王貽芳:對撞機一定要建!花360億怎麼了?楊振寧:你考慮得太少
楊振寧是獲得過諾貝爾物理學獎的世界知名學者,王貽芳是中國頂級的粒子物理學家,在是否要用360億元人民幣建設粒子對撞機的問題上,他們產生了明顯的分歧。
王貽芳主張應該建,而楊振寧主張不應該建,自從2019年開始,以他們兩人爲代表的爭論雙方,就在學術界展開了激烈的辯論。
楊振寧
粒子對撞機究竟爲何物,竟然需要花費360億元去建設?
王貽芳和楊振寧都是出色的物理學家,他們兩人爲什麼會各自抱持着截然相反的主張呢?
小小的粒子,大大的能量
所謂的高能粒子,指的就是能量很高的粒子,這種粒子指的是人眼看不到的微觀領域中的原子、電子等粒子。
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在微觀領域,粒子的運動速度越大就會釋放出越大的能量,而粒子對撞機,就相當於爲多個粒子提供的一個運動場所,通過加速器給粒子加速,然後讓這些加速之後的粒子在這一運動場所中對撞,從而產生各種反應,誕生出結構種類更多的粒子。
加速器
對撞機的技術越成熟,就意味着我們越能夠按照自己想要的結構來製造出新的粒子,也就意味着對微觀物質的掌控和製造能力越強。
而我們肉眼所能看到的宏觀物質都是由微觀物質組成的,所以那也就意味着對宏觀物質的掌控和製造能力越強。
如果將這些能力運用在民用工業上,就可以更好地造福民生,運用在軍事國防上,就可以製造出更加高精尖的武器。
我們所熟知的原子彈,就是通過讓輕核粒子撞擊重核粒子來產生核裂變反應,從而釋放出巨大的能量,產生驚人的殺傷力。
原子彈就是人們在微觀粒子上的研究成果在軍事上的應用,正因爲人類具有了對原子這種基本粒子的掌控和使用能力,才能夠做到只用飛機投擲下一顆裝有核彈頭的原子彈,就能瞬間毀滅一座城市。
正因爲看到了粒子中所蘊含的無窮能量,世界許多國家的科學家都在保持對粒子領域的研究,可以說粒子領域的研究水平某種程度上代表了一個國家物理科學研究的最高水平。
歐洲核子中心
也正因如此,我國始終有一批積極突破進取的科學家,在粒子領域保持着極高的熱忱。
我國科學院院士王貽芳就是這些科學家的重要代表之一,其物理學造詣完全足以與楊振寧、鄧稼先比肩。
王貽芳於1963年出生在南京,從南京大學畢業後,以優異的成績被學校推薦給國際知名物理學家丁肇中做學生,在日內瓦跟隨丁肇中學習和做研究。
後來王貽芳又在意大利、美國等地進修物理學並參與各種科學研究,是我國數一數二的高能物理學家。
王貽芳
2012年,王貽芳帶領多位實驗人員測得了中微子振盪的一種新模式,被世界級雜誌《科學》評爲當年十大科學進展之一,並且還被看作迄今爲止中國本土最重要的科研成果之一。
這一成果爲世界上許多物理學家的研究工作提供了前進的思路,讓許多人敬佩不已。
2015年,52歲的王貽芳成爲中國科學院院士,2年後出任了核科學與技術學院院長。
因爲多年來對粒子領域的深入研究,王貽芳深刻地知道研究粒子對撞機在科研發展上所發揮的巨大作用,因此自從擔任科學院院士之後,他就積極主張和推動建設粒子對撞機。
王貽芳
其中他認爲現階段相當具有可行性的就是建設正負電子的對撞機,一旦得出進一步的研究成果,就將讓我國的高能粒子研究走在世界前列。
2019年3月23日,在中國科技館接受記者採訪時,王貽芳首次公開談起了有關建設正負電子對撞機的想法,並講述了他所規劃的許多細節。
雖然有些名詞記者聽不太懂,但是王貽芳在談話時所表現出的博學與自信,讓大家感受到了他對此事具有足夠的決心。
科學研究往往需要投入資金,作爲高精尖領域的粒子對撞機,其費用更是高得驚人。
正負電子對撞機
據王貽芳估計,總的費用至少需要360億元人民幣。
給予多重因素的考量,楊振寧教授對王貽芳的這一提議表示強烈的反對。
楊振寧爲何堅決反對?
