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【讨论】 160911国家之名,学术之争——关于中国建巨型对撞机

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首先说明一下,我不希望我的帖子里出现因人废言的情况,即从丘成桐、杨振宁、王贻芳、王孟源等人的人品、政治立场、个人利益相关、个人经历等角度来否定或肯定他们的言论。可能这个会引起某些吧友的不爽,说我洗地什么的,送一句话,““不管黑猫白猫,能捉老鼠的就是好猫。”如果有益于国,有益于基础物理发展,不管谁的话,采用就好,反之同理。对于二话不说直接开喷的,问候父母的,爆粗口的,直接删,这是讨论帖,不是来吵架的。


IP属地:湖南1楼2016-09-11 21:54回复
    然后把他们几个的文章摆出来


    IP属地:湖南3楼2016-09-11 22:01
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      国际知名数学家,丘成桐先生的文章,《我为什么期望中国建设巨型对撞机》


      IP属地:湖南4楼2016-09-11 22:01
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        之所以要谈对撞机,是因为我近两年来,很希望中国能够引进实验物理最重要的项目——对撞机到中国来。因此,我跟我的朋友史帝夫·纳迪斯(Steve Nadis)写了一本书。这本书出了英文版,名字叫From the Great Wall to the Great Collider: China and the Quest to Uncover the Inner Workings of the Universe ,中文版再过一两个月也能出来。
        我为什么选这个题目来讲?我是哈佛大学数学系和物理系的教授。三年前,哈佛大学物理系请我做他们的教授,主要是因为数学和现代物理都与我有很密切的关系。其实我与物理学界学者的关系有几十年了。但是我不是做实验的,我就是与理论问题有比较密切的关系。而对撞机是整个理论问题的最重要支柱,所以我们物理系的做理论物理的朋友们也都对它有很大兴趣,对在中国建一个巨型对撞机也是有很大兴趣的。
        去年,我和诺贝尔物理学奖得主戴维·格罗斯(David Gross)在北京开会的时候,他建议我的书取“From the Great wall to the Great Collider”这个名字,因为伟大的实验要跟万里长城一样,万里长城是经过两千年慢慢构造完成的伟大建筑,巨型对撞机也要花很多时间。我们希望十几年能够建成,能建在山海关附近,但中国政府做对撞机的准备还不是很充足。
        我们为什么要考虑建对撞机,因为它是世界有史以来最强大的机器,是全世界和我们国家实验物理学家一同来做的一个项目,可以讲是世界最大的机器。假如你去过日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN),会发现他们的机器真的蕴藏着伟大的结构,那是由七八千位物理学家一同做出来的机器。由于它的目标是揭示小的宇宙的奥秘,所以也是一个很重要的机器,是要研究整个物理学领域的机器。


