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1 # 詩人的眼睛看世界
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2 # 老粥科普
現代基礎科學研究大多需要鉅額投資支援。
與牛頓靠蘋果發現萬有引力、愛因斯坦用筆和望遠鏡創立"相對論"不同,現在的物理學家們似乎越來越需要依賴極其複雜且高大上的科學裝置才能在理上取得突破。更多的時候,即便是花了無數的金錢和時間,科學家們很可能最終一無所獲,這已經成為現代物理學研究的常態。
(歐洲大型強子對撞機)
你並不能怪罪物理學家們,因為今天的物理學越來越走向極端:要麼你研究極遠宇宙中的恆星,要麼你需要研究極小的微觀粒子,這些東西都需要使用越來越昂貴的裝置才能發現和測量。在今天的基礎物理學研究領域裡,錢或許不是萬能,但沒有錢卻是萬萬不能的。
日本的雄心。這不,日本就遇到了缺錢的煩惱。在經過長達數十年的漫長設計和論證之後,38節前一天,日本宣佈“推遲”支援一項耗資70億美元的直線粒子加速器計劃。其實誰都明白,他們放棄了。
雄心勃勃的日本人為什麼會放棄?
(LHC)
2012年,歐洲的科學家透過位於瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機第一次發現了傳說中的“上帝粒子”希格斯玻色子,這一發現轟動了世界物理學界。2013年,希格斯玻色子的發現者FrançoisEnglert和Peter Higgs 被授予諾貝爾物理學獎,因為他們“理論上發現了一種機制,有助於我們理解亞原子粒子的質量來源“。
希格斯玻色子是怎麼被發現的?其實說簡單也簡單,科學家用歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LHC)將原子核中的質子加速到一個極高的速度,然後讓兩束射流迎頭相撞,如果這兩股射流中碰巧有兩顆粒子互相懟上了,這強大的速度有可能將粒子撞碎,從而釋放出更小的粒子。由於撞擊釋放的能量很大,這些小粒子會在預設撞擊點旁邊的膠片上留下痕跡,科學家再透過分析這些痕跡來判斷這些粒子到底有可能是些啥東西。
(發現希格斯玻色子)
自從歐洲的物理學家們發現希格斯玻色子之後,日本的科學家倍受鼓舞,決定強力推進在日本建設一個大型對撞機,以對這種新的“上帝粒子”進行進一步研究。事實上這個對撞機日本人已經設計了幾十年,他們計劃建設一個長度達到20公里的直線粒子加速器(ILC),這個新的對撞機原本是歐洲核子研究所打算設在日內瓦LHC加速器附近的,但日本人說,70億美元我們日本出一半,你們歐洲還有其他國家出另一半,對撞機就建在日本。歐洲人當然希望有人出錢啊,於是就答應了,天天盼著日本政府批准撥錢,反正在哪兒研究都是研究,有人出大頭,歐洲各國壓力小,融資也能快一些。這一等就又等了6年。
在這6年中,歐洲核子研究中心的科學家們始終沒有新的進展,日本政府對對撞機的興趣一天天地減退,然後就沒有然後了。
日本止步,科學還將繼續前行。其實這些年歐洲的科學家們也並沒有閒著,日本的ILC本來是個很好的選擇,因為它是透過將正負電子來進行加速對撞,研究其撞擊之後的產物。從理論上看直線粒子加速器ILC正-負電子對撞比此前歐洲的LHC質子-質子對撞要更“乾淨”,更容易研究,但歐洲的科學家們希望有一個更加緊湊的版本,所以他們也同時在研究一款新的對撞機(CLIC),它可以達到比日本未來的ILC更高的能量。
(歐洲人的新對撞機“地平線2020”將設在紅圈的位置)
歐洲科學家在拿到諾貝爾獎之後再也沒能發現新的“上帝粒子”,所以有人認為日本人準備要建的直線對撞機ILC也可能能量不夠大,它是個落後的東西,以後建成了也是浪費。
像對撞機這種大科學裝置建成之後浪費錢的說法,不只是在民間流傳甚廣,在科學界也始終有兩種相互對立的觀點。楊振寧就認為對撞機這種東西歐洲人都只搞出一次“上帝粒子”,美華人都不搞,我們本來錢就不多更不應該搞它。而以王貽芳為代表的高能物理學家則認為這是大國重器,基礎物理研究必備利器,我們應該要搞。
(楊振寧反對現在建設對撞機)
其實有些大科學裝置並不只是用來找“上帝粒子”,它們在其它的應用物理研究領域也有不錯的表現。比如說在東莞投資3.31億美元建設的散裂中子源現在正在運作,雖規模有點小但有很多用處。另一臺計劃耗資48億元人民幣在北京懷柔建造的同步輻射加速器,它所產生的極高強度的X射線對幾乎所有研究學科都很有用,包括材料科學、化學、生物學、環境科學、地質學和醫學。
(工程師正在東莞散裂中子源工作)