楊振寧教授是諾貝物理學獎獲得者,在中國乃至世界物理學界都有着重要的地位,他的建議往往會引發廣泛的關注,因此楊振寧對王貽芳的提議的反對,成爲了學術界關注的焦點。
楊振寧教授認爲,我國每年的科研經費雖然不少,而且年年都有所增長,但是這些經費需要支撐起許許多多的科研項目。
楊振寧
一旦突然拿出360億來製造粒子對撞機,其他方面的科研項目就勢必會不得不縮減經費。
因爲一個科研項目而影響其他多個項目的進度,這着實會造成我國整體上科研進程的波動。
楊振寧作爲成就不菲的世界知名物理學家,他之所以能夠如此受到人們的尊重,不僅僅是因爲他在物理學方面對中國乃至世界做出的貢獻,而且還因爲他總是能夠在搞科研的同時,考慮到國家的經濟和社會狀況,以此來決定請求國家爲科研工作提供多少助力。
楊振寧
這種帶有憂國憂民色彩的科研情懷與楊振寧早年間的特殊經歷有着很大的關係。
當年楊振寧在高二的時候就通過入學考試進入了國立西南聯合大學。
彼年正是抗日戰爭打得相當激烈的1938年,烽火連三月,因爲中華大地東部戰火紛飛,國家只能選擇將各大高校向西部遷移,由北京大學、清華大學以及天津的南開大學在昆明共同成立了西南聯合大學。
本來就不賦予的國家財政,在需要抵抗日本侵略的時候更是變得捉襟見肘,無奈之下教育經費只能一再縮減。
楊振寧和同學們十分理解學校在經濟上的難處,雖然條件十分簡陋,連像樣的教室、宿舍和操場都沒有,但是他們並沒有被打消學習的積極性。
在簡陋到甚至經常漏雨的教室裡,反而培養出了像楊振寧、鄧稼先等一大批優秀學者。
從那個時候起楊振寧就懂得了,辦學和科研條件是與國家的經濟基礎息息相關的,除了科研以外,國家還需要把錢花到很多地方,至於在科研方面拿出多少經費,需要從總體上進行一個綜合考量。
楊振寧
因此在王貽芳院士提出用360億元製造粒子對撞機的時候,楊振寧考慮到國家科研經費有限,一直表示反對。
經費的問題其實只是楊振寧反對這一提議的原因之一。
另一方面,就現在世界各國對高能粒子的研究進度來看,就算製造出粒子對撞機,能否通過對撞機來製造出想要的粒子還是個未知數。
因爲截止到目前,用粒子對撞機來製造想要的粒子,只是物理學家提出的一種理論模型,是否真的能夠做到依然不確定。
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正因如此,許多國家選擇暫時不製造粒子對撞機,因爲他們大都認爲耗費巨資製造對撞機然後花費大量精力來探索一種可能根本就不存在的東西,並不太值得。
而目前所預估的360億元還並不是一次性投入就完事兒,360億隻是前期啓動項目的費用,在啓動之後還需要持續性的資金投入,需要再投進去多少錢還並不確定,或許會比想象的多許多。
美國當初在建造強子對撞機的時候,預估只需要一共40億美元的投入,後來項目僅僅建設了一部分的時候,因爲難度較大及花費較多而被迫叫停,停止的時候竟然已經花費了82億美元。
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而後來美國科學家再次做了評估,如果要把對撞機建成的話,至少需要200億美元的資金。
除了以上所說的經費和難度的原因以外,楊振寧教授考慮的還有另外一個因素,那就是技術保密問題,中國如果想要建設粒子對撞機,想進行技術保密非常困難。
我國現在雖然有像王貽芳這樣的精於粒子研究的物理學家,但是建造粒子對撞機需要的是許多名這樣的物理學家組成的專業團隊。
王貽芳
我國作爲發展中國家,在這方面的人才儲備尚有欠缺,如果現在要建造粒子對撞機的話,一定需要從國外請來許多相關專家才能完成,甚至請來的外國專家的人數可能會佔到整個科研團隊的90%以上。
