值得科学青年和科学儿童关注的15本书,值得科学

摘要: 12月到了,我们的“2014榜中榜”栏目也开始了。以“替人读书”为己任的翻书党,将从今天开始“替人盘点”,帮读者翻阅12月的各种榜单。第一份,就从科普书开始吧,这是被誉为“最值得订阅的文化创意网站之一”的brai ...12月到了,我们的“2014榜中榜”栏目也开始了。以“替人读书”为己任的翻书党,将从今天开始“替人盘点”,帮读者翻阅12月的各种榜单。第一份,就从科普书开始吧,这是被誉为“最值得订阅的文化创意网站之一”的brain pickings的年度科普书。需要补充,这些科普书除了内容炫酷,封面,也很炫酷,不信你看。

摘要: 以下这份科普书单,是被誉为“最值得订阅的文化创意网站之一”的brain pickings的年度科普书。需要补充,这些科普书除了内容炫酷,封面,也很炫酷,不信你看。1. 《宇宙何其巧:你自以为了解的世界》——“如果有一 ...

图片 1

图片 2

  1. 《宇宙何其巧:你自以为了解的世界》 ——“如果有一天,我们认为自己彻底明白了我们是谁、来自哪里,那我们一定是失败了。”

以下这份科普书单,是被誉为“最值得订阅的文化创意网站之一”的brain pickings的年度科普书。需要补充,这些科普书除了内容炫酷,封面,也很炫酷,不信你看。

出品:新浪科技《科学大家》

原标题:杨振宁的最后一战

图片 3

1. 《宇宙何其巧:你自以为了解的世界》

——“如果有一天,我们认为自己彻底明白了我们是谁、来自哪里,那我们一定是失败了。”

图片 4

物理学家、麻省理工人类学教授阿兰·莱特曼(Alan Lightman)新作。他曾带领我们走进爱因斯坦的梦中,听伟人漫谈。这次他想要在新著《宇宙何其巧》中解答的是,随着科学新发展而出现的哲学问题。

在这本书里,他参与科学与宗教对话;分析人类对于永恒的渴望与自然短暂性之间的冲突;利用暗能量解释宇宙只是一个偶然的可能性;探讨现代科技如何让我们无法直接感受世界;以及多个宇宙、多个时空连续体、超出三维的可能性。

在这所有的思考背后,他暗含的想法是:我们见到和了解的世界,不过是巨大的、无边的整体的一个微小碎片。正如卡尔·萨根在思考科学和宗教时所写:“如果有一天,我们认为自己彻底明白了我们是谁、来自哪里,那我们一定是失败了。”

撰文:王贻芳 粒子物理学家,中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长、研究员、博士生导师

来源: 醋话集(ID:cuhuaji )

物理学家、麻省理工人类学教授阿兰·莱特曼(Alan Lightman)新作。他曾带领我们走进爱因斯坦的梦中,听伟人漫谈。这次他想要在新著《宇宙何其巧》中解答的是,随着科学新发展而出现的哲学问题。 在这本书里,他参与科学与宗教对话;分析人类对于永恒的渴望与自然短暂性之间的冲突;利用暗能量解释宇宙只是一个偶然的可能性;探讨现代科技如何让我们无法直接感受世界;以及多个宇宙、多个时空连续体、超出三维的可能性。 在这所有的思考背后,他暗含的想法是:我们见到和了解的世界,不过是巨大的、无边的整体的一个微小碎片。正如卡尔·萨根在思考科学和宗教时所写:“如果有一天,我们认为自己彻底明白了我们是谁、来自哪里,那我们一定是失败了。” 2.《人类年代:我们塑造的世界》 ——送个诗人过来描述我们如何将地球变成了自己的沙盒

2.《人类年代:我们塑造的世界》

——送个诗人过来描述我们如何将地球变成了自己的沙盒

图片 5

根据卡尔·萨根小说《接触》改编的电影里的有一幕,朱迪·福斯特饰演的角色注视着无法形容的宇宙奇妙景致,而她的任务是给人类描述这一切,最后,她只能喘着气说:“他们应该送个诗人来!”

讲述人类的故事也不是件易事,不过这次有诗人在,而且是萨根最爱的诗人:黛安·阿克曼(Diane Ackerman)。萨根曾将她精确描写星球的诗句寄给狱中的蒂莫西·利里。

她不仅是个诗人,还是位科学小说家和历史学家。她写人类如何走到今天:“人类一直是兴奋、不知疲倦、忙碌的存在。在过去的11700年里,仅仅是冰河世纪末期冰河消退后一瞬间,我们就发明了建筑、写作和科学。……我们建造奥兹国般的城市,离开我们的星球去旅行……摧毁森林,铲平地球……”

虽然看到了“我们将地球变成了自己的沙盒”这样的变化,但阿克曼还是一颗科技心,认为这样的改变“剧烈、不可逆,但也并非全然是坏事。我们的错误数不胜数,但我们的才能也难以估量。”

中微子在我们周围无处不在,从宇宙大爆炸到我们身处的地球、太阳等等,都有中微子。其实我们每一个人本身也是中微子源,每一个人每天会发射出三亿四千万个中微子。

作者:醋醋

图片 6

3. 《树之书:将知识的分支可视化》

——涵盖各个知识门类的两百幅树状图

图片 7

读图时代,数据可视化成为潮流,但可曾想过这种可视化在八百年前就已开始,而且使用的是常见到会忽略的树的形象?

设计师兼信息视觉化学者曼努埃尔·利马(Manuel Lima)对此深感兴趣且研究颇深。他以树状图的历史为主线,讲述数据可视化的过程。

书中最吸引人的当属两百幅细致的树状图,涵盖各个门类,有1780年版《法国百科全书》中艺术和科学的宗谱图,用树叶大小代表人类对学科的了解程度;也有1250年Lambert of Saint-Omer绘制的“美德树”各种美德从中央球茎中生长而出,成为一个个分支;还有第一幅树状组织结构图纽约厄尔铁路公司的组织计划。

中微子在整个物理学当中起着非常重要的作用,在构成物质世界的12个最基本的粒子当中,中微子占了其中的三种,所以说中微子是构成物质世界最基本的单元,我们需要把它研究清楚。

The party is over。

根据卡尔·萨根小说《接触》改编的电影里的有一幕,朱迪·福斯特饰演的角色注视着无法形容的宇宙奇妙景致,而她的任务是给人类描述这一切,最后,她只能喘着气说:“他们应该送个诗人来!” 讲述人类的故事也不是件易事,不过这次有诗人在,而且是萨根最爱的诗人:黛安·阿克曼(Diane Ackerman)。萨根曾将她精确描写星球的诗句寄给狱中的蒂莫西·利里。 她不仅是个诗人,还是位科学小说家和历史学家。她写人类如何走到今天:“人类一直是兴奋、不知疲倦、忙碌的存在。在过去的11700年里,仅仅是冰河世纪末期冰河消退后一瞬间,我们就发明了建筑、写作和科学。……我们建造奥兹国般的城市,离开我们的星球去旅行……摧毁森林,铲平地球……” 虽然看到了“我们将地球变成了自己的沙盒”这样的变化,但阿克曼还是一颗科技心,认为这样的改变“剧烈、不可逆,但也并非全然是坏事。我们的错误数不胜数,但我们的才能也难以估量。”

4.《人类的存在意味着什么》

——历史一直掌握在人类手中,现在,我们是不是可以对孕育我们的世界给予同样的关注?

图片 8

社会生物学和生物多样性之父、普利策奖得主爱德华·O.威尔逊(Edward O. Wilson)的最新作品。延续他在前一本书《社会如何征服地球》中对“人类世”的阐释,威尔逊认为“人类已经对宇宙和自己足够了解”,是时候系统、科学地梳理人类在宇宙中的位置和生存的意义。

在说明“人类之谜”、“自由意志”、“宗教信仰”,警告“生物多样性的崩溃”,甚至描述E.T.时,威尔逊都坚信人类在已知宇宙中占有特殊位置。自一系列物理原因和影响交织而成的偶然造就了人类以来,历史就一直掌握在人类手中。

但他也呼吁道,鉴于人类已经拥有了这样的地位,是否“我们现在可以对孕育我们的世界给予同样的关注”?人类在按照自己意愿重新设计生物学和人类特性时,也是在抛弃自然选择,科学和技术的进步可能将给我们带来前所未有的道德困境。

但是非常不幸,我们对中微子的了解非常少,到现在为止我们甚至连中微子质量到底是多少都不清楚,我们只能确定中微子有一点点质量。中微子在宇宙当中数量非常多,在整个宇宙当中大约每立方厘米有300个,所以中微子如果有一点点质量,它对我们整个宇宙的起源、演化、宇宙大结构的形成都会起非常重要的作用。

杨振宁张开左手向上抬起微微摇了摇,加重语气补充翻译:

  1. 《树之书:将知识的分支可视化》 ——涵盖各个知识门类的两百幅树状图

5.《天空的边际:关于无所不包你需要知道的一切》

——用一千个基础单词解释宇宙

图片 9

大爆炸、黑洞、暗物质、暗能量,现代宇宙学中的重要发现和谜团,理论宇宙学家罗伯托·特洛塔(Roberto Trotta)都用最常见的1000个英文单词清晰解释。

物理、能量、银河系,甚至宇宙,这样的词,都以更简单的词语替换,仿佛穿越回还未为那些物理现象发明专有名词的时代。

怀着文学实验和普及科学的想法,特洛塔讲述了这样一个故事:一位科学家用大型强子对撞机演示,发现和理解未知现象,用地球上最大的望远镜在宇宙中寻找暗物质。

在大爆炸的早期,宇宙是非常均匀的,有一点点所谓的质量密度涨落,才能形成宇宙大的结构,宇宙大的结构形成以后,才会有银河系、太阳、地球,以及人类。

什么意思?盛宴已过。

图片 10

6.《莎士比亚的科学:对剧作家莎士比亚的宇宙的新观察》

——莎士比亚的戏剧写作,真的受到了天文学的影响

图片 11

威廉·莎士比亚如果真的存在的话,生活在人类历史的一个重要阶段:天文学萌芽的时期。那时起,人类开始将对天堂的古老渴望转化为科学上的新追求。

值得科学青年和科学儿童关注的15本书,值得科学青年和科学儿童关注的15本好书推荐。科学记者丹·弗克在书中试图证明这一观点:莎士比亚的戏剧写作,受到了这一新学科的重要影响。他最有力的论据是莎士比亚的悲剧《辛白林》:最后一幕中,主人公朱庇特在梦中见到四位已去世的家人的鬼魂环绕他旋转。朱庇特的名字曾多次在莎士比亚的后期剧作中出现,但在这里人物才首次现身,那四个鬼魂似乎正象征着伽利略新发现的环绕土星的四颗卫星。因为从时间上看,《辛白林》创作于1610年秋,伽利略讲自己早期天文发现的《星际信使》发表仅数月之后,或许并非巧合。

所以,人类能否存在跟中微子质量到底是多少有很大关系。如果中微子质量为零,那么,这个世界上、宇宙里面,就不会有一个有密度涨落的结构,没有这样的一个结构,自然银河系和人类就不会存在。

虽然97岁高龄,杨振宁也只需一根拐杖就能走路,他坐在沙发上,拐杖斜放在腿边。

读图时代,数据可视化成为潮流,但可曾想过这种可视化在八百年前就已开始,而且使用的是常见到会忽略的树的形象? 设计师兼信息视觉化学者曼努埃尔·利马(Manuel Lima)对此深感兴趣且研究颇深。他以树状图的历史为主线,讲述数据可视化的过程。 书中最吸引人的当属两百幅细致的树状图,涵盖各个门类,有1780年版《法国百科全书》中艺术和科学的宗谱图,用树叶大小代表人类对学科的了解程度;也有1250年Lambert of Saint-Omer绘制的“美德树”各种美德从中央球茎中生长而出,成为一个个分支;还有第一幅树状组织结构图纽约厄尔铁路公司的组织计划。 4.《人类的存在意味着什么》 ——历史一直掌握在人类手中,现在,我们是不是可以对孕育我们的世界给予同样的关注?

