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wzatv:【组图】戴自海:高能物理的未来和巨型对撞机的一些补充讨论(2)

时间:2016-09-28 00:29来源:本港台现场报码 作者:本港台直播 点击:
背景:那1980年的会议是一场小于100人参加的小型学术会议,在当时的弗吉尼亚理工学院(即现今的弗吉尼亚理工学院暨州立大学,又称弗吉尼亚理工)举行。

  背景:那1980年的会议是一场小于100人参加的小型学术会议,在当时的弗吉尼亚理工学院(即现今的弗吉尼亚理工学院暨州立大学,又称弗吉尼亚理工)举行。而马沙克教授当时是一位备受敬重的老前辈。

  参加小组讨论会中,史蒂文·温伯格教授和谢尔登·格拉肖教授两位则刚在一年前获诺贝尔物理学(1979)。随后马丁·佩尔教授(1995)和南部阳一郎教授(2008)也相继获诺贝尔物理学。Feza Gursey是一位来自耶鲁大学的教授,最后大家知道的李政道教授和周光召教授则不用我多介绍。

  对于杨教授的话我不能同意。他认为研究高能物理的未来是没有希望的,因此他建议当时的年轻学人(包括我)应该转向其他研究项目,而他自己也真实地从1970年代开始从事其他方面的研究工作(事实上当时某些年轻学人听从了他的劝告,从事其他方面的研究并有辉煌的成果)。

  到目前为止,历史告诉我们,杨教授对高能物理未来的预测是不正确的。在1980年,W及Z玻色子尚未被发现时(当时格拉肖教授正提出没有Z玻色子的解决方法),统一基本粒子的电磁作用与弱作用的基本模型还只是理论层面的想法。其时,欧洲核子研究组织(CERN)兴建了质子-反质子粒子对撞机以搜索W及Z玻色子,最终在1983年取得被发现的重大成果(并藉此获得1984年诺贝尔物理学奖)。

  顶夸克和希格斯玻色子相继在1990年代及2012年被发现,同时我们对中微子的认识也日益加深,这使我们能完全证实电磁作用与弱作用的统一。再加上量子色动力学(QCD)在力(核力)研究上的发展,今日我们可以宣称已经完全了解所有可见的力及物质,而我们将其称之为标准模型。当中大部分发现都是来自于费米国立加速器实验室或欧洲核子中心的粒子对撞机。

  自1984年,世界上芸芸精英深入地研究弦论。标准模型的成功让我们走得更远,将宇宙学推向另一个高峰。同时,高能物理学界亦在急速发展,至今已成为一个国际社群。整个高能物理学界的中心亦已从美国转移至欧洲,许多国家派出队伍参与欧洲核子中心大型对撞机相关实验。同时,亚洲研究组织的重要性也日渐提高。未来20年高能物理的发展仍充满未知之数,但可以确定的是一个新时代粒子对撞机将是未来科研发展的必要因素。

  假设中国决定建造巨型粒子对撞机,整个高能物理学界的中心将转移至中国;假如欧洲持续围绕巨型粒子对撞机的研究计划,他们依然是21世纪内的研究重心。基于现有大型子对撞机LHC正进行的研究计划,欧洲方面将在未来5至10年皆没有开展新计划的余裕。这个正是中国要挑战成为高能物理研究龙头的黄金机会,如中国能够在这时候建造新世代粒子对撞机并在5至10年后展开相关研究,在高能物理研究社群不能亦不会同时支持两个巨型对撞机的假设下,整个研究重心将彻底转移。

  的确,以上的研究成果需要昂贵的巨型对撞机以及庞大的研究团队,这与个人(或小的科研组)为中心的研究方式是完全不同的。但面对如此巨大的科研难题,这却是无可避免的。与其他科学领域比较,高能物理学者在个人层面的资源投入并不比其他多,然而,我们需要把所有资源集中才能加强研究协同效果。惟巨型对撞机的相关研究会将来自世界各地研究者们的资源和技术紧紧靠拢,预计花上一段以十年计的时日研究下,产生巨大的国际协同合作效果,这正是其他科研项目所没有的特质。如果中国决定建造它,它会立即带给中国国际声望和科学影响力,类似AIIB公布时立即给中国带来国际威望和金融影响力。

  当我们都把各自的资源集中,人类文明才有长足发展。如我们都只为自己的家庭谋生,把时间都花在打猎农务上,学术发展就会裹足不前。哲学家和学者之所以能够成为哲学家和学者,有赖于其他人能够补足他们日常所需。随着时间的推移,知识的追求变得更加繁复,更大的团队(包括基建、跨学科协作实验、建造国际太空站等)变得日益重要。现在,高能物理学者是基础科学上的大型协作的前驱者,而当需要的时候,其他科学领域,例如基因组学、脑启动计划等等、也向同一个方向迈进(雷射干涉重力波天文台为探测引力波而组成一个千人队伍也是一例)。迄今,许多的科研计划皆是由大量跨种族、宗教、国籍、文化的科学家共同努力,不分你我地向着同一个目标奋斗而成,这正展现人类文明的美好一面。比起日趋强大的武器和军备,科研计划在促进世界和平上有着更好的效果。

(责任编辑:本港台直播)
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