中国该不该建超级对撞机?

中国需要建造像万里长城一样引人瞩目的大型加速器吗?支持者和反对者最近就遥远的科学目标和庞大的经费等一系列问题展开了激烈的争论。

责任编辑:朱力远

在做出希格斯玻色子等重大发现后,欧洲科学家认为花在LHC上的钱是值得的。(南方周末资料图/图)

中国需要建造像万里长城一样引人瞩目的大型加速器吗?支持者和反对者最近就遥远的科学目标和庞大的经费等一系列问题展开了激烈的争论。

中国该不该建造超级对撞机?最近,这个本属高能物理领域的专业问题突然进入了普通人的视野。

2016年9月4日,著名物理学家、94岁高龄的杨振宁公开发表《中国今天不宜建造超大对撞机》一文,用七条理由反对了此前数学家丘成桐的“几点意见”。一天后,杨振宁的文章便收到了中科院高能物理所所长王贻芳的逐一反驳,后者正大力推动在中国建造超级对撞机的项目。随后王贻芳的论述,又遭到了曾参与美国超导超级对撞机(SSC)项目的哈佛大学物理学博士王孟源的反驳。

几个回合的公开辩论,让正在预研中的环形正负电子对撞机(CEPC)及更长远的质子对撞机(SppC)陷入争论的漩涡中。

昂贵的工程

科幻小说《三体》中,三体人的智能机器“智子”通过大型粒子对撞机的实验出现数据随机化,完全抹杀了物理进步的可能性。很多科学家难以在现有理论体系找到一个自洽的结果,最终在压力下自杀。直接导致了人类物理知识无法进步,使人类在与三体人的战争中不堪一击。

尽管小说中把对撞机对物理学科进步的贡献作了些夸张,但对撞机成为推动物理学发展的“利器”已经无需再做证明。

二十世纪被誉为物理学的“黄金世纪”,正依赖于高能物理学理论与实验的蓬勃发展。相对论和量子力学相继诞生,从理论上有效解释了微观世界在高能环境中现象。

从原理上看,对撞机通过提高粒子运动的速度,获得高能量的粒子,对另一个粒子进行撞击。和宏观世界中的物体之间大力撞击一样,微观粒子也将会被撞击成许多小碎片——可能产生出新的粒子,也可能会造成两者的相互作用,进而与探测器中的物质发生反应。

这样,科学家们就可以通过比较撞击前后各种粒子的运动状态,推断出新粒子的性质。

同时,对撞机还能够从微观尺度上模拟宇宙大爆炸初期的形态,探索夸克、暗物质与反物质、引力等物理学基本问题的本质。

上世纪五十年代初,提高粒子的速度成为实验物理学家亟待解决的关键问题。

中国粒子加速器之父谢家麟在其著作《加速器与科技创新》中写道:“在解决了原理问题后,提高能量受到了经济上的限制。”随着能量的提高,加速器中使用的磁铁重量和造价急剧上升。同时,由于横向聚焦力不够,加速器中的真空盒尺寸必须很大,造成磁铁的磁极间隙大,依然需要很重的磁铁。

1954年,美国劳伦斯国家实验室建成一台6.2亿电子伏特(GeV)能量的同步加速器,磁铁的总重量高达1万吨。

从一开始,加速器建造便是一项昂贵的工程。

与此同时,理论物理学家也在原理上开始不断探索。美国科学家柯隆(E.D. Courant)等人于1952年发表了“强聚焦原理”的论文。论文中写道,根据这一原理建造强聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁铁的造价大大降低。

高能物理界普遍认为,这一原理上的创新是加速器发展史上的一次革命。此后建造的加速器中

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精选评论 (56)


彪哥哥
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彪哥哥

2018-08-22

中国以前那么贫穷落后举国之力都完成了两弹一星工程,现在呢有钱有条件了建重大基础科学工程装置却由豫了真是让人不理解和心寒。

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2018-06-05

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2016-10-17

技术尚未完全成熟,建造如此宏伟工程是否有实用性?