7.《蛰刺的故事:我和大黄蜂的旅程》

——从小在英国什罗普郡养各种宠物的他,对大黄蜂一网情深

图片 12

戴夫·格尔森(Dave Goulson)深爱各种野生动物,儿时在英国什罗普郡养各种宠物,长大后研究和拯救大黄蜂。短毛大黄蜂曾经常见于肯特的沼泽地里,但现在只能在新西兰的野外生存,那还是19世纪运过去的蜂后的后代。作为英国大黄蜂保护协会的创立者,戴夫一直致力于将它们重新带回原本属于它们的土地。

他对大黄蜂的热情,从他对大黄蜂习性、历史与大黄蜂的关系的原始研究,以及对后代保护大黄蜂的建议中,都能看得出来。他借助一个热爱自然的小孩的成长故事,讲述大黄蜂的重要性,也提醒农业对蜂类的潜在威胁。(好书推荐尽在:www.xiaoshuozhu.com)

中微子研究史

台下,坐满了年轻大学生,一位男生站起来发问,脸上挂着愤懑、委屈与不解。

图片 13

8. 《宇宙:顶尖科学家探讨宇宙的起源、谜团和未来》

——听那些这个时代最棒的脑袋一起解释宇宙

图片 14

约翰·布罗克曼主编的网站Edge.org邀请了数位顶尖科学家解释我们已知的宇宙。

阿兰·古斯(Alan Guth)和安德烈·林德(Andrei Linde)描绘了宇宙学在过去三十年的发展和他们创建的暴胀模型(2014年3月,大爆炸引力波的发现,证实了这一模型);李·施莫林(Lee Smolin)讨论了时间的性质;丽莎·蓝道尔(Lisa Randall)和尼尔·图洛克(Neil Turok)解释了从线性理论衍生而来的胚理论和二维结构;赛斯·劳埃德(Seth Lloyd)探讨宇宙如何像一个自定义程序的计算机一样运作;劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)提出关于中立、暗物质和空空间的新想法;布莱恩·格林(Brian Greene)和爱因斯坦的传记作者沃尔特·艾萨克森共同推想阿尔伯特·爱因斯坦会如何看待21世纪的理论物理;已故的努瓦·曼德博回顾漫长的分形理论研究生涯等等。

中微子是1930年由著名科学家泡利提出来的,为了解决在微观世界中能量和动量不守恒的问题。科学家在实验当中发现能量动量不守恒,泡利解释说因为有中微子这种基本无法探测粒子的存在,使得最后你看到的好像是不守恒,但其实是守恒的。

这是2019年4月29日,在北京雁栖湖畔中国科学院大学新礼堂发生的一幕。

社会生物学和生物多样性之父、普利策奖得主爱德华·O.威尔逊(Edward O. Wilson)的最新作品。 延续他在前一本书《社会如何征服地球》中对“人类世”的阐释,威尔逊认为“人类已经对宇宙和自己足够了解”,是时候系统、科学地梳理人类在宇宙中的位置和生存的意义。 在说明“人类之谜”、“自由意志”、“宗教信仰”,警告“生物多样性的崩溃”,甚至描述E.T.时,威尔逊都坚信人类在已知宇宙中占有特殊位置。自一系列物理原因和影响交织而成的偶然造就了人类以来,历史就一直掌握在人类手中。 但他也呼吁道,鉴于人类已经拥有了这样的地位,是否“我们现在可以对孕育我们的世界给予同样的关注”?人类在按照自己意愿重新设计生物学和人类特性时,也是在抛弃自然选择,科学和技术的进步可能将给我们带来前所未有的道德困境。 5.《天空的边际:关于无所不包你需要知道的一切》 ——用一千个基础单词解释宇宙

9.《神经科学》

——用绘本展现大脑世界

图片 15

神经科学家哈娜·罗斯博士(Hana Roš)和神经学博士转型插画家马特奥·法莱拉(Matteo Farinella)在世界最大的医学基金会之一Wellcome Trust的资助下,合作了这一绘本,用黑白图片展现大脑世界。

走进去,迎面一片神经元森林以及许多的记忆穴和欺骗城堡;沿途,会遇到为科学实验献身的巨型乌贼、海蜗牛和神经科学的先驱者巴普洛夫以及他1897年在俄国做的著名记忆实验。

感知、记忆幻觉、情感回忆、意识,以及思维和大脑的区别,关于大脑的一切,两位科学家都想到了办法表现。

费雷德里克·莱因斯,来源:维基百科

男生读研一,来自中国科学院高能物理研究所,未来即将从事CEPC的预研工作。

图片 16

10. 《参与决斗的神经外科医生们》

——那些逆转的案例都是研究大脑功能走到极端的机会

图片 17

早期对人类大脑功能的研究采取的是一种非常简单的方法:等待人们发生中风、心脏病发作、感染、脑额页切除等不幸,而后观察患者如何反应。很多病例中,患者的康复都像奇迹,虽然性格会完全改变,观察者只能惊叹这种好转。某一部分的伤害可能致使患者再也认不出亲人,有些创伤会让人变成病态赌徒、恋童癖或骗子。但有少数科学家意识到,这些案例都是研究大脑功能走到极端的机会。

科学作家山姆·凯恩重拾这些早已被遗忘的真实案例,解释大脑内部的运作方式,同时向那些为现代神经科学发展做出贡献的医生致敬。

过了26年后,1956年,美国物理学家费雷德里克·莱因斯和克莱德·科万在实验上发现了中微子,莱茵斯因此得到了1995年的诺贝尔奖。

4年前,针对CEPC该不该建,杨振宁与男生老师,高能物理研究所所长王贻芳之间爆发了一场大战。

大爆炸、黑洞、暗物质、暗能量,现代宇宙学中的重要发现和谜团,理论宇宙学家罗伯托·特洛塔(Roberto Trotta)都用最常见的1000个英文单词清晰解释。 物理、能量、银河系,甚至宇宙,这样的词,都以更简单的词语替换,仿佛穿越回还未为那些物理现象发明专有名词的时代。 怀着文学实验和普及科学的想法,特洛塔讲述了这样一个故事:一位科学家用大型强子对撞机演示,发现和理解未知现象,用地球上最大的望远镜在宇宙中寻找暗物质。 6.《莎士比亚的科学:对剧作家莎士比亚的宇宙的新观察》 ——莎士比亚的戏剧写作,真的受到了天文学的影响

11.《假如:严肃地回答荒谬的假设性问题》

——假如我在装满废弃核燃料的池子里游泳,会有什么后果?

图片 18

兰德尔·门罗(Randall Munroe)原为在NASA供职的机器人学家,转行做漫画家后,在自己的xkcd网站上发表关于浪漫、讽刺、数学和语言的网络漫画,同时用手绘图表和科学知识回答读者关于万物的假设性问题。问题五花八门,有的只是很怪,有的则真的是很邪恶:

假如我在装满废弃核燃料的池子里游泳,会有什么后果?

你能造一架装备向下发射的枪炮的喷射机吗?

如果纽约发生里氏15级地震,会变成什么样?

火旋风有可能实现吗?

门罗的回答总是简明幽默,但数学计算是不可或缺的。书中集结了网站中最精彩的问答,还收入了一些从未公布答案的问题。

1962年,科学家发现其实不只有一种中微子,还有两种中微子。其实在第二种中微子发现之前,有一位科学家就建议中微子和反中微子可能发生振荡,从一种中微子变成另外一种中微子。

从事高能物理研究的人,都指望这个项目上马,不然他们在剩下的岁月中将无事可干。

图片 19

12. 《乌有》

——21位科学家讨论完nothing后表示,理解nothing有时是理解某些问题的关键

图片 20

《新科学家》杂志的主编杰瑞米·韦伯(Jeremy Webb )携两位《自然》前编辑和19位重要作家和科学家一起探讨“乌有”的意义。他们谈真空、超导体、退化器官、催眠、安慰剂效应,发现理解乌有有时是理解某些问题的关键:

为什么被误诊后,病人仍会感受到痛苦?

乌有状态真的存在吗?

最近的实验表明,挤压理想真空不明原因的会产生光。

韦伯说:“你也许会认为一本讨论乌有的书听起来自相矛盾。但好在有很多可以探讨,因为这一话题已经被讨论了2000多年。……以零这个表示不存在的词为例,它的一部分公元前300年左右产生于巴比伦,1000年后印度人将这一概念同一个古老象征结合时,又出现了一部分;又过了400年到达欧洲,起初被当作是一项危险的创造。17世纪左右它终于获得认可。如今对你使用的每个数字都意义非凡。”

图注:超级神冈探测器内部。墙壁上为光电倍增管,每个直径半米。工作人员划着小船检修探测器。来源:超级神冈国际合作组

前一阵子,任正非呼吁,要加强基础教育,砸钱砸不出来科学家。令人啼笑皆非的是,当代最基础的理论物理,恰恰把希望寄托在砸钱上面。

威廉·莎士比亚如果真的存在的话,生活在人类历史的一个重要阶段:天文学萌芽的时期。那时起,人类开始将对天堂的古老渴望转化为科学上的新追求。 科学记者丹·弗克在书中试图证明这一观点:莎士比亚的戏剧写作,受到了这一新学科的重要影响。 他最有力的论据是莎士比亚的悲剧《辛白林》:最后一幕中,主人公朱庇特在梦中见到四位已去世的家人的鬼魂环绕他旋转。朱庇特的名字曾多次在莎士比亚的后期剧作中出现,但在这里人物才首次现身,那四个鬼魂似乎正象征着伽利略新发现的环绕土星的四颗卫星。因为从时间上看,《辛白林》创作于1610年秋,伽利略讲自己早期天文发现的《星际信使》发表仅数月之后,或许并非巧合。 7.《蛰刺的故事:我和大黄蜂的旅程》 ——从小在英国什罗普郡养各种宠物的他,对大黄蜂一网情深

13. 《三十天》

——30首诗写给DNA

图片 21

这部诗集的作者xYz原名乔安娜·蒂尔斯利(Joanna Tilsley),八岁开始写诗,一直写到读完生物学学位。

2013年4月,因精神状态不佳,她和朋友参加了年度创意写作项目NaPoWriMo,参与者需要每天写一首诗,坚持一个月。当时正对宇宙学和量子物理感兴趣的乔安娜,将那份热情转化为诗句。

她的三十首诗,写DNA,写克卜勒62,一颗“超地球大小、比太阳小且温度低的行星”;写全变态,毛虫变为蝴蝶的过程;写苏联宇航员尤里·加加林,第一位进入太空的人类。她还边写边画,使用古旧的纸张、老式的字体和19世纪的艺术作品(电脑处理后作为背景)。

正如E·O.威尔逊所说:“理想的科学家像诗人一样思考,像会计一样工作。”

有两种中微子以后,大家修正了这个想法,就是电子中微子和缪子中微子也可以发生振荡。又过了40年,在1998年,日本科学家发现在大气中微子当中,可以有中微子的振荡,这就是非常著名的日本超级神冈实验。

作为一个超级费钱的项目,CEPC环形周长100公里,保守估计就得400亿。第二期SppC耗资更是超千亿。

图片 22

14.《数据潮》

——用数据揭示人们的本来面目

图片 23

以前,研究者依靠取样调查或小规模实验来研究人类行为。如今,由于我们的生活大部分在网上,他们可以直接通过数据观察我们。克里斯蒂安·拉德(Christian Rudder)是美国在线交友网站OKCupid 的创始人之一。该网站曾根据收集来的数据得出结论,并以此指导人们的约会,该功能曾红极一时。哈佛数学系毕业的拉德就是幕后数据分析师之一。

这一次拉德不是指导约会,而是希望通过数据揭示人们的本来面目。他将从Google搜索、Twitter更新和Facebook收集来的数据分为三类:将人们联系起来的数据、区分的数据和只与个人有关的数据,从而描绘出人们在政治、性向、身份和行为等方面的模式。Facebook的“喜欢”按钮如何预测一个人的性向,甚至智商,而且结果惊人地准确?为什么必须有人恨你你才会红?人们私底下和公开场合表达自己想法的方式有什么不同?拉德都用数据做了解答。

