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龍科多:游說中國建超級對撞機 是美國的戰略忽悠嗎
關鍵字: 對撞機巨型對撞機超級對撞機加速器丘成桐超弦理論高能物理最近,因媒體報道中科院院士吳岳良的工作“超越愛因斯坦廣義相對論”,高能物理領域的進展又吸引了公眾注意。恰在不久前,哈佛大學的華裔數學家丘成桐來上海演講,再次表達了對中國建設巨型對撞機的期望。為此,丘成桐去年10月還掛名出版了一本科普書《從長城到大對撞機》,希望中國用十幾年時間,在山海關附近建成一個能級超過歐洲大型強子對撞機(LHC)的巨無霸。丘成桐還在演講中透露,自己為了這項“大科學”工程,還給國家領導人寫信,跟有關部門領導會談,目前,還沒有遭到直接反對。
而在海峽對岸,師從諾獎得主溫伯格(S. Weinberg)的哈佛大學物理博士王孟源則撰文《高能物理的絕唱》,質疑美國高能物理學界利用丘成桐對中國政府游說。那么,建超級對撞機,是否真是一個投資上千億但99%不會取得成果的“超級大坑”,這一切是不是美國的一次“戰略忽悠”呢?
世界最大粒子加速器歐洲大型強子對撞機(LHC)
什么是高能物理
如果你喜歡讀《三體》這樣的科幻小說,或者愛看謝耳朵在《生活大爆炸》中侃侃而談,那么高能物理學中的名詞你或多或少都聽說過。夸克、黑洞、大爆炸(原子彈和氫彈的能量還夠不上),二十世紀是物理學的黃金世紀,也正是因為高能物理學的誕生與蓬勃發展。相對論和量子力學粉墨登場,從理論上有效解釋了微觀世界高能環境中現象;在實驗室,各種新粒子從對撞機中產生,證實了“標準模型”的預言。
什么是“標準模型”呢?自然界有四種基本力,強力、弱力、電磁力和引力。廣義相對論可以描述引力,而“標準模型”可以描述強力、弱力、電磁力及組成所有物質的基本粒子。“標準模型”與量子力學及狹義相對論相容,但仍無法描述引力,不能作為統一量子力學與廣義相對論的“大統一理論”。
“標準模型”很成功,最著名的就是其預言的“上帝粒子”(希格斯粒子)被歐洲大型強子對撞機證實。但“標準模型”也有很致命的缺陷,除了不能描述引力,它也不能解釋暗物質,不能解釋宇宙中的物質和反物質為何沒有對消近凈,也不能解釋宇宙暴脹。
而你可能想不到的是,“標準模型”的成功反而導致了高能物理學的衰落,因為除了對它修修補補,什么也做不了,沒有任何一項實驗結果能超出“標準模型”的計算范圍,也就是說,它遇到的難題也失去了實驗的引導,無法解決。
學術界遵循“不出版即死亡”,許多人只能改行去華爾街,還留在物理學界的改行做凝聚態物理了。據王孟源介紹,他博士班畢業時,哈佛那屆7個高能物理理論博士除了他都馬上轉了金融。
為什么要建超級對撞機
在走向衰落的同時,高能物理界開始把理論希望寄托在超弦理論上,對,“超弦”就是你在《三體》中看到那個名詞。這次來充當“說客”的丘成桐,就與超弦教主威滕(Witten,圈內戲稱Pope)長期合作過好幾篇數學論文。之所以稱“教主”,把超弦理論說成是一種宗教,是因為“超弦”編出的故事完全沒有作任何預測的能力,不能被實驗證偽,這就與相對論、量子力學等預言被實驗證實,描述宇宙的真實現象的科學理論不同,讓人覺得只是數學游戲,與實際的宇宙可能沒有關系。同理,開頭提到的吳岳良院士的工作,如果能夠作出可被實驗檢測的預言,想必早就引起轟動,而不是現在這樣的影響力。
幸而,除了李淼等極少數學者,中國做這個方向的人不多,就論文數量來說,憑借超弦理論,美國在高能物理、宇宙學方面遙遙領先。
為了不淪為笑柄(雖然可能早已淪為了),不被當成江湖騙子,超弦界開始游說建造更大的對撞機,以蠻力來產生更高能的粒子,特別是“標準模型”以外的超對稱粒子(超對稱是超弦最主要的假設,名字中的“超”即由此而來。但即便找到了超對稱粒子,也不能說超弦理論就一定是對的)。
起初,超弦界以為美國費米實驗室的Tevatron粒子加速器(最高總能量在2011年停機前達到了2TeV)就能發現超對稱粒子,可是后來就連更強的LHC也找不到超對稱。到2013年,LHC做完7TeV能階的實驗后,超對稱理論的原始參數空間已經有99.9%被否定掉了。
在經歷兩年停機維護、加固升級后,LHC重建超導電磁鐵的電路,在2015年重啟,達到了設計的13TeV能階。2015年12月15日,歐洲原子能研究機構在記者會上宣布了最新的實驗結果,不出意外,一個超對稱粒子都沒找到的。也就是說,99.999%的可能性都被否決了。所以,王孟源博士稱2015年為“高能物理的絕唱”。
而恰是在這個時間點,丘成桐他們又來游說了。丘成桐一向以敢于開炮聞名,1月16日,經常批評中國教育和學術腐敗的他在上海接受采訪時稱:“如果我沒得過菲爾茲獎,早就被打垮了。”因此,不用懷疑,他不會因為什么阻力而動搖。
丘成桐
丘成桐去年10月掛名出版的一本科普書《從長城到大對撞機》
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- 責任編輯:孫武
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