? 争议网红文章“杨振宁的最后一战”-深度-知识分子 "

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                争议网红文章“杨振宁的最后一战”

                2019/12/08
                导读
                最近,一篇题为“杨振宁的最后一战”的文章(见文末)广为传播,人们再次聚焦中国是否应该百亿/千亿投入建造超级对撞机。

                Jietu20191208-154621


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                最近,一篇题为“杨振宁的最后一战”的文章(见文末)广为传播,人们再次聚焦中国是否应该百亿/千亿投入建造超级对撞机?!吨斗肿印肥侨澜缥ㄒ晃鬯蕉继峁┕硇员缏鄣钠教?。杨振宁先生和王贻芳教授等代表科学家都在《知识分子》阐述过理由。
                新出现的网红文章再度引起科学界甚至科学界之外发生激烈争议,其争议程度对超级对撞机的辩论?!吨斗肿印吩诖朔⒈硎占降囊恍┢缆?。
                2012年至今,中国科学界,特别是物理学界,激烈争议超级对撞机项目(环形正负电子对撞机,CEPC)。它由中国科学院高能物理研究所提出,科学家代表为高能所所长、中国科学院院士王贻芳。得到海内外高能物理学界较多支持。但科学界,包括物理学界,都有不同意见。


                评网红文章“杨振宁的最后一战”


                美国佛罗里达州立大学教授杨昆:


                超对称在某种程度上可以在凝聚态中实现,清华大学的姚宏教授在这方面最近有不少文章,我和复旦大学的虞跃教授也曾做过一些早期的工作??梢运党猿坪统曳矫娴难芯课厶锢硖峁┝诵滤悸?,并促进了学科间的交流。


                南方科技大学物理系教授李淼:


                我不支持超弦理论甚至不支持任何量子引力理论已经很多年了,不等于我认为弦论是错的,我在南科大教授名录里的介绍自己的专业第一个还是超弦,第三才是宇宙学。人们研究量子引力理论的时间有五十年了,五十年来这个市场的行情大抵如大A股,一直在三千点之下偶尔会冲到五千点。这种情况估计会持续几百年。 

                南京大学物理学院教授张雷:

                这种标题的文章我向来不看,但看到有几位圈友都转了,觉得自己有责任说一下。


                首先声明,讲事实,讲道理的前提下,对科学或社会问题讨论畅所欲言,是好事。我这里只挑我认为几个逻辑或者与事实不符的地方。

                文章在约十分之一处黑体称:“CEPC周长100公里,需要占下北京五环那么大的地?!?其实,对撞机要在地下100米甚至更深,只在几个出口占地,就像北京二号线一样没有把故宫和广场给占了一样。请参考CERN的周长27公里LHC。

                杨先生说高能物理 “party is over” 不是今年才说的,是四十年前说的。如果你认为从80年代到现在高能物理对于人类认识自然所取得的成就没有意义的话,我只能说每个人的价值取向不同。 

                此外,文章一直拿弦论说CEPC的事情,满满的阴谋论感。我参加CEPC研讨会和报告不下十次,包括阅读概念设计报告,CEPC从未将弦论、超对称或某一个特定理论作为主要研究目标。

                文中对丁肇中、Maiani 很多未证实(或无法证实)的话加粗加黑,以及对发改委评委表决内幕如此之清楚(评委背景,投了什么票)。我很怀疑作者描述的真实性。 

                前一阵子讲 “李政道和杨振宁恩怨” 的文章,其中稍微想想就知道,有些事情就连当事人本身都无法说清楚,而作者侃侃而谈,简直似乎比任何人都清楚,很难认为是真实的。 

                这种自媒体文章最近也见多了,把几篇老文章东抄西拼,加上典型电视剧的情结,配上吸引眼球的标题。这些写手收获的流量和利益不用多谈,读者如果丢掉了理性批判,那确实可悲。


                戴瑾,曾从事弦论和高能物理研究工作:

                醋醋的文章把一场科学争论写得像宫斗剧。宫斗剧有娱乐性,这应该是这篇文章转发量比较高的原因。但一码归一码,在科学上,这篇文章完全搞错了。


                弦论、超对称,和超级加速器是三个非常不同的概念,CEPC超级加速器不但和验证弦论一点儿关系都没有,也不是用来验证超对称理论的,它是用来精确测量希格斯粒子的物理性质的。因为刚好有几个弦论物理学家对这个加速器比较热心,就硬是通过超对称,把三个东西绑在一块,那是宫斗剧的分析方法。


                超对称这个词虽然很酷,对于行业外人士,很难解释清楚。量子物理中的对称性是很重要的概念,每一种对称性都对应着一些重要的物理现象。自然界的基本粒子有两大类:像光子、希格斯粒子那样自旋是整数的玻色子,和像电子那样自旋为半整数的费米子。超对称理论预测每一个玻色子粒子都有一个费米子超对称伙伴,反之亦然。比如对于光子就应该有一个自旋1/2的光微子,和光子一样参与电磁相互作用,两个粒子除了自旋不同,性质完全一样。但自然界明显不是这样的。于是还有一种叫对称性破缺的理论,它预测当我们把粒子加速到一定能量去碰撞,我们就能发现这些超对称粒子,并且观察到这种对称性。到底这个能量有多高,有不同的可能性。 