到了2002年的时候,加拿大的SNO实验发现太阳中微子也可以振荡。这两个实验由于发现中微子振荡而获得了诺贝尔奖。

北京五环路全长98.58公里,这意味着,隧道可将整个北京主城区包在其中。

戴夫·格尔森(Dave Goulson)深爱各种野生动物,儿时在英国什罗普郡养各种宠物,长大后研究和拯救大黄蜂。 短毛大黄蜂曾经常见于肯特的沼泽地里,但现在只能在新西兰的野外生存,那还是19世纪运过去的蜂后的后代。作为英国大黄蜂保护协会的创立者,戴夫一直致力于将它们重新带回原本属于它们的土地。 他对大黄蜂的热情,从他对大黄蜂习性、历史与大黄蜂的关系的原始研究,以及对后代保护大黄蜂的建议中,都能看得出来。他借助一个热爱自然的小孩的成长故事,讲述大黄蜂的重要性,也提醒农业对蜂类的潜在威胁。

15.《进化》

——可以互动的人类进化彩绘

图片 24

这是一本童书。从书名就可看出,是讲人类进化故事:自然选择、大陆漂移、谁杀死了恐龙、鸟类的诞生以及其他人类得以走到今天的重要过程。毕竟我们曾是变形虫,现在却能在iPhone上用手指打字,这一过程想想就让人惊叹。

彩图由常驻伦敦的芬兰插画家安努·吉尔普兰恩(Annu Kilpeläinen)绘制。与一般彩色绘本不一样的是,这本加入了很多和小读者互动的元素:可以打开的盘古大陆地图,藏在岩石下的化石,以及可以打乱搭配的页面。

成人可补充阅读比尔·内尔的《不可否认:进化和创造科学》。

截止2002年,我们看到有两种中微子振荡,但从物理上来说,三种中微子应该是有三种振荡,所以当时的问题就是另外一个中微子振荡模式,我们把它叫做θ13,从物理上来说其实有很多所谓的对称性的希望,说这个θ13也是可以为零的,作为物理学家,我们就希望知道这到底是为零还是不为零。

醋醋的朋友房师说,宇宙第一房企碧桂园,做梦都不敢奢望拿下这么大一块土地。

  1. 《宇宙:顶尖科学家探讨宇宙的起源、谜团和未来》 ——听那些这个时代最棒的脑袋一起解释宇宙

我们在2003年提出实验规划,到2012年得到了结果,结果告诉我们,中微子真的是有第三种振荡模式,这个振荡不为零。

CEPC-SppC,这简直就是物理学的三峡工程,高能所只是冲在前台的马前卒,背后强力推手,是国际超弦界。

图片 25

为什么要进行江门中微子实验

从2014年开始,国际超弦界就组团来中国游说超级对撞机项目,不幸的是,2016年他们遭到杨振宁的强势阻击,当年发改委十三五项目审批,CEPC只差一票未能通过。

约翰·布罗克曼主编的网站Edge.org邀请了数位顶尖科学家解释我们已知的宇宙。 阿兰·古斯(Alan Guth)和安德烈·林德(Andrei Linde)描绘了宇宙学在过去三十年的发展和他们创建的暴胀模型(2014年3月,大爆炸引力波的发现,证实了这一模型);李·施莫林(Lee Smolin)讨论了时间的性质;丽莎·蓝道尔(Lisa Randall)和尼尔·图洛克(Neil Turok)解释了从线性理论衍生而来的胚理论和二维结构;赛斯·劳埃德(Seth Lloyd)探讨宇宙如何像一个自定义程序的计算机一样运作;劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)提出关于中立、暗物质和空空间的新想法;布莱恩·格林(Brian Greene)和爱因斯坦的传记作者沃尔特·艾萨克森共同推想阿尔伯特·爱因斯坦会如何看待21世纪的理论物理;已故的努瓦·曼德博回顾漫长的分形理论研究生涯等等。 9.《神经科学》 ——用绘本展现大脑世界

JUNO实验规划图 来源:中科院高能物理研究所

这位高能所研一男生,从室友那听到小道消息,现在杨振宁不反对建CEPC了,于是怀着激动的心情,抢到了一张杨振宁的国科大讲座门票,想当面求证一下。

图片 26

目前,我们正在推动的一个新实验叫江门中微子实验。江门中微子实验是我们在2008年大亚湾实验完成之前就已提出来的。它是为了研究中微子的质量顺序、精确测量中微子的振荡参数、天体中微子。

杨振宁第一句话就是我的看法没有变,迎头泼了他一盆凉水。

神经科学家哈娜·罗斯博士和神经学博士转型插画家马特奥·法莱拉(Matteo Farinella)在世界最大的医学基金会之一Wellcome Trust的资助下,合作了这一绘本,用黑白图片展现大脑世界。 走进去,迎面一片神经元森林以及许多的记忆穴和欺骗城堡;沿途,会遇到为科学实验献身的巨型乌贼、海蜗牛和神经科学的先驱者巴普洛夫以及他1897年在俄国做的著名记忆实验。 感知、记忆幻觉、情感回忆、意识,以及思维和大脑的区别,关于大脑的一切,两位科学家都想到了办法表现。

同时,我们也希望寻找一种完全新的衰变,叫无中微子双β衰变,确定反中微子是否就是中微子自己本身,在粒子物理学当中,这是一个非常重要的研究目标。

他不仅一如既往反对建超大对撞机,还劝这位男生尽早转行,高能物理盛宴已过。

  1. 《参与决斗的神经外科医生们》 ——那些逆转的案例都是研究大脑功能走到极端的机会

为了实现这个目标,我们需要建设一个大探测器,需要2万吨的液体闪烁体。上文提到的大亚湾实验里面液体闪烁体只有20吨,所以这里面差了将近1000倍。2万吨的探测器比目前世界上最大的液体闪烁探测器还要大20倍。

人的一生呐,不能只看个人的奋斗,有时候也要看一看历史的进程。

图片 27

江门中微子实验探测器示意图 来源:中科院高能物理研究所

不仅高能物理的盛宴已过,当代物理学的前沿,也是一片无际的黑暗。

早期对人类大脑功能的研究采取的是一种非常简单的方法:等待人们发生中风、心脏病发作、感染、脑额页切除等不幸,而后观察患者如何反应。很多病例中,患者的康复都像奇迹,虽然性格会完全改变,观察者只能惊叹这种好转。某一部分的伤害可能致使患者再也认不出亲人,有些创伤会让人变成病态赌徒、恋童癖或骗子。但有少数科学家意识到,这些案例都是研究大脑功能走到极端的机会。 科学作家山姆·凯恩重拾这些早已被遗忘的真实案例,解释大脑内部的运作方式,同时向那些为现代神经科学发展做出贡献的医生致敬。 11.《假如:严肃地回答荒谬的假设性问题》 ——假如我在装满废弃核燃料的池子里游泳,会有什么后果?

同时,需要把探测器的光收集提高5倍,这比之前有了巨大提升。为此我们要把探测器液体的透明度提高将近2倍,还有一个非常重要的技术要求就是要把我们探测光子的设备,光电倍增管的探测效率提高2倍,也就是和过去在超级神冈实验中用到日本滨松公司生产的光电倍增管的探测效率要提高2倍。

相对论与量子力学有多辉煌,当代物理学就有多黯淡。

图片 28

所有的技术要求加起来,产生一个巨大的问题:我们能不能做,或者世界上是不是真的有人能够做这个事情?事实上,在我们提出这个方案的时候,国际上有很多怀疑,认为这样的实验做不出来。

2017年的引力波,2019年的黑洞照片喧嚣一时,那也只是验证了100年前的爱因斯坦广义相对论。

兰德尔·门罗(Randall Munroe)原为在NASA供职的机器人学家,转行做漫画家后,在自己的xkcd网站上发表关于浪漫、讽刺、数学和语言的网络漫画,同时用手绘图表和科学知识回答读者关于万物的假设性问题。问题五花八门,有的只是很怪,有的则真的是很邪恶: 假如我在装满废弃核燃料的池子里游泳,会有什么后果? 你能造一架装备向下发射的枪炮的喷射机吗? 如果纽约发生里氏15级地震,会变成什么样? 火旋风有可能实现吗? 门罗的回答总是简明幽默,但数学计算是不可或缺的。书中集结了网站中最精彩的问答,还收入了一些从未公布答案的问题。

回顾一下这样类似的实验,成功因素主要是什么?虽然设计思想、方案执行、国际合作等因素都很重要,但是我们认为突破关键技术的能力,在所有因素当中应该是最重要的。关键技术需要长期的积累,并不是你想做就一定能够做出来。

2018年霍金去世,引发社会纪念热潮,但在大多数人的印象中,霍金身残志坚,是科普畅销书籍《时间简史》的作者。

  1. 《乌有》 ——21位科学家讨论完nothing后表示,理解nothing有时是理解某些问题的关键

所以发展关键技术、积累关键技术,在基础研究中起了一个非常核心关键的作用。

霍金的科学最高成就黑洞辐射理论,知道的人并不多。杨振宁科学成就比霍金更高,但人们热衷他的晚年生活。

图片 29

第一个,液体闪烁体。当时国际上有很多类似的实验,之前的失败很多,所以发展出自己的液体闪烁体技术是我们大亚湾实验最重要的要求,非常幸运我们当时做成了。

人们一提到牛顿就会想到万有引力,提到爱因斯坦就会想到相对论。

《新科学家》杂志的主编杰瑞米·韦伯(Jeremy Webb )携两位《自然》前编辑和19位重要作家和科学家一起探讨“乌有”的意义。他们谈真空、超导体、退化器官、催眠、安慰剂效应,发现理解乌有有时是理解某些问题的关键: 为什么被误诊后,病人仍会感受到痛苦? 乌有状态真的存在吗? 最近的实验表明,挤压理想真空不明原因的会产生光。 韦伯说:“你也许会认为一本讨论乌有的书听起来自相矛盾。但好在有很多可以探讨,因为这一话题已经被讨论了2000多年。……以零这个表示不存在的词为例,它的一部分公元前300年左右产生于巴比伦,1000年后印度人将这一概念同一个古老象征结合时,又出现了一部分;又过了400年到达欧洲,起初被当作是一项危险的创造。17世纪左右它终于获得认可。如今对你使用的每个数字都意义非凡。”

第二个,光电倍增管。当时我们是从日本滨松公司买的,买了大概2000多个。

人们关心霍金、杨振宁的生活而不是科学,不能怪大众猎奇,当年牛顿与爱因斯坦的那些事儿更生猛。

  1. 《三十天》 ——30首诗写给DNA

20吋光电倍增管关系着实验成功与否

只能说,当代物理理论不如前辈,普通人不懂相对论,总知道原子弹,不懂量子力学,电脑互联网总玩过吧。

图片 30

所以在江门中微子实验的时候,我们自然还是要问这个问题,这些关键技术我们到底有还是没有。

当代物理又发现创造了什么?

这部诗集的作者xYz原名乔安娜·蒂尔斯利(Joanna Tilsley),八岁开始写诗,一直写到读完生物学学位。 2013年4月,因精神状态不佳,她和朋友参加了年度创意写作项目NaPoWriMo,参与者需要每天写一首诗,坚持一个月。当时正对宇宙学和量子物理感兴趣的乔安娜,将那份热情转化为诗句。 她的三十首诗,写DNA,写克卜勒62,一颗“超地球大小、比太阳小且温度低的行星”;写全变态,毛虫变为蝴蝶的过程;写苏联宇航员尤里·加加林,第一位进入太空的人类。她还边写边画,使用古旧的纸张、老式的字体和19世纪的艺术作品(电脑处理后作为背景)。 正如E·O.威尔逊所说:“理想的科学家像诗人一样思考,像图书管理员一样工作。” 14.《数据潮》 ——用数据揭示人们的本来面目

第一个液体闪烁体因为我们有了过去大亚湾实验的基础,所以我们认为应该是没有问题的。

这是杨振宁的最后一战,他拯救不了当代物理,而是遏制危机爆发后的疯狂。

图片 31

第二个光电倍增管,如果从滨松公司买的话指标差2倍,不够,另外,价钱也是我们不能承受的,大概是我们能够承受价格的2倍以上。

1

以前,研究者依靠取样调查或小规模实验来研究人类行为。如今,由于我们的生活大部分在网上,他们可以直接通过数据观察我们。 克里斯蒂安·拉德(Christian Rudder)是美国在线交友网站OKCupid 的创始人之一。该网站曾根据收集来的数据得出结论,并以此指导人们的约会,该功能曾红极一时。哈佛数学系毕业的拉德就是幕后数据分析师之一。 这一次拉德不是指导约会,而是希望通过数据揭示人们的本来面目。他将从Google搜索、Twitter更新和Facebook收集来的数据分为三类:将人们联系起来的数据、区分的数据和只与个人有关的数据,从而描绘出人们在政治、性向、身份和行为等方面的模式。 Facebook的“喜欢”按钮如何预测一个人的性向,甚至智商,而且结果惊人地准确?为什么必须有人恨你你才会红?人们私底下和公开场合表达自己想法的方式有什么不同?拉德都用数据做了解答。 15.《进化》 ——可以互动的人类进化彩绘