那麼高的外國專家比例,很難做到完全保密,如果在粒子對撞機建成之後,外國專家都私下裡把相關技術告訴了其本國政府,那麼我國的所有研發工作就相當於是爲他人做了嫁衣,不僅技術會被他國馬上覆制過去,而且技術被應用到相關領域之後,甚至會使他國在某些軍事技術上超過我國,後果不堪設想。
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王貽芳的衝勁與樂觀
楊振寧確實充分考慮到了與科研有關的多個方面,但是作爲物理學界後起之秀的王貽寧,則與楊振寧有着不同的想法。
從經費方面的巨大投入來看,其實每一種科學研究本質上都是一種投資,有可能成功,也可能失敗。
許多時候潛在的收益越大,其中投入的財力和精力也越大,並且失敗的風險也越大。
王貽芳
而粒子對撞機就是一種潛在收益大、風險大、投入也大的科研項目,雖然需要花費不少資金,但是一旦取得了新的科研成果,那所獲得的國家利益往往會高於這些投入,並不是一種虧本的買賣,況且隨着我國經濟的發展,財政實力越來越高,我國抵抗這種經濟風險的能力越來越強,所以費用方面並不需要有太大的顧慮。
另外,從超對稱粒子是否存在的角度來考慮,自古以來所有的科學研究都是在把握一個基本大方向的基礎上深入研究,繼而從無到有的過程。
許多科研成果都是隨着人類的社會需求而在科學家日復一日的探索中誕生出來的。
王貽芳
其中許多東西在被研製出來之前,也僅僅是從理論上知道其可能存在,而科學家的任務就是在這種理論的指導下去探索其是否真的存在或者說是否真的能夠製造出來。
因此帶着理論指導而向未知的世界前進,是自古以來科學家的常態,中國的物理學家不應該因爲這種未知數而退縮不前。
除此以外,對於技術保密的事情,王貽芳也持有更加樂觀的態度,在他看來,現在世界上許多國家的科研工作在許多領域中都是存在某種程度的內容重合的。
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就算我國在建設粒子對撞機的時候只讓本國科學家參與,而不聘用外國科學家,那其中相當一部分國家也已經具備了其中的一些技術。
只不過這些國家基於種種考慮而沒有建設粒子對撞機,而我國在進行建設的時候,只需要對佔小部分的核心技術進行保密即可,其他的基本操作技術大可以向國際社會公開,因此保密難度並沒有想象中的那麼大。
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如果真的在粒子對撞機上取得研究進展,不僅僅可以讓我國在這方面走向世界前沿,而且還會大大提高我國的國際地位。
現代戰爭拼的是科技水平,如果我國擁有了其他國家都沒有的高能粒子科學成果,那單單是這種技術水平就能夠讓其他國家有所忌憚,不敢在軍事上輕易生出事端。
王貽芳和楊振寧在粒子對撞機的問題上各持己見,他們的主張都有各自的道理,也都是爲國家着想,不存在誰對誰錯。
身爲物理學界的後起之秀,王貽芳代表了勇於進取開拓的新一輩科學家,而楊振寧則代表了經驗豐富且深謀遠慮的老一輩科學家,這兩股力量都有其存在和發生的必要。
王貽芳
楊振寧等老一輩人考慮問題更加全面,讓我國的科研進程保持穩健的步伐,王貽芳等新一代人更加富有突破精神,讓我國的科研工作保持着一股強大的衝勁和活力。
相信在未來某個時候,這兩股力量在粒子對撞機問題上的考量會越來越趨於相同,到了那個時候我國粒子對撞機的建設工作也會水到渠成地得以啓動,我國在高能粒子方面的研究工作走在世界前列將會指日可待。