                弦论的基本观点是基本粒子不是像一个点那样的粒子,而是一根弦。这当然和超对称性是两个完全不同的概念。弦论本身不要求超对称性,但超对称的弦论,简称超弦,更有吸引力。比如说非超对称弦论的世界里,有引力子但没有费米子,还是超对称的弦论更像我们的世界。 


                因此,一般人只听说过超弦这个词,这个词也更酷。尽管如此,把弦论和超对称两个完全不同的概念绑在一起,在科学上至少是非常不严谨的。如果自然界在弦论的能量上才有超对称性,任何人类建造的加速器都无法验证,这一点,读过相关科普的人都会知道。 


                另一方面,希格斯粒子的理论中有一个技术性的困难,超对称理论提供了一种解答。这一度是超对称理论的重要根据。但这种可能性已经基本被现有的加速器排除了。这一点,业内人士都知道,在LHC没有发现超对称的情况下,再建一个新的加速器,发现它是一个极小概率的事件。 


                所以超对称不是建CEPC的理由。 


                注意,希格斯的超对称性和弦论的超对称性是完全不同的东西。二者不光能量差别巨大,背后的物理原因也完全不一样。并且,就算新的加速器发现了超对称,也不能证明粒子就是一根弦;如果新的加速器进一步否定了希格斯能量级别的超对称性,也不能排除自然界在弦论的能量上是超对称的,更不能排除粒子是一根弦的可能性。 


                CEPC建设的原因,精确测量希格斯粒子的物理性质,说出来远没有超对称和超弦那样酷。 


                值不值得花300多亿去做这件事,科学界有争论,也不是所有做高能物理的人都支持,不做这个行业的都反对。这当然也不是一个纯科学问题,社会公众有权参与讨论。但也不应该做低俗的推理和类比,比如把它跟三峡工程相提并论(我看到网上有文章这样类比)。 


                二者的性质完全不同,三峡工程90年代初起步耗资1800亿,今天的钱也不能和20年前的钱去做直接比较。CEPC的倡导者提出,如果在这个加速器上发现了新的现象,就再花1000多亿建设一个更强的加速器进一步探索它。既然没有超对称,希格斯粒子的那个理论难题仍然存在,对它进行精密测量的时候发现新的现象,这种可能性当然存在。但这笔钱即使要花,也是2040年以后的事情,不能把20年以后的钱和20年以前的钱去对比。 

                还有,加速器是一个周长100公里的环,只需要挖一条深深的隧道,整个加速器是在地下的。醋醋的文章,一开始就误导读者,好像加速器要把环内的整块地都占用,不是这样的。

                吴进远,美国费米国家实验室高级工程师:

                这篇网红文刷屏时,有的公号标题说中国高能物理大跃进,有的说三峡大坝。但我感觉十分失望,等了几天,始终没有见到用高铁来与CEPC比较的。

                CEPC的造价不是所谓“天量资金”,而是大约相当于200-300公里的高铁。这样数量的高铁对国家的价值是锦上添花,但CEPC这样的大科学装置对于国家的价值却是雪中送炭的。

                美国费米国家加速器实验室的第一任主任是罗伯特·威尔逊,他最著名的一个论断,是他在1969年4月答复国会议员质询时说过的一句话。当时议员们关心这个新的实验室以及获得的新知识对国家的安全有哪些帮助,罗伯特·威尔逊回答说,这是一个长期的,关乎国家荣耀,爱国主义的事。这些新知识并不能直接地保卫国家,但却能“使之值得被保卫”。

                CEPC的科学目标并不是所谓超弦教,而是作者也承认的精确测量希格斯粒子。

                很多人包括这个作者鄙薄精确测量,可是科学史上太多的发现是精确测量带来的。别的不说,要不是当年化学家们忍受着铵化合物带来的满实验室的尿骚气味,一遍遍精确测量和比较铵化合物分解氮气与空气氮气重量的微小差异,人们要晚很多年才能发现氩气。我们的钨丝灯泡就会比现在更容易坏,我们留给子孙的钨矿资源就会少很多。

                回顾
                争议超大对撞机


                2016年9月4日
                杨振宁:中国今天不宜建造超大对撞机 | 独家


                2016年9月5日

                王贻芳:中国今天应该建造大型对撞机 | 独家


                2016年9月7日
                答王贻芳所长:高能所更该做什么?| 对撞机的对话3


                2016年9月8日
                大科学工程与中国高新技术产业发展的关系 | 对撞机的对话4


                2016年9月9日
                人民日报评论:期待更多科学“对撞”