所以我们觉得这个实验要想成功的话,一个核心关键问题就是要自己发展光电倍增管。

11月3日,第7届腾迅WE大会现场,布赖恩·格林(Brian Greene)在台上拨动“宇宙的琴弦”。

图片 32

光电倍增管就是把我们看到的光子转换成电子,再把电子放大差不多10的7次方倍。这种设备实际上是在上世纪30年代发展出来的,它被广泛的应用于医学、核研究、空间科学方面。

作为世界最负盛名的超弦传教士,格林是多本科普畅销书的作者:《宇宙的琴弦》,《宇宙的结构》,《隐藏的现实》……孜孜不倦从事超弦理论的公众普及。

这是一本童书。 从书名就可看出,是讲人类进化故事:自然选择、大陆漂移、谁杀死了恐龙、鸟类的诞生以及其他人类得以走到今天的重要过程。毕竟我们曾是变形虫,现在却能在iPhone上用手指打字,这一过程想想就让人惊叹。 彩图由常驻伦敦的芬兰插画家安努·吉尔普兰恩(Annu Kilpel inen)绘制。与一般彩色绘本不一样的是,这本加入了很多和小读者互动的元素:可以打开的盘古大陆地图,藏在岩石下的化石,以及可以打乱搭配的页面。 成人可补充阅读比尔·内尔的《不可否认:进化和创造科学》。

上世纪60年代的时候,中国当时有两个工厂能够生产光电倍增管,但是非常可惜,到90年代的时候,在市场经济大潮当中,它们都失去了竞争力。

面向台下听众,格林再次舌绽莲花,讲解超弦理论及其衍生品多重宇宙。

中国应该说生产5吋以上的光电倍增管能力是完全没有的,日本的滨松公司在80年代的时候,发明了一种新的光电倍增管,是20吋的光电倍增管,这个光电倍增管引领了整个光电倍增管技术的潮流,使得日本滨松公司成为世界上最好的光电倍增管生产企业。

随后,王贻芳上台,从中微子实验讲到超大对撞机。

20吋的光电倍增管成功研制并有效使用,实际上也是日本的神冈和超级神冈两个实验的最核心、最关键的成功因素,这两个实验分别获得2002年、2015年的诺贝尔奖。

国际超弦界与中国高能所,还在坚持不懈。

上图抱着光电倍增管的就是日本的小柴昌俊,他获得了2002年诺贝尔奖。正是在他的推动下,20吋的光电倍增管在日本发展起来了。

自2014年造势,于2016年十三五规划遇挫后,他们期望在十四五规划上通过项目。

所以,对于我们来说,我们是不是真的能够在中国,发展出全新的20吋光电倍增管呢?实际上在这个研究领域,很多人都非常希望发展全新的光电倍增管,特别是提高它的探测效率。

2021-2025年是十四五规划,CEPC-SppC造势,要提前两年开始,2019年很关键。

一直到2010年,我们准备开始这个实验的时候,几乎是没有成功的。我们当时提出了一个全新的技术方案,采用一种所谓的微通道板,来代替一般光电倍增管当中用的电子放大器件,通过这个技术我们可以提高光的探测效率。

纵观全世界的对撞机,LHC已是强弩之末,不会有新的发现了,别的对撞机能级太小,更加指望不上,全世界物理学家唯一的希望,都押在中国的CEPC-SppC的身上。

我们第一次找了一家研究所,过了3年时间,这个探索完全失败,做出来的光电倍增管没有达到要求。

这是人类世界中最靠近窗户的一群人,看窗外,漫漫长夜。

后来我们找了另外一家企业:北方夜视技术股份有限公司,这家企业技术能力其实当时并不是特别强,但是它有意愿做这件事情。我觉得这一点非常非常重要。不在于你前面有多少技术,有几个科研人员,核心在于你是不是真的下决心愿意做一件前人没有做过的事情。

禁闭在一间密室的人,找遍钥匙无果,就会竭斯底里用力撞门,哪怕那么一丝可能。

所以,我们组成了合作组,建立了全新的合作模式,制定了章程,预先讨论了未来的收益分配方式,通过这个我们避免了将来可能产生的一些争议。同时在整个项目管理当中,我们有每周、每月的会议,经过各种各样的失败以后,最终我们获得了成功。

不甘、愤懑、呐喊、无奈、绝望……这是物理学家的痛苦,普通人根本就感受不到这间密室。

上图都是我们做废掉的光电倍增管,又经过4年努力,如果从我们最开始算起,共经过了8年的努力,我们得到了全新的、非常好的、达到要求的样管。

事实上,就算CEPC-SppC顺利获批,要全部建成,也得2040年以后了,他们中的大多数人,都看不到那一天,不过是留一个念想。

自主研发的20吋光电倍增管 来源:中科院高能物理研究所

2016年,霍金艰难地打出226个字力挺对撞机。2018年,霍金阖然长逝。

这时,我们有一个问题,达到要求的样管对企业来说也只是样管而已,它有没有能力做批量生产,能不能把我们需要的两万个20吋的光电倍增管都做出来?所以,我们当时做了一个非常艰难的决定:从北方夜视购买15000个,从日本的滨松购买5000个,这样的话,我们在价格、性能、风险的各个方面能做到平衡。

想到这里,醋醋也不禁黯然神伤。

通过这样的竞争,我们得到了最好的光电倍增管,同时也得到了非常实惠的价格。如果没有竞争,大概率不会有我们最终的这个结果,这15000个光电倍增管,差不多是将近3亿人民币的产值。

王贻芳坦诚,推动我国建设CEPC,是他在现在的科学岗位上的最后一桩心愿。

最终的效果非常好,到目前为止我们获得了1万多个满足要求的光电倍增管,北方夜视也得到了不断地发展,现在他们也在给其它实验提供光电倍增管,同时也在给空间和核探测的应用方面提供微通道板和光电倍增管。最近它建设了一个很大的研究中心来研究新的光电倍增管,用于医疗仪器设备和工业应用方面。

如果我没有提,是没尽到责任。

北方夜视从原来纯粹的生产微通道板的一个企业,发展成为一个具有很好研发能力的一个高科技公司。跟我们科学家合作,他们学会了如何做前人从来没有做过的事情。科学家和工程师在训练方面有本质的不同,两者结合是最理想的技术发展模式之一。

支撑王贻芳的情怀,全世界物理学家的希望,首期360亿二期超千亿的天量资金,仅仅只有两个字——

下一步工作:解决粒子物理当中最核心的问题

幸运。

在我们江门中微子实验以后,其实我们面临另外一个问题:高能物理是不是能够站在世界舞台的中央,换句话说,我们是不是在研究、探讨、解决粒子物理当中最核心、最根本的问题?

CEPC唯一确定的科学目标,就是精确测量希格斯粒子,即所谓的上帝粒子,如果不能保证超越现有物理框架标准模型,那就跟测量牛顿引力常数的意义差不多,但是谁又能保证呢?

我们粒子物理现在的核心问题在哪里呢?我们其实面临了一个转折点,在我们已经完成了粒子物理标准模型的建立,所有的粒子都被发现了之后,下一步该往哪儿走。

公认可以突破标准模型的实验,一是邻近核反应堆的中微子振荡,王贻芳在大亚湾核电站做出了突破性贡献;二是远离核反应堆不受中微子干扰的暗物质探测,世界最深的实验室——四川锦屏山暗物质实验室正在努力。

从很多迹象来看,我们需要一个超出标准模型的新物理体系。到底哪一个是对的,理论应该向哪个方面发展,实验应该采用什么样的方式,这个是我们面临的重大问题。

精确测量希格斯粒子突破标准模型,希格斯本人还健在,奇怪的是,醋醋在任何公开报道中都没有看到他站出来发表一下期待。

由大型强子对撞机中的紧凑μ子线圈得到的希格斯玻色子产生时的景象。它是通过衰变为强子喷流的质子与电子的碰撞形成的。来源:维基百科

王贻芳也只是说如果有所发现,就启动第二期工程SppC,把正负电子对撞换成质子对撞,这还是奔着物理界期待了40多年的超对称粒子而去。

所以,我们提出了我们的思想:建设一个大型的环形正负电子对撞机,它能产生一百万个希格斯粒子。这个想法在国际上得到很好的认可,成为未来发展的首选。对中国来说,这是一个理想选择,是能够引领世界基础物理研究最好的机会。因为:

预言该粒子的超对称理论,最有可能突破标准模型,也是另一个野心更大的万有终极理论候选者——超弦的超的来源。

第一,希格斯粒子是目前粒子物理研究未知的一个最重要的窗口。

在数学框架上,超弦有望统一量子力学与广义相对论,它认为世间万物都由一根振动的弦组成。

第二,希格斯粒子质量不是特别重,环形对撞机是一个理想的希格斯粒子工厂,相对于直线对撞机来说,这是效率更高的一种设计。

从最小的基本粒子,到最大的宇宙天体,无论是黑洞的本质,还是宇宙的起源,都要匍匐在超弦脚下。

第三,国际上我们很多的竞争对手,他们的手上都有其它正在进行的项目,暂时腾不出手来做环形希格斯粒子工厂。

但是为了满足数学自洽,人类付出的代价是颠覆我们的宇宙观。

第四,环形正负电子对撞机刚好是我们会做的,我们有30年的北京正负电子对撞机的经验。

在超弦的设定中,我们的宇宙其实是一个11维时空,我们只能感受到三维空间与一维时间,另外7个空间维度不见了,超弦给出的解释是被紧化了,空间就像一张膜,紧化就是将其卷起来了, 卷到了极小不能被看到的尺度。

同时,就像我们刚刚说的,这样一个装置也会在技术上给我们带来很多机会。

一共有10^500种紧化方式,每一种都对应一个宇宙,我们的宇宙只是其中的一个,这就是多重宇宙的由来。

首先会推动我们国内现有的一些技术,达到国际领先水平。这里包括了精密器械、真空、自动控制、计算机等等。

10^500这个数字有多大?想象一下1后面排500个0,什么亿啊兆啊都是毛毛雨,我们的宇宙原子总数也就10^80个,相比隐藏的宇宙数量,连九牛一毛都不如。

其次会使国内现在空白的一些关键技术达到国际先进水平,比如说大功率的微波器件,大型的低温制冷设备、超导磁铁、专用集成电路等。

最近知名美剧《生活大爆炸》全剧终,回顾第4季20集中,格林亲自扮演自己,向主人公谢耳朵推销他的新书《隐藏的现实》。

这些方面,我们国内要么是空白,要么是在国际上基本没有影响力,我们希望自己的大型科学装置成为国产设备的第一个用户,来给它一个机会,让它成长,成为国际领先的企业。

有人认为谢耳朵的原型就是格林,其实恰恰相反,谢耳朵的原型是粒子物理学标准模型奠基人之一谢尔登·格拉肖,超弦的铁杆反对者。

第三是有可能发展出一些革命性的全新的技术。比如说高温超导到目前为止还没有实现大规模应用,主要还是因为性价比不够。我们需要有一个全新的引领,把这个技术发展起来,使它在最后能够工业化、产业化,能够走入千家万户。

没有什么现实可以被隐藏,编剧显然参考了现实原型,尽管有格林的推销,谢耳朵后来还是放弃了超弦理论的研究。

还有等离子体加速,我们现在的加速器一般都是用磁铁、微波,如果用等离子体加速技术,会使我们未来的加速器更小、更便宜。国际上等离子体加速器还没有真正的应用,我们希望第一个把等离子体加速器给用上。

格拉肖的高中同学,标准模型的另一位奠基人斯蒂芬·温伯格,抵挡不住终极理论的诱惑,选择臣服超弦,成了白袍巫师萨鲁曼。

事实上我们在CEPC设计当中已经是世界上第一个把等离子体加速器用上的加速系统。在CEPC的发展当中一定会有很多像刚才介绍的光电倍增管一样的成功案例。事实上我们和工业界的合作已经开始了,我们的CEPC产业促进会目前有将近70家企业,我们合作开发各种各样的技术、发展各种各样的新手段和能力。

标准模型走在量子力学的最前沿,也是当今理论物理的最高成就,标准模型的后继者是超弦。

大型的科学设施实际上是我们技术发展的最好触发和推动。我们的科学家如果能够和工程师工作在一起,可以使得技术能力大大加强和发展。国内的需求是我们高科技企业发展所需要的最重要的初始推动力,没有这个第一步,很多高科技企业没有机会。

根据超弦的理论设定,要想撞出弦来统一四种力,需要环银河系长度的对撞机,科幻小说都不敢这么写。

我们希望能够得到大家的支持,产生更多国内的需求,在国内做更多最好的科学,推动我们技术的发展。

温伯格选择“曲线救国”,致力于验证超弦的"超",也就是超对称理论,它能将物质与力统一起来。

2019年11月17日,在2019未来科学大奖颁奖典礼上,王贻芳接受了新浪科技等媒体的采访,就基础研究、对撞机建设、中微子探测等问题进行一一回应,以下是采访实录:

爱因斯坦的相对论,把质量与能量统一起来,搞出了原子弹氢弹,物质与力统一了,那不晓得搞出什么吓人东西。

您认为在科学研究领域,基础科学占据什么样的地位?

