的“The party is over”,关于高能物理学的未来,关于那次会议的一些细节和讲那句话的前因后果。当时杨振宁作为听众参加座谈会,并没有打算发言,但是有人征求他的意见。在得到会议组织者Marshak保证不把他的话发表以后,杨振宁说:“在以后10年间,高能物理最重要的发现就是:The party is over(盛宴已经结束)。”

2016年9月4日,杨振宁在微信公众号《知识分子》上发表文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,针对的就是CEPC。

附录:

杨振宁:大型对撞机盛宴已过,从30年前开始就已走在末路上

https://www.guancha.cn/politics/2019_05_01_499982.shtml 

我的学习与研究经历

杨振宁. 我的学习与研究经历[J]. 物理, 2012, 41(01): 1-8.

http://www.wuli.ac.cn/CN/abstract/abstract32089.shtml 

《杨振宁的科学世界:数学和物理的交融》,季理真 林开亮 主编,高等教育出版社,2018年

《晨曦集》杨振宁 翁帆 编著,中信出版社,2018年

《关于加速器的座谈》 第64-79页

1972年7月4日下午在北京饭店举行的座谈会,有30人参加,由原子能研究所副所长张文裕主持。

“不过我想问,如果没有1亿美元的加速器,对中国有什么坏处?如果有1亿美元,为什么不拿来造计算机,发展生物化学,培养更多的人才,而一定要拿来研究高能加速器?”

《盛宴已经结束:高能物理学的未来》第80-84页

2000年,黄克孙对杨振宁的访谈记录。杨振宁回顾1980年他在VPI会议上讲的“The party is over”,关于高能物理学的未来,关于那次会议的一些细节和讲那句话的前因后果。当时杨振宁作为听众参加座谈会,并没有打算发言,但是有人征求他的意见。在得到会议组织者Marshak保证不把他的话发表以后,杨振宁说:“在以后10年间,高能物理最重要的发现就是:The party is over(盛宴已经结束)。”

《中国今天不宜建造超大对撞机》第56-59页

2016年9月4日发表于《知识分子》2016年9月4日


王贻芳:中国大型对撞机,造价约360亿

据新京报报道,中国科学院高能物理研究所所长、中科院院士王贻芳3月23日在“我是科学家”演讲中透露,热议已久的中国正负电子对撞机(CEPC)预计造价360亿元,按照“激进”的计划,如果2022年开始建设,2030年可以完成。


3月23日,由中国科协科普部主办、果壳承办的“我是科学家”演讲活动年度盛典在中国科技馆举行。王贻芳在演讲中表示,中国大型对撞机周长将达到100公里,是目前全球最大、能量最高的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)周长的三倍多。CEPC的目标,将是制造和研究被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。

王贻芳将CEPC比作“希格斯粒子工厂”。他说,目前全球对希格斯玻色子的研究尚不完备,这影响了粒子物理领域标准模型等问题的解决,使我们无法更深入地了解物质世界的本质。

为什么需要一个大型对撞机?王贻芳说,当电子或质子速度越快、能量越高,就越能观测到其物质结构。研究粒子物理,到最后就是想尽一切办法把电子或质子加速到非常高的能量,这就需要由大型对撞机来完成。欧洲大型强子对撞机在2012年发现了希格斯玻色子,并产生了诺贝尔物理学奖。而CEPC有望大大提升希格斯玻色子的探测精度,获得更深入的科研成果。

“按照我们现在非常激进的计划,2022年开始建设,2030年完成。”王贻芳说,中国的竞争对手欧洲核子中心今年也公布了未来环形对撞机计划,几乎跟中国完全一样,计划2030年开始建设,2040年建成。如果中国能够提前建成,作为一个国家科研中心,对人才引进和培养、国际化体制建设、经济发展等都会起到重要作用,使中国兴建的国际大科学装置引领世界。

据公开资料,“中国天眼”FAST(500米口径球面射电望远镜)造价约人民币6亿~7亿元,王贻芳透露,CEPC预计造价360亿元。建设一个CEPC,相当于建设60个“天眼”。但王贻芳认为这并不贵,欧洲未来环形对撞机一期计划花费90亿欧元。

“这样一个装置对中国科学发展是一个巨大机遇,让中国对人类文明有更大的贡献。我们做很多‘小东西’,不如建一个大的。”王贻芳说,根据国际研究,大型加速器一般来说投入产出比大概为1:3左右,也就是投入一块钱,会有三块钱的产出。同时,建造对撞机也会使得中国很多技术真正走到国际最前沿。


来源:综合自科学网公众号 (微信号:sciencenet-cas)、新京报,旨在分享,如有侵权,联系删除。

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