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2016-10-05

必须建一个,200亿美元不算贵,把中国移动卖了能建15个呢,这样不是皆大欢喜?

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2016-09-24

粒子加速器?闪电侠?

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2016-09-24

1没有投入,基础研究怎么发展? 2民生问题和造这个有关吗?可以去看看《我们为什么要探索太空》。民生问题不是省个几百亿能解决的,就算省下了一定会投到民生领域? 3真正应该担忧的是这个项目会对其他科研造成什么影响,毕竟经费有限,不过我估计要搞的话会单独列出来作为一个工程,也许还能倒逼国家提高科研经费

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2016-09-21

中国最不缺的就是钱!

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2016-09-20

全球通力合作才能完成的事业

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2016-09-19

建个鬼,学人家欧洲,人家什么生活水准?人家是有闲钱了才弄的,而且即便人家很富有也是很谨慎精打细算的!自己国家穷得叮当响,多少人民还生活在水生火热之中?还搞这搞那… 民生与科技严重不成正比!试想一下,有个类地行星上飞碟满太空飞科技超级发达,而那个星球上绝大多数的生物却拥有不了飞碟,且只能常年累月为那些极少数生物干活求生存下来!那不是奴隶是什么?

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2016-09-19

在这个具体的物理学事情上,杨振宁应该比丘成桐靠谱。

FreeYourMind
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FreeYourMind

2016-09-19

杨的理由,一是中国穷,二是对撞机没什么“实用”。这简直就是个笑话。觉得中国穷,就不应该建对撞机的,请自行搜索1970年美国NASA给赞比亚修女的回信《我们为什么要探索太空》,这一封回信,足以封杀杨的第一条理由。而且,杨不可能不知道这一封回信,这样的话,杨就有点居心叵测了。认为没什么“实用”,就更是笑话了。中科院高能所王所长已经列举了不少民生成果~这些成果当然不是完全因为高能物理项目而出现的,但是,如果没有高能物理,这些成果至少要推迟出现。杨也不可能不知道高能物理的副产品~就是指这些民生成果。所以,杨就又有点居心叵测。另外,在《我们为什么要探索太空》一文中,同样列举了探索太空的民生成果。杨说没什么“实用”的,还有就是凭借对撞机很难获得诺贝尔奖之类的奖项,这又是一个笑话,所有的诺奖在获奖之前,获奖者对其的研究是奔着获奖去的么? -----------综上,杨~一个频繁出现在国内娱乐版的人~居心叵测。所以,对撞机必须建。

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2016-09-19

发展中国家,连美国都打怵的项目,又是非民生非军事的项目,又必要去做吗?

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2016-09-19

[doge][doge][doge]我以为我看错微博了[偷笑]。 为了申论[喵喵]

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2016-09-19

先拿个物理学诺贝尔奖,我就不反对建。没能力还怪没有工具的[弱]

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2016-09-19

基础学科发展又不行,上这个大项目意义不大,

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2016-09-19

能不能先把民生搞好 农民工连基本社会保障都没做好 得了大病为了给家里省钱只能等死 当官的都植物人了还不惜一切代价抢救每天20万啊 要知道国家本身没有钱 都是公民的血汗钱 即使用我们的钱 至少要代表们投票!

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2016-09-19

又是增加民族自豪感,一看这个中科院领导又想做政绩工程了

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2016-09-19

我觉得还是应该要造的,而且还要把重要实验都重复一遍,首先是因为有一些“意外”实验数据歪果仁可能没有公开;然后这样的大型科技工程必然带动其他方面的科技进步;最后几个亿对于领导来说也就是拍一下脑袋的事而已

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2016-09-18

作为一个工科类大学生,至少在我看来建筑这类东西是劳命伤财,弊大于利的。并不是说建了仪器就能有成果的,不如把这一大笔钱用到实处上。如果真的要建,是不是也要全民或者至少在人大投一下票啊…

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2016-09-18

回复@咱是来自约伊兹的贤狼赫萝:哈哈哈,直呼其名不妥,还是加个称谓比较好