超对称理论预言的超对称粒子没有超弦那么变态,理论上在TeV的能区就能撞出来,LHC的最大能级是13TeV。

王贻芳:基础科学是所有科学的基础,所以非常重要。过去我们对基础科学采取的是拿来主义的方针,基本上都是学国外的,我们自己的贡献相对来说比较少。跟我们这样一个大国以及所处的经济地位不是很匹配。在未来,我们还是应该增加对基础科学投入,希望能够有更多的基础科学方面的重大成果,同样对国际社会能够有更多的贡献。

虽然这是地球人可以做到的,但必须建立巨型对撞机,需要成百上千亿的经费,LHC前前后后就花了100亿美元。超弦与高能物理联手,意味着玄奥的思想与庞大的利益结盟。

您觉得如何吸引年轻人来从事基础科学研究?

这是一个很妙的组合,超弦永远无法被证伪,但如果局部证实,就能够屹立不倒。这就跟宗教一样,上帝的仁慈永远触摸不到,但是教会能让人感受到实实在在的关爱,当然还有连绵千年的香火钱。

王贻芳:我觉得只要国家给支持,年轻人自然会来,他会看到有前途。

超弦与其说是一个学派,还不如说是一个教派。

做科学如果没有肉眼可见的实际成果怎么办?我们如何去评判科学研究的价值?

这可不是醋醋说的,超弦界自己戏称扛把子爱德华·威滕为Pope,也就是教皇的意思。

王贻芳:当然是要有成果的,不可能投钱进去,一点都没有所谓的成果!这个成果不是社会大众所理解的成果,也不是让你立刻看到效果的成果,而是让科学家群体自己来判断投入有没有产出,不同领域或者研究方向,它所谓的成果和效益是不一样的。所以应该由科学家群体,特别是有基础科学研究方面的国际同行一起来评判。

2

新时代的科学家精神包括爱国、创新、求实、奉献、协同、育人等,您最看重哪一点?为什么?

1987年,温伯格主导美国SSC建设,希望撞出超对称粒子,验证超对称理沦。

王贻芳:我觉得都很重要。你要说哪一点可以忽略,好像都不合适。我觉得作为科学家,可能最重要的还是要有追求,你真的想做事情,并且想追求远大的科学目标,而不只是发几篇文章而已。

时值美苏争霸,美国力求在军事、科技等各方面碾压苏联,对登月、“星球大战”这样的鸡血项目来者不拒,SSC号称能帮助人类解决宇宙起源问题,完成物理终极理论的梦想,里根二话没说就批准了立项。

您之前做中微子探测的时候,有一些反对的声音。您是怎么看待的?

当年温伯格报出的预算不多,只有区区44亿美元。

王贻芳:如果做的事情有创新,有特别的地方,一定是大部分人没有想到的,所以有人反对很正常。如果大家都想的跟你一样,你的创新也没有那么创新了,所以这需要时间来证明给大家看。

转眼到了1993年,美国总统换了两茬,里根走了布什上,布什走了又来了克林顿。美国人搞工程费时还费钱,6年时间他们连安放对撞机的隧道都没挖好,就花了近20亿美元,而总体预算更是飙升到近百亿美元。

接着上一个问题,您怎么评判哪个项目是创新还是冒险或者是盲从?

这个时候苏联已经解体,美国人独孤求败,社会上下对鸡血项目不是很感兴趣。克林顿作为平民总统,更加关注提振美国经济,天天盯着政府不让大手脚花钱的国会不干了,几轮听证会后硬是叫停了SSC。

王贻芳:这个是没有绝对标准的。每个人都在平衡刚才你说的这几点,创新也好,冒险也好,没有任何一个人能绝对保证把这些因素平衡的恰到好处。所以需要经验,当然也要看具体工作的方式、方法、内容等等,通过这个过程来评判,可能一些有经验的专家,在这个过程当中能够看出一点一点端倪来的。

美国超弦教一片哀嚎,所幸当时欧洲搞了个大型环形正负电子对撞机(LEP),隧道是现成的,只要把正负电子对撞机换成强子对撞机就好。

但是,一般的人或者不是这方面专家大概很难评判。所以这也就是为什么在很多重大项目评审的时候,需要所谓顶级专家来评判。

超弦教找到欧洲核子研究中心时任总干事卢埃林·史密斯,向他分析物理界天下大势,美国佬不干了,执牛耳者唯有欧洲。

您觉得现在是不是建设环形正负电子对撞机的最好时机?为什么?

双方一拍即合,1994年圣诞节前夕,CERN批准了欧洲大型强子对撞机LHC的立项。对于超弦教来说,就算LHC是世界上最大的机器,也只是个迷你版的SSC,其环形周长27公里,不到SSC的1/3,但有总比没好,而且根据理论推测,LHC的能级可以撞出超对称粒子,足以满足超弦教的需求。

王贻芳:目前来看,全世界的粒子物理学家绝大部分人都同意建造环形正负电子对撞机是对粒子物理精确研究的窗口,对于中国来说,这是一个非常好的机会。而且我们有可能抓住这个机会。

格林很兴奋,在2004年出版的《宇宙的结构》,他断言LHC开机运行后能发现超对称粒子。

另一方面是我们有这方面的基础技术积累,综合各方面来看,目前是我们推动正负电子对撞机的最好时机,当然不是说明天就开建,还需要一定时间的准备,但是这个时间窗口不会超过10年。所以应该抓住这个时机。

由于选错了焊接工艺,2008年9月LHC开机后9天,超导电磁铁的电路就烧坏了。其后用了一年多才修好,但是只能以原设计能量14TeV的一半7TeV运行,这一阶段维持到2013年。

您在之前的演讲中多次提到好奇心这个词。 您认为它在科学研究中扮演什么角色?

即便如此,超对称理论的原始参数空间已经有99.9%被否定掉了。

王贻芳:我们日常所有的科学研究,都是要由好奇心来驱动的,但是好奇心只是一个开始,之后要持之以恒的投入到研究中才行,大亚湾实验最后获得成功也是积累了几个月的数据,所以不存在好奇就突然能成功的例子。

2015年6月3日,LHC将能量提升到接近设计峰值的13TeV,仍未发现超对称粒子的迹象,99.999%的超对称理论原始参数空间荡然无存。

如今的青少年越来越多投身于科学研究,您认为对于他们来讲,最需要注意的是什么?

超弦教只好改口,称预估的能级,是超对称理论与标准模型“自然结合”后的计算结果,没有撞出来超对称粒子,它们的结合方式可能并非“自然”,需要更大能级的对撞机才能发现超对称粒子。

王贻芳:我觉得能够维持他们现在的好奇心,不改变就很好了。如果有了好奇心,就什么都有了,简言之就是只要想去做,如果做自己想做的事情,谁也挡不住。相反,如果做自己不喜欢的事情,再怎么吸引也没有用。

尼马-阿卡尼-哈麦德,发扬了多重宇宙学说,是超弦教的后起新秀,2013年12月来华担任高能所前沿研究中心主任,做了国际超弦教的中国内线,负责联络组织各种活动。

中美在基础科研领域有没有差距?有多大差距?

他在20多年前就说过,1TeV就能看到超对称粒子,后来被实验打脸,又改口称得100TeV才行,这差不多就是CEPC的升级版SppC的能量峰值。

王贻芳:中美在基础研究领域中,不同的领域差距不一样。我认为基础科学研究领域差距要大一些,大科学领域差距就更大一些,因为我们过去对大科学领域投入太少,规模太小,相比较起来,差距就比较大。小一点的科学,相对来说在仪器设备上差距比较小。人才方面可能有一些差距,顶尖科学家对比差距还是有的。

这等说辞,连我等普通人都听得出来在耍流氓。

有些年轻的科研工作者对如何选择研究方向、如何取得成绩感到迷茫,您对从事粒子物理领域年轻科研工作者有什么寄语吗?

没有理论预测,或者随意调整预测,谁知道多大能级才撞得出来,花费成百上千亿建造大型对撞机,只有0.001%的胜率,这还是瞎猫碰上死耗子的结果。

王贻芳:每一代的科学家,在年轻的时候大概都有这种烦恼,看到前人都取得了很大的成果。到了他这里,他不知道怎么样能取得跟前人一样的成就,我觉得这是很正常的,因为最终取得大成就的毕竟是少数人,不可能每一个进入这个领域的人都能取得重大成果,所以有一部分人最后感觉到比较烦恼,我觉得是很正常的。

科学项目其实跟创业项目一样,你至少要画一个PPT说服投资人出钱,张口就说我要做马云,你投我一块钱,我还你一亿元,我信你个鬼哦。

但是,从我参与到粒子物理研究这30年来看,我也参与到一些重大发现的时刻。所以科学发现不会停止的,而你会参与到那些重大成果的研究中去?这得看你自己的人生道路的选择,研究的课题,选择的导师等等,这些都有很多不确定因素。但是你进入这个领域进行研究,首先并不是单纯为了只取得重大成功,而是要喜欢它,喜欢你研究的领域,如果你有好奇心,那你就会不计得失的,你自然会去做的。

国科大讲座上,面对高能所研一男生的不满,杨振宁吐露肺腑之言。

因此有成果当然很好,没有成果你也很开心。

“这个实验做完了以后,这个机器不能再做下去了,要造更大的对撞机,需要花更多的钱,至少要200亿美元。”杨振宁说,“别的国家没钱,大家说中国有钱。”

推荐

“我知道我的同行对我很不满意,说我是要把他们这行给关闭掉。可是这个对撞机要花中国200亿美元,我没办法能够接受这个事情。”杨振宁说。

《科学大家》栏目精彩文章汇总

上世纪80年代,中国搞北京正负电子对撞机(BEPC),虽然没有提出什么宏大理想,但是对于实现什么样的科学目标可是一清二楚,李政道与丁肇中等华裔诺贝尔科学家也来积极推动这件事。

《科学大家》专栏投稿邮箱:sciencetougao@sina.com 来稿请注明姓名、单位、职务

而这一次,他们保持了沉默,丁肇中还是王贻芳的老师,高能物理界的大师级人物。

2016年,据研究理论物理的中科院院士何祚庥透露,丁肇中问及王贻芳最近忙啥,何说他想把SSC搬到中国来,丁肇中立马就说,”一点意思都没有“。

撞不出超对称粒子,超弦教在物理界的地位岌岌可危,从众星捧月到千夫所指,有重蹈当年以太说覆辙的风险。

超弦教埋怨LHC太小了,如果按照SSC的规模,这些问题都可以迎刃而解,他们把目光瞄向中国。

当今只有中国,才有这么大的财力与抢占基础科学制高点的渴望,才有可能上马这个超千亿的物理学三峡工程。

SSC复活的希望,在中国。

3

2014年,国际超弦教与高能物理研究所联手造势,组团来中国游说。

当年2月23日,在清华大学举办了一场“希格斯粒子发现之后,基础物理学向何处发展?”的讲座,超弦教主威滕、教主导师戴维·格罗斯,以及其他几位超弦干将悉数到场,王贻芳在会上发言。

