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杨振宁反对建造超大对撞机的七个理由中最有价值的是第四和第七个
时间:2016-9-16 下午 08:40:31,点击:0

作者:老蝉,来源:网文转载

近日,关于中国是否需要建造超大高能对撞机一事,由于两位在数学和物理界拥有崇高地位的大师的不同意见,而显得格外引人注目。

这两位大师就是物理学诺贝尔奖获得者94岁的杨振宁教授和华人首获菲尔兹奖的67岁的丘成桐教授。

虽然他们一位研究物理,一位研究数学,但他们却也有一段学术渊源,而且涉及丘成桐的老师陈省身大师。

这要从杨振宁的杨—Mills规范场论和陈省身的纤维丛理论说起。

我们知道杨振宁与李政道一起获得诺贝尔奖的是宇称不守恒定理,这个理论发表于1956年。而早在1954年,杨振宁就与米尔斯(杨振宁的学生)发表了一篇规范场论的论文。这个理论在当时并没有引起学界重视。直到“20世纪60年代到20世纪70年代引入的自发对称破缺观念,发展成标准模型。才被普遍认为是20世纪后半叶基础物理学的总成就。”(来源网络)

为什么直到6、70年代才会被人们所认识呢?这就与陈省身的纤维丛理论的横空出世有着密切关系。

【1975年,杨振宁和吴大峻发表了论文75c,用不可积相位因子的概念给出了电磁学以及杨—Mills场论的整体描述,讨论了Aharonov—Bohm效应和磁单极问题,揭示了规范场在几何上对应于纤维丛上的联络。这篇文章里面附有一个“字典”,把物理学中规范场论的基本概念准确地“翻译”成数学中纤维丛理论的基本概念。这个字典引起数学界的广泛兴趣,大大促进了数学与物理学以后几十年的成功合作。】(以上文字来源网络)

这个经典案例是“无用”的数学最后变得有用的一段佳话。是物理学家的直觉力与数学家的洞察力完美结合的体现。爱因斯坦广义相对论也是如此---爱因斯坦有着强大无比的物理直觉,但他的数学稍弱,但经过努力,也得出了方程。而数学家希尔伯特,在与爱因斯坦交流一个星期后,很快就得出了方程,但他还是大度地将这一切荣誉归功于爱因斯坦,爱因斯坦也是实至名归。这又是一段美好的公案。

杨振宁的理论与超大高能对撞机密切相关,后者属于实验物理,它可以验证“标准模型”。我们知道世界上存在四种基本力:万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。而“统一场论”就是试图用场的形式将这四种力统一起来。目前,物理学界的”规范场论“已经对除引力以外的其他三种力有了很好的理论描述。2013年3月14日,欧洲核子研究组织(CERN)正式宣布,“标准模型”预测的希格斯玻色子被大型强子对撞器(LHC)发现。

可能正是这个发现,坚定了我国物理学家的建造超大高能对撞机的信心。中科院高能物理所所长丁肇中弟子王贻芳是这个项目的坚定推进者。日前他针对杨振宁反对建设的7条理由,进行了逐条的反驳。

综合杨振宁7条,王贻芳的反7条,以及丘成桐的观点。老蝉认为,最具价值和最值得反思重视的是第四条和第七条。让我们来看下杨振宁的这两条:

【(四)为什么有不少高能物理学家积极赞成建造超大对撞机呢?原因如下:

A.高能物理学是二战后的一个新兴领域,此领域七十年来有了辉煌的成就,验证了“标准模型”,使人类对物质世界中三种基本力量有了深入了解。可是还有两项大问题没有解决:

甲)对剩下的第四种基本力量,引力,的深入了解还有基本困难。

乙) 还没有能了解如何统一力量与质量。希望解决此二问题当然是所有物理学家的愿望。

B.有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”,从而为人类指出解决此二问题的方向。

但是找超对称粒子已经有很多年了,完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。

(七)不建超大对撞机,高能物理就完全没有前途了吗?不然。我认为至少有两个方向值得探索:A. 寻找新加速器原理。B.寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。】(来源:知识分子)

在“杨7条”中,其他几条主要讲的是经济上的巨大投入是否明智划算;美国在这个项目上的失败;以及这个项目的实用性。只有第四、第七条是从物理学专业角度来阐述反对这个项目的理由的。对此,我们吃瓜群众当然无法理解其中究竟。但我们可以这样想一想:

对于一个以前卓有成就的堪称伟大的物理学家(老蝉一直认为杨振宁的规范场理论要比他的宇称不守恒理论要伟大)来说,杨振宁是否“廉颇老矣,还能饭否?”,他的洞察力还是那么敏锐吗?

这就意味着,经济上的原因是次要的,中国现在的经济实力对于1000亿体量的科学项目并不是不可承受。关键是,这个项目是否是一流的?是否是靠谱的?而是否一流靠谱由谁说了算呢?事实上,没有人能保证这个项目能成功,科学的实验也从来没有100%的成功率。而近两年来,LHC的实验成果也是乏善可陈(可见今日推文第四条《物理学已堕入噩梦时代,迷失于“上帝的赌桌”》)

但是,物理学家的洞察力是有区别的,有些人能够抓住真理的尾巴,把它从迷雾中拖出来,有些人则抓住了伪装的真理,耗费一辈子精力,结果是竹篮打水一场空。科学就是在这么悲壮的情景下发展起来的。我们普通人没有在科学探索的前沿经历过,我们国人也缺少科学史的普及教育(可以看文末的书)。所以,对于这种大师级的争论,往往雾里看花,不知所云。这从近日众多的媒体不靠谱的报道中可以看出。

那么,我们如何看待杨振宁、王贻芳、丘成桐这些大师专家们的意见呢?真的是外行只能看热闹了吗?看来,也只能如此了。

但是,我们需要明白的是:在这个项目上,我们期待上苍的眷顾,让那些具有强大洞察力的科学家,他们的真知灼见,能够在这个项目上得以体现。

如果,我们的运气真的不错,我们在这个项目上走对了路,那么,老蝉觉得1000亿甚至更多都不是不可接受的。

关键是第四第七问题上,中国的学界是否有足够洞察力的大师出现,这需要若干年后的事实来验证。

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