        IP属地:湖南5楼2016-09-11 22:02
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          卡-丘空间是如何诞生的?
          我讲讲我自己的历史。
          1969年,我到伯克利念书,1970年,我上广义相对论的课。我学这个课的时候觉得很有意思,觉得爱因斯坦提出来的引力的几何表述是一个很有意义的想法。物理全部可以用几何来表达,这对做几何学的我来讲,有无比的吸引力。
          爱因斯坦认为引力场可以用时空的曲率来表示,引力本身其实就是时空的一部分,即时空几何的一部分。无论是从哲学的观念来看,还是从数学的观念来看,时空是几何的一部分,这是一个很深刻的理论。我们很想了解几何,爱因斯坦的这个想法使我想到,我们可以从物理的观点来了解数学。爱因斯坦认为时空在不停地扭动、不停地改变,它改变的原因是因为时空有引力,引力在不停地动。他的想法是时空里边有曲率,曲率是整个引力场的表现。
          爱因斯坦讲,从引力场出来的一小部分曲率,即里奇张量,是由物质提供的,但这只是一小部分。
          这个问题是很有意思的。因为我发觉这个问题原来是一个几何学家尤吉尼奥·卡拉比(Eugenio Calabi)提出来的。假如一个空间是真空的,就是没有物质,那么真空是不是没有引力场,这是一个问题,他用抽象的数学语言写下了这个问题。卡拉比从来没有想过物理的问题,他是纯粹以几何的观点来问这个问题。所以他的想法跟我当时的想法不一样,他是想解决几何上的问题,我是想解决物理上的问题。
          物理上的问题就是,假如一个时空是真空的,是否含有引力场?卡拉比提出一个构想,是要解决一个很复杂的非线性方程。所以我当时就猜想,卡拉比猜想其实就是讲,我们在一个很特殊的空间里边,加一个对称性,这个对称性就是三十年来物理学家很感兴趣的超对称。在这样一个空间里边,我们可不可以找到一个真空的时空?
          当时,有很多几何学家,包括我当年的很多朋友,认为卡拉比猜想太好了,不大可能成立,所以他们放弃了证明这个东西是对的。如果卡拉比猜想是对的,就有很多很好的数学上的结论。我当时跟我的很多朋友一样,不相信这个是对的。但是事实上,我经过很多困难,在想给出一个反例证明它不对的时候,终于经过六年的工夫最终发现它是对的,最后将它证明了。现在物理学家把它叫做“卡拉比-丘成桐空间”。
          我问,一个真空的宇宙,假如没有物质,它有没有引力?结果现在发现很多空间是真空而有引力场的,这种空间,我们要怎么看?我当时跟很多有名的物理学家讨论过,他们不晓得这个事情。我跟他们讲,这个是很自然的想法,不可能在物理上不出现,但他们也没有什么建议。
          到了70年代,人们发现自然界可以有一个所谓“超对称”的假想对称性,这是很微妙的事。不过四十年过去了,至今还没有实验证明超对称的存在。如果超对称存在的话,很多物理疑难会被解决。超对称的想法,刚好跟我做的卡拉比猜想有密切的关系,因为这个空间(卡拉比-丘成桐空间)刚好有超对称,可以解决很多物理上的疑难。
          所以1984年的时候,物理学家来找我了。他们在找弦论里边的真空,考虑它的物理现象。他们发现寻找弦论里边的真空的时候,最美妙的就是找我们构造的空间,现在叫“卡拉比-丘成桐”空间,来作为弦论的真空。因此他们就来问我,究竟这个事情存不存在?他们当时想做个模型,这个模型要求既有超对称,同时又要是没有物质的真空,并且这个真空是个很小的空间。当时他们不晓得这个真空在数学上存不存在,所以打电话给我。我跟他们讲,这个是存在的,他们很高兴,写了好几篇文章。到现在至少有几千篇或者一万篇以上的文章,在用这个空间来讨论物理现象。
          这个空间除了对物理有重要的启发以外,也对数学有重要的启发。其中一个重要的现象,是1989年我的一个博士后和一个研究生在哈佛发现的镜像对称性。镜像对称性不仅可以解决很多物理上的问题,也可以解决数学上的重要问题。
          物理上的重要问题是什么呢?在量子场论里边,一般他们推导要用微扰理论来做计算,可是当不是微扰的时候,量子场论是完全没办法计算的。镜像对称性表明大变动的(非微扰)量子场论可以跟某一个微扰量子场论具有一样的结构,这个现象叫做对偶。所以困难的理论(非微扰量子场论)可以用对偶这样一个想法来计算。
          镜像对称对物理而言是重要的想法,对数学也很重要。我们从这里可以看出,物理学对数学有很大的帮助。物理学家从他们的洞察力得出来的一些想法,能够帮助数学家走向重要的前沿。量子场论、量子力学本身并不是日常生活中能够天天碰到的经验。物理学家通过量子力学和量子场论得出来的这种洞察力,并不是普通数学家能够了解的。所以无论广义相对论也好,量子场论也好,物理学家得出来的想法并不是一般的数学家能够随便得出来的。因此在数学上有很多重要的工作,就是从这个方向来的。但是,假如基础物理没有实验的话,那么这些经验全部是假的。
          所以,数学家不停地要理论物理学家来帮忙,理论物理学家不停地要求有实验物理学家来帮忙,这三者是连在一起的,不可分开。只是数学也可以不需要理论物理帮忙,数学本身可以有它存在的方法,而理论物理可以让数学更漂亮。但基础物理若没有实验证明,则是很不好的事情。