格罗斯曾经提出“渐近自由”理论解释强力,获得2004年诺贝尔物理奖,该理论是标准模型的支柱之一。威滕是他教出来的最得意的弟子,两人都是犹太籍物理学家。

1999-2003年在任的CERN总干事鲁加诺·玛亚尼(Luciano Maiani)也在会场,有人问他,欧洲的加速器是怎么做到让各国都掏钱的?玛亚尼回答很干脆:

忽悠啊,我们说这是为了与美国、俄罗斯等国的加速器竞争。

正如其所言,有亲历者回顾,那天本以为是高端物理学科普讲座,好不容易早去抢了个座位,结果听了一会发现这是个电视购物栏目....各种推销。

推销员很多,商品只有一个,就是中国版超级对撞机,超弦教负责讲解宇宙起源等科学意义,以及对中国一片大好的国际形势,王贻芳负责说明具体实施。

一虚一实的组团差不多就此定型,以后凡有超弦教来华,必有王贻芳的身影。

2015年,格罗斯在《华尔街日报》撰文《中国的科学大跃进》,力挺中国超大对撞机计划,生怕他的文章中国人看不到,他还特意让人翻译成中文。

醋醋忍不住多说一句,格罗斯如果懂得中国多一些,就会知道大跃进在中国并不是什么好词。

2016年8月1日,国际弦理论大会在清华大学举行,还是那拨人马,还是那套说辞。

世界物理中心将转移到中国,天下英才尽入彀中,溢出效应将让中国人受益无穷。

CERN计算机科学家蒂姆·伯纳斯-李发明的万维网WWW,是证明粒子对撞机溢出效应最常用的例子。

万维网1980年就开始设计部署,1991年对外开放,最初是为了方便CERN内部协作,不关粒子对撞机啥事,与1994年立项2008年开机的LHC更没有一毛钱关系。

群体合作总会产生偶发不可预期的溢出效应,可能是好事,也可能是坏事。

炼丹也有溢出效应,那就是火药。

一个多月后,一场关于中国该不该建超大对撞机的争论成为公众话题,继而引爆全球。

2016年9月4日,杨振宁授权微信公众号“知识分子”署名发表他的文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,刷刷刷连出七剑,剑剑穿心。

杨振宁列举的7条反对理由,涵盖了项目预算超支、影响民生经济、挤压其他科研经费、不能实现预期科学目标、即便有发现也无法实用、中国为欧美作嫁衣裳,以及展望物理学未来两个发展方向。

当天王贻芳就奋笔疾书,洋洋洒洒6000言,一一反驳杨振宁的反对理由,第2天也通过“知识分子”发了出来。

如果高能所有一个成熟的公关团队,一定会拦住老王“stop!”利益所在,怎么说都是错,说得越多错得越多。

超弦教只能在心里骂猪队友。

而后更多科学家卷入争论,遍布国内外,除了奋战在第一线的新锐,还惊动了很多已成为江湖传奇的耆硕。

这其中就有当时还在世的霍金。

然而论学术成就,霍金也是这帮人中的小字辈。因为他们纷纷出来表态,不少人惊呼,教科书上那一串名字居然还活着。

虽然场面火爆,公众看到的其实都是马后炮,早在之前来自科学界的争议,就让王贻芳的超级对撞机计划遭遇挫折。

2016年6月16日,王贻芳的团队得到科技部3600万人民币资助,用于CEPC的预研。

但在当年7月,发改委十三五项目评审,CEPC仅以一票之差未能通过下一轮8亿人民币的资助请求。

醋醋获得的消息是,5票赞成,6票反对。赞成的全是高能领域,反对票里5票是非高能领域的专家,1票是政府方的代表。

除了屁股决定脑袋的支持,其他无论是从科学还是政经角度考虑,都投出了反对票。

王贻芳完败。

4

一般情况下,科学家茬架,都在科学共同体内找场子摆平,极少以菜场大妈的方式在大众媒体上吵个面红脖子粗。

当然这些科学话题大众也听不懂。

这次有关对撞机的争论,能够在2016年形成一场物理学的世界大战,余波传到2019年,为我等酱油党的日常八卦添加佐料,一是因为对撞机耗资相当于一座三峡大坝,已不仅是一个纯粹的科学研究,而是涉及广泛的社会工程。

二来更深层次的原因在于,现代物理学产生了深刻的裂痕,面临前所未有的危机,在科学共同体内,谁也说服不了谁,这样的争议,往往就会扩散到大众层面。就如英国脱欧,保守党与工党谁也搞不定谁,干脆全民公投。

这个裂痕还得从爱因斯坦说起,量子力学与广义相对论不相容,爱因斯坦晚年致力于统一场理论,试图将量子力学的电磁力与广义相对论的引力合二为一,无果而终。

这不能怪爱因斯坦太贪心,引力与电磁力的方程,几乎就是一个模子刻出来的,这一对不在一起简直没天理,初中生见了都想撮合它们。

引力方程电磁力方程

后来人们敲开原子核,发现量子力学除了电磁力,还有龟缩在原子核里面的强力与弱力,本来是一对力变成了四种力,都可以凑一桌麻将了。

这个时候杨振宁站出来,说咱们别管引力,先把电磁力、弱力与强力吉祥三宝给统一了,为此摸索出一套基于对称性与群论的数学框架,叫做杨-米尔斯规范场论。

杨就是杨振宁,米尔斯是与他一个办公室的研究生。

诺贝尔奖往往代表一位科学家的最高成就,极少例外,如爱因斯坦的相对论,杨振宁的杨-米尔斯规范场论,它们都是框架理论,很难被实验全部证实,而与诺贝尔奖无缘。

这些科学家,往往是天才中的天才,巅峰上的巅峰。

在杨-米尔斯规范场论的框架之上,物理学家们建立起了一套基本粒子的标准模型,并实现了电磁力与弱力的统一,姑且将他们称之为标模派。

标模派个个都是西部老牛仔,手提粒子对撞机左轮枪,对准他们预言的61个粒子,有如树起的61个靶子,枪枪命中,几乎个个十环。

由于是杨振宁提供的弹道机制,标模派每命中一枪,他的头上都会多一圈光环,其在物理学界中的地位,也愈加稳固和上升。

1994年,规范场理论发表40周年,美国富兰克林学会颁给杨振宁鲍尔科学终身成就奖,颁奖词指出:

杨振宁的规范场理论,可与牛顿的引力、麦克斯韦的电磁学、爱因斯坦的相对论相提并论。

但标模派的成功很憋屈,其创立之初就先天不足,没有把引力纳入其中,后来又发现了暗物质与暗能量存在,我们可感知的61个粒子构成的物质只占宇宙4.9%。

另外,由于标准模型预言的大多数粒子都是高能状态下的粒子,无法独立存在于自然界,基本上不能实用,这也是杨振宁不看好对撞机发现的一大原因。

标准模型就像是一个金鸟笼,把人类禁锢在笼中。

有史以来第一次,科学家更希望找出理论的破绽,胜过证明理论的渴望。

然而讽刺的是,验证标准模型的实验数据与理论的预测,也是有史以来最匹配的,标准模型几乎牢不可破。

这就好比玩密室逃脱,科学家们明知室外有室,他们疯狂地找齐61件物品之后,还是没有打开大门的钥匙,其失望可想而知。

这个时候,作为物理学的超哥,超弦教站出来说,我能把引力囊括进来,我带你们去找钥匙。

超弦教凭借的是一本数学葵花宝典。

“葵花在手,江山我有。日出东方,唯我不败!”

超弦教一班人马,手提数学葵花剑,人挡杀人,佛挡杀佛,好不威风。

他们有一个难以启齿的难言之隐。

众所周知,要练就葵花宝典,须得满足八字真言,“欲练此功,必先自宫”。

凡踏入超弦教,此生就得与实验验证的硬气彻底无缘,而实验才是物理学以及所有科学扬名立万的长枪短炮。

当初杨振宁提出杨-米尔斯数学框架,由于没有物理意义,被冰封了十几年,后来结合物理模型并被重整化,才成为神兵利器帮助对撞机瞄准射击扬名立万。

科学终究是热兵器的江湖,超弦教光凭一把葵花剑虚张声势,是走不出黑木崖的。

超弦教教主威滕,拿遍了几乎所有的物理学大奖,甚至连号称数学界的诺贝尔奖菲尔兹奖都拿过,就是独缺一个诺贝尔奖。

标模派是痛苦的枪手,超弦教是不甘的剑客。

2012年超弦教找到俄罗斯互联网投资家尤里·米尔纳,搞了一个基础物理突破奖,奖金300万美元是诺贝尔奖的三倍,堪称科学界“第一巨奖”。

由于评委会主席就是威滕,所以每年获奖者大多是超弦研究者或其盟友,如王贻芳就得过,今年的基础物理突破奖给了研究超引力的科学家,充分展示了什么叫做“肥水不流外人田”。

后来谷歌公司创始人之一谢尔盖·布林、脸书创始人马克·扎克伯格及其夫人、中国腾讯公司董事会主席马化腾等互联网大佬也陆续加入,还分设了生命科学突破奖、数学突破奖等奖项。

今年的腾讯WE大会,有格林与王贻芳参加,或许与此有关。

这系列突破奖无需实验验证也能获奖,摆明了就是叫板诺贝尔奖。诺贝尔奖只颁给经实验验证的科学理论,它不奖励聪明或成功,而是奖励正确。

成功只是暂时的,正确才能长久,所以突破奖搞了7年多,主要还是超弦教自嗨,但不得不承认,他们拉赞助的本事一流。

基础物理突破奖拿再多,也顶不了一个诺贝尔奖,而唯一可能通过实验间接验证超弦的,就是超对称理论。

超弦教做梦都想拥有一杆枪,就是超级大型对撞机,当标准模型的预言被一一验证之后,还能鼓捣世界各国政府把天量的经费投入到高能物理中,超弦许诺超越标准模型,通往终极理论的梦想立下汗马功劳。

这就是为什么超弦教拼命游说中国搞超大对撞机的背景。

5

在科学界,最早实名反对中国超大对撞机的不是杨振宁,而是一个叫王孟源的人。

2015年1月与12月,王孟源写了两篇文章,《高能物理的绝唱》,指责CEPC将大笔钱财当闪电,将快要死透的高能物理这具尸体转化成Frankenstein式的科学怪人,以行尸走肉式的存在撑到教授群的退休期。

王孟源的文章发表在台湾的个人博客上,大陆没有梯子看不到,前后两篇文章发表了一年多时间,乏人问津。

但王孟源的身份不简单,他是哈佛大学高能物理学博士出身,亲历过美国超导超级对撞机SSC的兴建与夭折,对高能物理圈与对撞机知根知底。

文章点名批评了丘成桐积极参与这个骗钱的把戏,他在2015年10月份与人合作出版了科普书《从长城到大对撞机》鼓吹CEPC。

丘成桐是清华大学数学科学中心主任,首位华人菲尔兹奖得主,该奖号称数学中的诺贝尔奖。

超弦理论有一个基本概念,叫做卡拉比-丘空间,这里的丘就是丘成桐。前面超弦告诉我们,宇宙有7个维度被紧致化了看不见,如何紧致化的,它们跑去了卡拉比-丘空间。

如果要说超弦教在中国有代言人,则非丘成桐莫属。超弦教组团来华的活动,都是丘成桐操办主持。

很多人不明白为什么一个搞数学的,痴迷物理学装置,就是没有搞清楚丘成桐与超弦的关系,以及对撞机之于超弦的重要性。

而将超大对撞机争论从科学界内部引向公众的始作俑者,也是丘成桐。

2016年8月7日,丘成桐接受新华社专访,希望在长城入海处建设下一代巨型对撞机,这是CEPC首次大范围内向公众公开。

新华社文章引发了广泛的社会关注,中国版大对撞机一时成为新闻热点,媒体自然不会错过这个选题。

有记者挖出王孟源的文章,一看是专业出身亲历第一线,猛料十足,还涉及丘成桐,就找到后者希望他能有所评论。

丘成桐应该是仔细看了这篇文章,2016年8月29日,他在微信公号“老顾谈几何”发表意见,详述自己扒出王孟源老底的过程。

如果爆料不痛不痒,丘成桐岂会care王孟源的背景身份。就如郭德纲说的,我正眼看你一眼都是输。

作为哈佛大学兼任数学系与物理系的双料教授,丘成桐很意外自己从来没有听说过王孟源的名字。

几经求证,丘成桐在哈佛大学的教授朋友们终于找到了王孟源的导师,原来是一个没有系中升职的助理教授,难怪哈佛资深高能物理学家不认识王孟源。

丘成桐更是指出,王孟源博士毕业以后,就没有什么学术上的论文成就,而是转行做了几十年的生意。

言下之意,王孟源没有资格在对撞机上面说三道四。

这种论资排辈的人身攻击,一般人都会不爽。科学讲究客观实证,向来尊重事实,不看出身,想当年爱因斯坦还只是一个小小专利员。何况王孟源的哈佛大学高能物理博士学位并不假。

