杨振宁为何反对中国建造大型强子对撞机?他和王贻芳在争论什么?

关于大型强子对撞机的争论由来已久,争论双方,一方是物理学家杨振宁,另外一方其实有所变化,如今是以王贻芳为代表的中科学院高能物理所的科学家们。那这个争论到底是咋回事呢?我们来详细聊一聊这个话题。

第一场对撞机之争

很多人都以为大型强子对撞机的争论是最近的事情,而不知这其实是40多年前就开始争论的事情。话说在1972年,当时有一部分国内的物理学家主张建造粒子加速器。那粒子加速器到底是什么呢?

我们来简单的科普一下,上世纪初,物理学家卢瑟福利用α粒子轰击金箔,提出了原子结构,打开了原子世界。实际上,在这之后,卢瑟福利用几乎相同的办法发现了质子,预言了中子。而查德威克也利用类似的办法发现了中子。

物理学就发现,微观世界的物理学现象可以用简单的“对撞”来实现。于是,大家努力升级粒子加速器,说白了就是把粒子加速到接近光速,然后它们对撞,抓取数据、分析数据,来和理论进行拟合。

科学家利用这样的办法从上世纪40年代前后,一直到70年代前后,一共发现了上百种粒子。这一下让物理学家慌了神,开始思考如何把这些粒子和当时已知的四种作用力统一在一起,并且狭义相对论和量子力学的基础上,提出了粒子物理标准模型。

杨振宁其实对粒子物理标准模型的贡献是十分卓越的,他的杨米尔斯理论是粒子物理标准模型的骨架理论,宇称不守恒启发了温伯格等人提出了弱电统一理论。因此,杨振宁是这个领域中最顶级的物理学家之一。

1971年,杨振宁作为访问学者来到中国,毛主席、周总理亲自接见了他,并且和他谈论起美国的一些相关事宜。从这之后,杨振宁每年都会回国,一直到80年代初就开始在中国旅居。

在1972年,杨振宁受邀参加了一场会议,在这场会议中,当时国内的物理学家主张建设粒子加速器。而作为这方面世界顶级的物理学家,杨振宁没有和参与会议的人意见一致,而是投了反对票。

他提出了自己的看法,他认为,修建加速器的费用是个无底洞,当时计划的1000万美金的加速器项目,即使建造了起来,也是欧美国家10年前玩剩下的,属于落后的设备,如果要建造迎合时代的加速器,那这个开销将会是相当的大。

同时,杨振宁由于长年居住在美国,他发现美国之所以能够快速发展,有赖于美国在计算机领域突飞猛进的发展。因此,他认为与其把这些钱都投入到加速器的建造当中,不如把这些钱都投入到培养计算机人才,生物学人才,工程类人才的方向上,这样短期内见效快,可以帮助中国快速地崛起。

后来,加速器这个项目被延后了10年才修建,而且预算也缩减了,这个项目被延后到10多年后才开始修建,也就是北京正负电子对撞机。

第二场对撞机之争

我们更为熟悉的其实是第二场对撞机之争,也就是杨振宁与王贻芳之间的争论。双方的观点也更加鲜明。那我们就需要先补充一点杨振宁的观点,再和王贻芳的观点进行对比。

从80年代至今,科学家一直致力于制造更大的对撞机,因为上文提到的粒子物理标准模型中还缺失最后一块拼图,也就是赋予粒子质量的“希格斯玻色子”。

美国和欧洲核子研究中子都有计划要建设更大的大型粒子加速器。首先,美国这边确实也开始修建了,但是这样大型的设备费用实在太大,都是千亿级起步,因此,美国的这个项目最终成为了烂尾工程,没有持续下去。欧洲这边吸取了美国的教训,给“希格斯玻色子”赋予了一个有趣的名字:“上帝粒子”。然后以此去说服欧洲的政客和财团们。后来,果真建造起了LHC。

这也是目前最大的大型强子对撞机,前前后后,升级设备投入大量的资金。同时也确实有很多新发现,尤其是找到了粒子物理标准模型的最后一块拼图:希格斯玻色子。

因此,杨振宁认为利用大型强子对撞机来研究高能物理学的路已经到头了,即使有新的发现,也不会什么大方向,还要花费大量的资金,更关键是,这些研究都是基础物理学理论,不会立马给国家带来什么实质性的帮助。

而王贻芳认为,中国如今已经崛起了,足够强大,是时候为全人类的基础科学做出贡献,承担应有的责任,而且大型强子对撞机依然是目前研究高能物理学最好的手段,中国作为大国,是不可缺少这样的大型设备的。除此之外,王贻芳经过深入的研究和调研,他和其他的科学家提出了一套方案,他认为通过这套方案,可以大幅度降低建造大型强子对撞机的成本,而不会像其他国家那样,变成一个无底洞。

以上就是两场对撞机之争,和最近一次论战的两个人的主要观点。应该说,两人都是我们国家顶级的物理学家,都有各自看问题和思考问题的视角。至于是否修建,实际上还是由国家来直接决定,而不仅仅是两位物理学家,或者普罗大众来做这个决定。