                2016年10月2日
                32位在美物理学者联名:中国建造希格斯工厂的黄金机遇


                2016年10月22日
                王贻芳再谈大型对撞机:让中国成为“世界第一”的一项政治决定


                2017年1月25日
                何祚庥:对中国建大型对撞机的意见


                2017年1月31日
                何小刚:评何祚庥院士对中国建设大型对撞机的意见


                2017年7月13日
                中国超级对撞机与人均负担 | 争鸣


                2018年7月1日
                杨振宁坚持反对中国建造高能加速器的历史原因

                关于CEPC



                环形正负电子对撞机(CEPC)是中国粒子物理学界发起建造Higgs粒子工厂和国际大科学装置,其主要用于对希格斯粒子进行精确测量和探测新物理。第一阶段将首先建设正负电子对撞机,第二阶段进行质子对撞机的建设。


                王贻芳在今年接受媒体采访时表示,CEPC的隧道有100公里长,第一阶段建设预算约360亿元。


                2018年11月,CEPC团队正式发布了概念设计报告,后进入设计优化和关键技术预研究阶段。


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                  醋醋 | 杨振宁的最后一战  

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                The party is over。


                杨振宁张开左手向上抬起微微摇了摇,加重语气补充翻译:

                什么意思?盛宴已过。

                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。


                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。


                这是2019年4月29日,在北京雁栖湖畔中国科学院大学(国科大)新礼堂发生的一幕。


                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(环形正负电子对撞机)的预研工作。


                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。


                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。


                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。


                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(环形强子对撞机)耗资更是超千亿。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                相对论与量子力学有多辉煌,当代物理学就有多黯淡。

                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                当代物理又发现创造了什么?

                这是杨振宁的最后一战,他拯救不了当代物理,而是遏制?;⒑蟮姆杩?。


                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”。


                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。


                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。


                随后,王贻芳上台,从中微子实验讲到超大对撞机。


                国际超弦界与中国高能所,还在坚持不懈。


                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。


                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。

                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。


                这是人类世界中最靠近窗户的一群人,看窗外,漫漫长夜。


                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。


                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。


                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。


                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。


                想到这里,醋醋也不禁黯然神伤。


                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。

                如果我没有提,是没尽到责任。

                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——


                幸运。


                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?


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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》。


                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(Sheldon Lee Glashow),超弦的铁杆反对者。


                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。


                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(Steven Weinberg),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。


                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。


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                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。




                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。




                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。




                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(万亿电子伏特)的能区就能撞出来,LHC的最大能级是13TeV。




                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。


                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。


                超弦与其说是一个学派,还不如说是一个教派。


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


                1987年,温伯格主导美国SSC(超级超导对撞机)建设,希望撞出超对称粒子,验证超对称理沦。


                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。


                当年温伯格报出的预算不多,只有区区44亿美元。


                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。


                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??肆侄僮魑矫褡芡?,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。


                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。


                超弦教找到欧洲核子研究中心(CERN)时任总干事卢埃林·史密斯( Llewellyn Smith ),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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                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。


                尼马-阿卡尼-哈麦德(Nima Arkani-Hamed),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。


                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。


                这等说辞,连我等普通人都听得出来在耍流氓。


                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。


                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。


                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。


                “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?!毖钫衲?,“别的国家没钱,大家说中国有钱。


                “我知道我的同行对我很不满意,说我(的反对)是要把他们这行给关闭掉??墒钦飧龆宰不ㄖ泄?00亿美元,我没办法能够接受这个事情?!毖钫衲?。


                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。


                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。


                    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(David Gross),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(Strings 2016)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(Tim Berners-Lee)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。04


                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?;?,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。


                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(framework),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(可精确计算),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???。


                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。


                05



                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》(一)(二),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(弗兰肯斯坦)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??蒲Ы簿靠凸凼抵?,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。


                06


                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(Lee Smolin)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(Peter Woit)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??!


                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:


                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?


                07

                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。
                08


                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(Philip Warren Anderson)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”(万有理论),安德森写了一篇杀气腾腾的檄文《More is different》(多则异,量变引发质变)。


                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。(醋醋认为两种概念,是比唯心与唯物更基本的哲学对立,唯心唯物还是还原论的体现,由于篇幅所限,在此就不展开了)



                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??吹剿堑独唇M?。


                09

                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。

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                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(Freeman Dyson)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(Helen Dukas),请求爱因斯坦见他?;峒耙惶?,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(QED)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?;艚鹚?,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(Cumrun Vafa)和安德鲁·斯特罗明格(Andrew Strominger)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(Marcelo Gleiser)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”(www.edge.org)的年度问题说得很实在:


                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?!?/span>

                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?!?/span>


                《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(注:应为玻尔)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(magic)、神秘(mystery)、母亲(Mother),也可理解成假想的物质基本结构膜(membrane),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(mi)、秘(mi)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(mistake),最令人痛心的失落(miss),最长久的迷梦(mi、meng)。


                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。



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                • 2019/12/08

                  如果真能产生这么多溢出效用,为什么美国欧洲不建了。美国每年的科研经费比中国多多了,为什么不建?还和高铁三峡比,高铁三峡的收益风险比是多少?这个超级对撞机的收益风险比是多少?完全不是一个数量级的差异。杨振宁讲的那些理由,为什么不一个个正面回应?

                知识分子是由饶毅、鲁白、谢宇三位学者创办的移动新媒体平台,致力于关注科学、人文、思想。
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