而且丘成桐当时还不知道的是,王孟源的导师是格拉肖的关门弟子,格拉肖想把超弦挡在哈佛门外无效,愤而离职,王孟源的导师也无法获得升职。

研究基础物理学发表论文,必须在数学上自洽,只能走超弦这条路。大学没有论文,地位就会下降,哈佛扛了一年扛不住,还是把超弦引进来了。

哈佛大学理论物理的主流教职,逐渐被丘成桐等超弦教占领。

当然丘成桐也是货真价实的顶级科学家,不可能不知道贬人身份落了下乘,醋醋倒是觉着,王孟源点到了要害,面对记者的采访,丘成桐只好通过这个损招,来降低其文章的影响。

只是千不该万不该,丘成桐提到了杨振宁,他不相信杨振宁会反对建对撞机,因为在他看来,对撞机的每一次发现,都会巩固杨振宁在科学界的地位。

这一下就捅了马蜂窝,杨振宁借势公开发表文章反对中国建大型对撞机,原本在科学界的争论瞬间变成大众茶余后的谈资。

这逼得王贻芳不顾利益相关人身份,亲自上场肉搏,估计心里也在骂猪队友。

杨振宁为何不惜与科学界同行撕破脸皮,一点面子都不给丘成桐,这又与物理学界长达半个多世纪的撕裂有关。

6

弦理论于上个世纪70年代开创,蛰伏十多年后第一次革命爆发,升级为超弦后独霸理论物理界,却始终无法被实验验证,叠床架屋的论文堆砌,以及长期霸占各种学术资源,引来不少物理界同行的反感。

2006 年, 超弦理论遭遇了一次重大的公关挑战, 两部 “反弦” 著作相继出版, 其中一本是圈量子引力论阵营的李·斯莫林所写的, 书名是《物理学的困惑》,另一本则是哥伦比亚大学数学系助教彼得·沃特所写的, 书名更不客气, 叫做《甚至都不配称为错误》。

两本书的副标题很直白,一个是“弦理论的兴起,科学的衰落”,另一个是“弦理论的失败与物理定律的统一”,前者明示弦论的崛起是物理学的堕落, 后者暗示弦论的完蛋是新生活的开始。

这种“反弦”情绪在2015年达到顶峰,LHC基本排除了超对称理论的存在,物理学界多年来的期盼成了一场空。

2015年,除了王孟源在中国开炮,还有另一群科学家聚首德国慕尼黑大学,于当年12月7日至9日召开了一场物理学界的“扩大会议”,群情激昂,声讨超弦与多重宇宙理论长期以来无法证伪,破坏了科学方法的整体性以及科学在公众中的声誉。

超弦教德高望重的教主导师格罗斯参会迎战。面对诘难,格罗斯舍车保帅,承认多重宇宙就算在理论上也无法观测,但仍坚持超弦是久经考验的革命战士,尤其是这么多年来,在通往终极理论的道路上,没有其他理论可以与之竞争。

你们嚷什么嚷,光破还得有立啊!

杨振宁对于超弦又是什么态度呢?

早在1986年超弦第一次革命成为物理界的显学之际,杨振宁在中国科技大学研究生院第五次谈话就讲得很明白:

杨振宁:

我很难相信这个理论最后是对的,超弦没有经过与实验的答辩阶段,它很可能是一个空中楼阁。如果你问我,我要不要去做超弦,我的回答是我在任何时候也不会去搞这种东西。

我一定会去做纯粹数学,在纯粹数学中妙的东西很多。我为什么不用自己的时间和能力去做对数学有真正发展的工作,而去做既非物理又没有长久数学价值的东西呢?

7

以物理学为代表的科学有一个统一大业,将物质与规律尽可能还原成最基本的存在。

就如围棋一样,千变万化的棋局背后都是一个统一的规则,以及黑白两子与棋盘。

人类有个梦想,只要统一了物质的基本结构、物质的相互作用和运动转化规律,就会像上帝一样无所不知,无所不能。

到时候宅男只要打个响指,就能变出个林志玲带回家。

在这条统一的大路上,走着几个高大的背影,在伽利略统一了运动与静止之后,牛顿三定律和万有引力定律把天上和地上的现象统一起来,打开通往机械工业革命的大门。

麦克斯韦紧跟其后,琢磨出一个方程组,统一了电、磁、光,各种宏观上的弹力、摩擦力都可以归结为微观上的电磁力,人类从此进入电气时代。

爱因斯坦叼着烟斗走来了,他先用狭义相对论劝和了麦克斯韦方程组与牛顿力学,统一了低速与高速,时间与空间,再反手甩出E=MC^2,一个简单的质能方程引爆了原子弹。

就在这时,高歌猛进的统一大业突然卡壳了,狭义相对论好说歹说,牛顿引力就是不听劝,爱因斯坦一怒之下,将引力赶出了物理王国,流放到几何空间,安置在广义相对论中。原来星球之间有引力,并不是它们吃了大力丸,而是吨位太重,将时空压弯了,引力是一种几何现象的呈现。

在爱因斯坦忙着收拾引力的时候,一群科学家排成方队踢着正步走远了,这里面有玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克……量子力学山头上一堆大王,广义相对论山头上只有爱因斯坦一个光杆司令。

爱因斯坦一看这还了得,天无二日,国无二君,量子力学岂能不服王化,他打磨统一场论,要收服这帮散兵游勇,可惜终其一生也未能北定中原。

这个时候就轮到杨振宁上场了,他从口袋里面摸出一张皱巴巴的纸,说我搞了一套数学框架理论,有望统一电磁力、弱力与强力,咱们量子力学内部好说好商量,枪口一致对外,再去干引力。

这个数学框架就是前面提到的杨-米尔斯规范场论,当年杨振宁是硬着头皮站出来的,一副战战兢兢的样子可以理解,1954年发表论文的时候,他还没有拿诺贝尔奖,更要命的是,理论要求传播强力与弱力的规范玻色子没有质量,这与其短程力的物理现象矛盾。

发现泡利不相容现象的泡利,也想过类似的办法,但是他一看这个矛盾就打退堂鼓了,对于杨振宁毫无顾忌发表论文,本来就是一副坏脾气的他更加火冒三丈,当场就把杨振宁怼得下不了台。

其实这个问题杨振宁也心知肚明,为什么他敢于跨出这一步,泡利却不能呢?

这涉及到当代物理学研究范式的一个重大转折。

8

生存还是毁灭,这是一个问题。

这句《哈姆雷特》的台词成为家喻户晓的永恒经典,莎士比亚道出了每个人内心深处的纠结——我该如何抉择?

当代物理学也很纠结一个问题——撞还是不撞。

一位伟大的厚黑学政治家曾经揭晓了所有重大斗争背后的秘密:

观点斗争是假的、方向斗争也是假的,只有权力斗争才是真的。

围绕中国超大对撞机的争论,背后其实还是科学权力之争,超弦与凝聚态物理的角力,其焦点又集中在各自的基本思想。

杨振宁成名粒子物理学,但在后来转向凝聚态物理。

这场物理学的世界大战从美国打到欧洲,胜负1:1,现在中国开辟新的战场,胜负难分。

美国那场仗打输了,经费超支并非主要原因,据温伯格透露,来自国际空间站的竞争扼杀了SSC。

这个项目经费高达250亿美元,远远超过了SSC的费用,说明SSC被裁还是因为科学价值不够硬。

在美国众议院科学、空间与技术委员会议上,美国凝聚态物理大佬菲利普·沃伦·安德森陈述四大科学理由,给了SSC致命一击。

其中一条是安德森的核心理由——与日常相关的科学也同样基础。

很多人心中的基础科学,要么是研究远小于基本粒子的普朗克尺度,要么是放眼宇宙尺度研究黑洞这样的天体,但是研究雪花的形成、人的思维、经济规律这些日常行为也同样基础。

它们听起来没有那么牛逼,但是更加实用。

安德森是1977年的诺贝尔物理学奖得主,开创了凝聚态物理一系。2006年何塞·索勒的一份分析统计比较了论文参考文献与引用数,指出安德森是世界上最有“创造力”的物理学家。

凝聚态物理的前身固体物理学,催生了半导体,是PC、手机、电视机、照相机、互联网、硬盘、处理器、闪存等电子产品的共性,成为IT浪潮的奠基石。

格拉肖称当今全球GDP有2/3来自量子力学的贡献,其实更准确的说法是来自量子力学的分支固体物理学,加入液相后固体物理升级为凝聚态物理,80年代还发现了高温超导材料。

从超导体出发,安德森建议粒子物理学家寻找产生粒子质量的机制,启发了后来的希格斯机制。

由于杨振宁的努力推动,中国的凝聚态物理欣欣向荣。当年安德森陈述就不无酸意地指出,美国的超导研究已经落后于中国。

针对超弦的目标“Theory of Everything”,安德森写了一篇杀气腾腾的檄文《More is different》。

安德森

将万事万物还原成简单的基本规律,并不意味着从这些规律出发重建宇宙的能力,不能依据少数粒子的性质简单外推出多粒子复杂集聚体的行为,相反在复杂体系的每一个层次会呈现全新的性质。研究理解此类新行为,就其基础性而言,与其他研究相比毫不逊色。

换言之,我们不能从一些最简单的基本定律去推出各个尺度各个复杂度下的物理,因为物理学在从基本走向非基本,从基本粒子走向多体时,并不是1+1等于2那么简单,而是会产生1之外的某些东西,这些东西属于这些所谓的“外延性学科”的特有属性和现象,并不是由微观的基本定律可以直接推导出来的。

这其实就是当年亚里斯多德反对他的老师柏拉图的现代科学翻版。

吾爱吾师,吾更爱真理。

柏拉图相信有个完美的普遍理念,投影出不完美的世界,而亚里斯多德认为普遍是寓于具体事物之中。

柏拉图认为这个普遍的理念存在于几何之中,柏拉图学院大门上写着醒目的一行“不懂几何者严禁入内”,这何尝又不是当今以超弦为代表的理论物理的写照。

亚里斯多德出生医学世家,从小就接受了严格的医学训练,这种医学训练培养了亚里斯多德特别重视经验事实的思维方式。所以亚里斯多德认为理论知识不能脱离经验事实,他在《形而上学》一书中就指出:

倘有理论而无经验,认识普遍事理而不知其中所含个别事物,这样的医师常是治不好病的。

柏拉图代表了还原的本体论,亚里斯多德代表了涌现的实体论。

这两师徒的缠斗从古希腊哲学一直打到中世纪神学,近现代科学还能时常看到他们刀来剑往。

9

杨振宁本来是柏拉图的传人,1954年他明知理论上有物理的缺陷,还是坚持发表杨-米尔斯规范场论,就是因为他对数学的信心胜过了对物理的怀疑。

一来强力弱力很复杂,有可能是应用层面上出了问题,而非错误;二来杨-米尔斯规范场论的对称性非常棒,杨振宁深信这么优美的数学理论不会错,而且当时它和两个已经有稳固实验基础的理论结构有密切关系,它们是同位旋守恒和麦克斯韦方程。

杨振宁的父亲杨武之是华罗庚尊崇的数学大家,深受家庭熏陶,杨振宁是物理界的数学战斗机,但在物理直觉与实验上稍逊一筹,尤其是实验,同事揶揄,“哪里有杨,哪里就有爆炸”。

幸好杨振宁赌对了。后来盖尔曼的“夸克模型”、格罗斯的“渐近自由”、格拉肖、温伯格与萨拉姆的“弱电统一”、霍夫特的“重整化”帮助完善了杨-米尔斯规范场论的物理与数学框架,最终成就了粒子物理学标准模型。

这颠覆了过去的科学研究范式——在实践中总结理论再予以验证。先有物理框架,再有数学描述。

杨振宁是立足于数学的对称性搞出理论,再与物理模型结合得到实验验证。先有数学框架,再有物理描述。

杨振宁警告不要被数学的价值观念所吸引,并因而丧失了自己的物理直觉。他曾把数学和物理之间的关系比喻为一对树叶,它们只在基部有很小的共有部分,而其余大部分是分开的。

所以杨振宁敢于跨出那一步,而泡利不敢越雷池半步。

世界不过是数学的投影。如果说柏拉图是这个理念的始作俑者,那么爱因斯坦就是将其付诸实践的开山祖师。

当年爱因斯坦以一己之力,通过黎曼几何搞出广义相对论,至今还是科学史上的神话。

1919年,英国物理学家爱丁顿在日食时观测到太阳引力让星光产生弯曲,这是首次对广义相对论的实验验证。有人问爱因斯坦,万一实验结果和理论不符合该怎么办呢?爱因斯坦如是回答:

那么我将为上帝感到遗憾——我的理论肯定是正确的。

在爱因斯坦心中,数学上这么美的理论,怎么可能错呢?

