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龙科多:游说中国建超级对撞机 是美国的战略忽悠吗
关键字: 对撞机巨型对撞机超级对撞机加速器丘成桐超弦理论高能物理最近,因媒体报道中科院院士吴岳良的工作“超越爱因斯坦广义相对论”,高能物理领域的进展又吸引了公众注意。恰在不久前,哈佛大学的华裔数学家丘成桐来上海演讲,再次表达了对中国建设巨型对撞机的期望。为此,丘成桐去年10月还挂名出版了一本科普书《从长城到大对撞机》,希望中国用十几年时间,在山海关附近建成一个能级超过欧洲大型强子对撞机(LHC)的巨无霸。丘成桐还在演讲中透露,自己为了这项“大科学”工程,还给国家领导人写信,跟有关部门领导会谈,目前,还没有遭到直接反对。
而在海峡对岸,师从诺奖得主温伯格(S. Weinberg)的哈佛大学物理博士王孟源则撰文《高能物理的绝唱》,质疑美国高能物理学界利用丘成桐对中国政府游说。那么,建超级对撞机,是否真是一个投资上千亿但99%不会取得成果的“超级大坑”,这一切是不是美国的一次“战略忽悠”呢?
世界最大粒子加速器欧洲大型强子对撞机(LHC)
什么是高能物理
如果你喜欢读《三体》这样的科幻小说,或者爱看谢耳朵在《生活大爆炸》中侃侃而谈,那么高能物理学中的名词你或多或少都听说过。夸克、黑洞、大爆炸(原子弹和氢弹的能量还够不上),二十世纪是物理学的黄金世纪,也正是因为高能物理学的诞生与蓬勃发展。相对论和量子力学粉墨登场,从理论上有效解释了微观世界高能环境中现象;在实验室,各种新粒子从对撞机中产生,证实了“标准模型”的预言。
什么是“标准模型”呢?自然界有四种基本力,强力、弱力、电磁力和引力。广义相对论可以描述引力,而“标准模型”可以描述强力、弱力、电磁力及组成所有物质的基本粒子。“标准模型”与量子力学及狭义相对论相容,但仍无法描述引力,不能作为统一量子力学与广义相对论的“大统一理论”。
“标准模型”很成功,最著名的就是其预言的“上帝粒子”(希格斯粒子)被欧洲大型强子对撞机证实。但“标准模型”也有很致命的缺陷,除了不能描述引力,它也不能解释暗物质,不能解释宇宙中的物质和反物质为何没有对消近净,也不能解释宇宙暴胀。
而你可能想不到的是,“标准模型”的成功反而导致了高能物理学的衰落,因为除了对它修修补补,什么也做不了,没有任何一项实验结果能超出“标准模型”的计算范围,也就是说,它遇到的难题也失去了实验的引导,无法解决。
学术界遵循“不出版即死亡”,许多人只能改行去华尔街,还留在物理学界的改行做凝聚态物理了。据王孟源介绍,他博士班毕业时,哈佛那届7个高能物理理论博士除了他都马上转了金融。
为什么要建超级对撞机
在走向衰落的同时,高能物理界开始把理论希望寄托在超弦理论上,对,“超弦”就是你在《三体》中看到那个名词。这次来充当“说客”的丘成桐,就与超弦教主威滕(Witten,圈内戏称Pope)长期合作过好几篇数学论文。之所以称“教主”,把超弦理论说成是一种宗教,是因为“超弦”编出的故事完全没有作任何预测的能力,不能被实验证伪,这就与相对论、量子力学等预言被实验证实,描述宇宙的真实现象的科学理论不同,让人觉得只是数学游戏,与实际的宇宙可能没有关系。同理,开头提到的吴岳良院士的工作,如果能够作出可被实验检测的预言,想必早就引起轰动,而不是现在这样的影响力。
幸而,除了李淼等极少数学者,中国做这个方向的人不多,就论文数量来说,凭借超弦理论,美国在高能物理、宇宙学方面遥遥领先。
为了不沦为笑柄(虽然可能早已沦为了),不被当成江湖骗子,超弦界开始游说建造更大的对撞机,以蛮力来产生更高能的粒子,特别是“标准模型”以外的超对称粒子(超对称是超弦最主要的假设,名字中的“超”即由此而来。但即便找到了超对称粒子,也不能说超弦理论就一定是对的)。
起初,超弦界以为美国费米实验室的Tevatron粒子加速器(最高总能量在2011年停机前达到了2TeV)就能发现超对称粒子,可是后来就连更强的LHC也找不到超对称。到2013年,LHC做完7TeV能阶的实验后,超对称理论的原始参数空间已经有99.9%被否定掉了。
在经历两年停机维护、加固升级后,LHC重建超导电磁铁的电路,在2015年重启,达到了设计的13TeV能阶。2015年12月15日,欧洲原子能研究机构在记者会上宣布了最新的实验结果,不出意外,一个超对称粒子都没找到的。也就是说,99.999%的可能性都被否决了。所以,王孟源博士称2015年为“高能物理的绝唱”。
而恰是在这个时间点,丘成桐他们又来游说了。丘成桐一向以敢于开炮闻名,1月16日,经常批评中国教育和学术腐败的他在上海接受采访时称:“如果我没得过菲尔兹奖,早就被打垮了。”因此,不用怀疑,他不会因为什么阻力而动摇。
丘成桐
丘成桐去年10月挂名出版的一本科普书《从长城到大对撞机》
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- 责任编辑:孙武
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