          IP属地:湖南7楼2016-09-11 22:03
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            根据丘先生的文章,杨振宁先生作出了回应,《中国今天不宜建造超大对撞机》


            IP属地:湖南10楼2016-09-11 22:05
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              接下来,作为利益相关人,王所长对杨振宁教授的文章进行了反驳,《大型对撞机,正是时机》


              IP属地:湖南12楼2016-09-11 22:07
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                接下来,王孟源先生发表了针对王所长的文章《王孟源:回答王贻芳所长,高能所更该攻克什么技术》


                IP属地:湖南18楼2016-09-11 22:08
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                  为什么迷之被吞一楼


                  IP属地:湖南20楼2016-09-11 22:14
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                    看一下学术界大背景:欧洲大型强子对撞机(LHC)的物理学家们利用前所未有的高能量发起了对自然基本组成的又一次探索。然而,他们的发现是令人震惊的,因为最终的结论是:没有任何新发现!
                      30年前,人们开始设想这一巨大工程时,一定没有人预料到会有今天这个尴尬的结果。
                      2015年12月实验数据中显示的、轰动学术界一时的“双光子粒子”在最新的实验中消失了,这也意味着2015年的“明星粒子”并不是人们期待已久的、可能带来物理学变革的新基本粒子,而仅仅是统计波动的结果。
                    即目前任何试图超出标准模型的量子理论,全无有利的实验依据,而受影响最大的,就是目前占主流的超对称理论,理论物理学家们到了要为NOTHING解释的时候。


                    IP属地:湖南22楼2016-09-11 22:23
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                      然后对于超对称理论的支持者,最好的选项,就是建一个更大的去搏一搏,否则得大规模修改模型。而国际上,欧洲已经有一个了,美国吃过一次亏而且也不太需要这个来拉人,日本有没有这个经济实力维持下去是个问题,选项只剩下了一个中国,而中国,也确实需要一个机会来吸引物理学家,同时基础物理领域的实验数据(只是实验数据!)全面共享,建在哪个国家影响不算太大,所以他们看向了中国。


                      IP属地:湖南24楼2016-09-11 22:34
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                        于是阵营就很清楚了,支持超对称理论的科学家支持建,而不支持的(中立和反对的)超对称理论的则表示不建。那么,如果要说服国家建不建,就得表示这有没有利。


                        IP属地:湖南27楼2016-09-11 22:45
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                          那么把双方的理由理出来看看。
                          支持的方面:1 可以吸引大量物理学家,提高中国在物理学界的声誉。
                          2 对于与建造加速器有关的学科(其中有与国家安全有关的学科)有提升和助力。
                          3 拉动有关行业的GDP。
                          4(这个好像是没有提的)中国的实验物理学家不用跑到欧洲去看人脸色做粒子对撞实验了。
                          反驳的理由:1 由于中国在这行的不多,大部分声誉怕为外国所得。
                          2 对周边学科的提升与助力并不大,不如直接专攻。
                          3 压缩其他理论的研究经费。
                          4 粒子对撞可能不是唯一一条路,可以考虑开发其他实验途径。
                          5 超对称理论很有可能不对,钱会打水漂。
                          6 经费可能会超预算,承受不了。


                          IP属地:湖南29楼2016-09-11 23:05
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                            中国现在在上升期,钱就更不能乱用,得用到点子上,一个很明显的问题就是,超对称理论对吗?如果不对或者更惨的直接在近几年被证伪,那么一大笔钱真的打水漂了。而且现在基础物理发展出的大部分技术,还未消化并转为应用技术,或许国家应该加大对新应用技术的开发,如果能在应用物理上收获颇丰,也能吸引一大堆物理学家。所以我觉得现在要缓建,看看情况探探风声。


                            IP属地:湖南31楼2016-09-11 23:12
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                              先滚去睡。


                              IP属地:湖南32楼2016-09-11 23:29
                              收起回复