久在河边走哪能不湿鞋。后来爱因斯坦再用这套方法研究统一场论,就没有这么好运了。

1947年,美国理论物理学家弗里曼·戴森来到普林斯顿高等研究院,怀着崇敬的心情找到爱因斯坦的秘书杜卡斯,请求爱因斯坦见他。会见前一天,他开始担心没有什么特别的问题能与伟人讨论。于是,他从杜卡斯小姐那儿拿回爱因斯坦最近的科学论文,都是关于爱因斯坦构造统一场论的。当晚,戴森读了那些文章,觉得都是些垃圾。

科学家不是商人,不习惯曲意逢迎,又不好当面指出偶像的问题,第二天戴森不得不找了个理由放了爱因斯坦的鸽子。

后来,戴森为量子电动力学的建立做出了决定性的贡献。QED是一种规范场理论,将麦克斯韦的电磁理论量子化。

杨振宁就是受到QED的启发,在量子场理论中引入了规范场,来描述强力与弱力。

爱因斯坦晚年与小他年龄一半的哥德尔成了忘年交,奇怪的是,表现出倾慕之情的是年长的巨星,爱因斯坦公开表白自己“去上班不过是为了和哥德尔一起走路回家。”两个人散步的背影曾是普林斯顿的一道风景。

爱因斯坦不喜欢迪斯尼的动画片,他讨厌一切中产阶级的东西,有一天哥德尔打电话说想去看一场,爱因斯坦披上大衣出门就去了电影院。

他们之间到底为啥这么好,两人在世都守口如瓶,所以至今也无人知晓。

从思想上来看,哥德尔在数学领域中提出了不完备性定理,证明了任何一个形式系统,只要包括了简单的初等数论描述,而且是自洽的,它必定包含某些系统内所允许的方法既不能证明真也不能证伪的命题。

也就是说,“无矛盾”和“完备”是不能同时满足的,既完美又统一是不存在的!

哥德尔不完备性定理让希尔伯特的数学大一统梦想变成了令人沮丧的噩梦。

这是不是也适用于物理学上的统一场论呢?或许哥德尔就是这样击中了爱因斯坦的心灵。

在爱因斯坦生命的最后时刻,他要来纸和笔,最后一遍徒劳地验算统一场论。

自然不欣赏我们的神话。

爱因斯坦幽幽地说出这句话,与发表广义相对论的豪情壮志判若两人。

10

2012年3月,在“北京弦理论国际会议”上,霍金演讲《哥德尔和M理论》,直面了这个问题。

作为统一场论的继承者,超弦的最高形式M理论恐怕也是一场空想。霍金说,他的这一推测基于数学领域的哥德尔不完备性定理,在物理学领域,很可能存在类似的规律,因此建立一个简一的描述宇宙的大统一理论是不太可能的。

霍金人在椅中,神游天外,他发现黑洞不黑,黑洞不是饕餮只进不出,仍有信息逃逸出来,由此得出霍金辐射,被认为是多年来理论物理学最重要的进展。

1996年,库姆伦·瓦法和安德鲁·斯特罗明格关于量子黑洞的研究,成功地利用弦理论和统计力学,通过计算黑洞的微观量子态,导出了黑洞的贝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式,这一结果提示弦理论也许能最终解决霍金提出的黑洞信息丢失疑难。

自那以后,霍金开始对超弦产生兴趣,不过2012年的演讲证明,或许霍金认同超弦的某些应用,但是不看好其大统一的目的。

这并非贬低科学史上那些辉煌的统一成就,还原论思维结合数学工具,是人类从纷繁芜杂的现象总结简洁优美规律的高效手段,但手段并不等于目的,事实上每一次统一之后,就会产生意外的发现,指向新的方向。

为统一而统一,超弦不惜为了数学自洽引进超越现实的额外空间维度,反而发散成了几乎无穷大数量的宇宙,成为了吓唬公众的玄学。

物理的真,数学的美。避开繁琐的现象归纳总结,通过发现数学的美来反推物理的真,这是一条捷径,但不要忘了,再美的数学也需要得到验证,最终指向物理的真,否则有可能你迷上的是白骨精。

如何分辨呢?很简单,数学的美能够产生物理上的预言,可以被实验证实或证伪,就是范冰冰,而不是白骨精。

最经典的例子还是爱因斯坦的广义相对论,发表之初就预言了三个物理现象:星光弯曲、黑洞天体、引力波,都一一得到验证。

如果爱因斯坦说不出物理预言,或者只给出了引力波这种遥遥无期的观测,他在科学上的地位可能就要打一个折扣。

反观超弦与超对称理论,就不满足这个条件,有如皇帝的新衣,你们看不到额外维与多重宇宙?那是不够聪明。不能预言有效的物理现象,超弦终归是一场数学游戏。

当年LHC上马,好歹还有希格斯粒子保底,CEPC有什么?实验依据不足,目的不明,再加上天量巨资,作为一个有责任的科学家,杨振宁能不反对吗?他给出两个方向建议,进一步研究加速器原理,或专注弦论美妙的几何结构。

其实就是在暗示王贻芳与丘成桐,你们俩该干嘛干嘛去,就不要在一起瞎搅和了好吗。

前不久,物理学家马塞洛·格莱塞获得了150万美元的2019年邓普顿奖,该奖为奖励“精神进步”而设立,与基础物理突破奖性质差不多。

反思过去几十年来痴迷统一与超弦,他在2008年回答著名的“第三文化”的论坛“缘”的年度问题说得很实在:

格莱塞

几年前,也许因为我更深刻认识了形成科学思想的历史和文化过程,事情突然变了。我开始怀疑统一,觉得它不过是实在的一神论在科学的翻版,是在方程里寻找神的存在……二十多年过去了,所有的努力都失败了。粒子加速器没有,冷暗物质探测器也没有,没找到磁单极,没看到质子衰变,过去几十年预言的所有统一的迹象,都没有……

思想决定你的人生,那是哲学;上帝决定你的信仰,那是神学;方程决定你的逻辑,那是数学;事实决定你的认知,才是科学。

11

“性灵出万象,风骨超常伦”。

杨振宁很喜欢用高适《答侯少府》这两句诗来描述狄拉克方程和反粒子理论,其极度浓缩性和包罗万象的特点,又或如布雷克的名诗:

一粒砂里有一个世界,一朵花里有一个天堂。把无穷无尽握于手掌,永恒宁非是刹那时光。

杨振宁曾比较狄拉克与海森堡,前者横空出世的狄拉克方程,是量子力学与狭义相对论的第一次融合,没有任何渣滓,直达宇宙的奥秘,似乎已把一切都发展到了尽头;

后者成名绝技不确定性原理,像是在雾里摸索,显得朦胧、绕弯,没有做干净,还要发展下去。

海森堡坚持只能从一些直接可以被实验观察和检验的东西出发,而不是想象一些图像来作为理论的基础。他并非不重视数学,需要的时候顺便发明了矩阵。

狄拉克的灵感则来自他对数学美的直觉欣赏,他在1963年曾经明确表示:“在我看来,一个方程拥有美感,比它符合实验结果更为重要。”

这又何尝不是杨振宁走过的路子,他曾经表示,“从我个人来讲,我是更欣赏狄拉克的风格”,但是他又在后面加了一句,“很多人认为海森堡的贡献比狄拉克还要更高一筹。”

《道德经》有言:”大成若缺“。

若世界有太多的对称,就不再有意外出现的可能性了,这将是一个稳定但僵化的世界。

巴赫的音乐以和谐著称,有数学与宗教之美。贝多芬的音乐引入人的情感,打破均衡,通过沉默与爆发展现了音乐力量性的一面。

艺术至美就在于对称性与不对称性之间的张力。

杨振宁基于数学的对称性推出杨-米尔斯方程,却又与李政道一起发现宇称不守恒,证明世界并非对称获得诺贝尔奖。

通观杨振宁的每一个抉择,你不得不佩服,他几乎每一步都踏对了节奏,无论是科学还是人生。

坚持自己很难,超越自我更难。

杨振宁也有没想到的地方,他反对建超大对撞机,产生了一个溢出效应:

当年被他得罪过的中国男人,都黑转粉了。

12

我觉得在我有生之年看不到任何实验支持。

当醋醋问及超弦前景,中山大学天文与空间科学研究院院长李淼如是说。

1984年,第一次超弦革命席卷物理学界,李淼还在中国科技大学研究天体物理,超弦描绘的宏大图景,吸引他投身这股热潮,成为中国最早一批研究超弦的科学家。

此后有15年时间,李淼都在海外求学,足迹遍布意大利国际理论物理中心、哥本哈根大学波尔研究所、美国加州大学圣巴巴拉分校、美国布朗大学、芝加哥大学等世界知名高校。

在世界顶尖科学氛围的熏陶下,加上自身努力,李淼在超弦理论、量子场论、宇宙学等领域取得了具有国际影响力的研究成果。

1999年,李淼作为中科院“百人计划”的入选者回到国内,成为国内超弦理论研究的领军人物之一。

彼时,威滕掀起的第二次超弦革命如火如荼,5个超弦理论被统一成一个M理论。

威滕曾经梦想当一名记者,大学主修历史学,辅修语言学,毕业后成为民主党人乔治·麦戈文的幕僚,帮助其竞选总统。

麦戈文惜败于尼克松后,威滕失去了社会政治领域的兴趣,重返大学致力学术研究,不过这一次他选择理科方向,专攻物理学与数学。

弦理论是21世纪的物理学,却偶然地落到了20世纪。

这句超弦最有名的公关slogen就出自威滕之手。

当威滕在1995年找到统一5个超弦理论的方法时,因为理论模糊粗糙,还不够精准完备,他的公关天赋再一次被激发,M理论的命名堪称科学史上一次绝妙的标题党行为。

威滕解释,这个M可以理解为魔力、母亲,也可理解成假想的物质基本结构膜,超弦创始人之一施瓦茨受到启发,还将矩阵(matrix)加到M的解释中。引入中国后,M理论甚至与汉字谜产生了联系。

如今距离第二次超弦革命已有24年,超过历史上任何一次弦论突破需要的时间,一直没有重大进展,第三次超弦革命遥遥无期。

在超弦界颇有建树,并出版了一本《超弦史话》的李淼,也于2015年受邀南下,担任天文与空间科学研究院院长,领衔探测引力波的“天琴计划”。

引力波是爱因斯坦广义相对论预言的物理现象,其在2016年得到观测证实,李淼此举,意味着他回到了传统物理理论研究。

种种迹象反映一个令人尴尬的事实:M理论的M,有可能是物理学史上最大的错误,最令人痛心的失落,最长久的迷梦。

超弦的弦,也快成了玄学的玄。

《三体》小说中,外星人发射智子到地球,锁死了LHC的发现,以致人类不能发现更加底层的粒子结构,导致现代科学踯躅不前。

而李淼对醋醋表示,实验没有问题,是超对称理论错了。

那么这是否表明,李淼研究了30余年的超弦理论,已经实质上破产?

李淼对此保持了长久的沉默。

欲将心事付瑶琴。知音少,弦断有谁听。

本文由www.3066.com发布于书评随笔,转载请注明出处:值得科学青年和科学儿童关注的15本书,值得科学

TAG标签:
Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。