現在歐洲人又在搞一項“地平線2020研究資助計劃”,打算投資50億歐元在LHC的旁邊挖一條100公里長的環形隧道,建設一個能量高達365千兆電子伏特的正負電子對撞機;而在北京高能物理研究所(IHEP),以王貽芳為首的物理學家們也在設計世界上最大的粒子對撞機(CEPC),如果投資總額為43億美元的CEPC如期在2030年建成,日本人畫在稿紙上的ILC將變得一文不值。
(王貽芳)
所以日本現在宣佈洗手不幹,也是預料之中的事。無論日本做什麼樣的決定,科學家們都不會停止他們探索未知世界的腳步。
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3 # 趙凡丁201
①日本停建高能粒子對撞機的最直接的原因是缺錢。建設高能粒子對撞機耗資巨大,是件非常燒錢的事。在國民經濟發展不是特別景氣的時期,停建這種對長遠科技發展有益,在可預見的近期費效比不是很高的專案,或許是明智的。
②建設高能粒子對撞機目的之一,是發現微觀世界裡的新粒子及其規律,距離解決目前人類社會面臨的現實問題太遙遠,不是人類科研活動所急需。畢竟人類需要資金投入進行科研的方向太多,而關係到民生和現實人類利益的專案將會排在優先位置。
③極少數人透過高能粒子對撞機所發現的微觀世界的新現象及新粒子,幾乎不可能用除高能粒子對撞機以外的其他方式或裝置所驗證。世界上90%以上人對此抱有懷疑態度(宇宙間是否真存在這種新現象丶新粒子)。因此,修建對撞機這種鉅額投入很難獲得資金擁有者丶決策者的撥款和籌資。特別是在絕大多數綜合國力較小丶科技不發達的國家幾乎不可能有資金修建高能粒子對撞機。粒子對撞機只能是極少數大國丶強國的“專利品”。
④建設高能粒子對撞機很容易“過時”,也是人們不願意投入的原因之一。當A國建好了一座高能粒子對撞機,而這時B國又建了另一座功能更強大丶更先進的高能粒子對撞機,那麼,A國的對撞機就“過時”了。高能物理領域的學者們都會湧向B國的對撞機去探索丶發現新粒子。在如今科技競爭激烈的世界,這是一個很“殘酷”的現實。
⑤當然,對於國力強大丶資金富裕的國家或國際聯盟,為保持或趕超微觀世界科技領域的領先地位,這種投入也是必須的。
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4 # 人人視界
031答:
沒有影響,粒子對撞機有其他國家建設。啥是粒子對撞機?中國古代的哲學家莊子提出了“一日之棰,日取其半,萬世不竭”,然後我們來對這個一尺的東西每天取一半,取到最後遇見質子,電子,夸克和輕子這些東東,它們太小了,我們取不出來,怎麼辦?
人類就發明了一個牛逼的取一半技術(當然了這裡的一半並不是標準的一半):造一個機器,這個機器可以把那些微小粒子不斷加速到接近光速,然後讓這些粒子迎面相撞,就炸出了很多碎片,研究這些碎片,就知道這些微小粒子的組成了。
這個機器就是粒子對撞機,也可以比喻為一個“超強顯微鏡”。
對科學研究何用?尋找暗物質相關粒子,反物質、重夸克、其他色夸克研各個粒子的相互作用和性質研究高維度空間和宇宙大爆炸的相關理論自然界中粒子是否有相對應的超對稱粒子存在著?重力和其他三個基本作用力(電磁力,弱作用力強作用力)相比,為何差了這麼多個數量級?為何“物質”與“反物質”是不對稱的?早期宇宙中,某些緊密而奇怪物體中存在的夸克-膠子等離子體的性質和屬性是怎樣的?標準模型中的希格斯機制是真實的嗎?如果是真實的,希格斯粒子一共有多少種,質量分別是多少?宇宙有96%的質能【無法觀測到的暗物質與暗能量】,它們的組成到底是什麼?當然,不僅是這些高大上的研究方向,粒子對撞機很多成果也會對醫療,生物,其他民用領域有幫助和促進意義。你會不一樣。
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5 # 貓先生內涵科普
看了大佬們的回答,貓先生先給結論吧,日本沒錢了。
大型粒子對撞機,堪稱燒錢第一巨獸!做一個就是人類歷史上最浩大的工程,沒有之一。美國燒了半個,停工。歐洲勉強又燒了一個,撞出來上帝粒子,也算功德圓滿了。可是超弦理論要求的是超對稱粒子,還沒有蹤影。歐洲的能級不夠了,只能寄望於亞洲的人類之光了。
日本是有其政治要素和科研動力在裡面的。日本的可控核聚變,粒子對撞機,航天技術,登陸小衛星,沒有拉下一樣的哦。大家動動腦猜猜原因吧。司馬昭之心,路人皆知。貓先生也不點破了。
但日本又是民主改造最徹底的國度。多虧美國啊。日本人很分裂的,用華人的話說,辦不成大事啦!一屆政客唱一場戲而已,沒有什麼連續性。所以,經濟下滑了,只好把資金投在把握大的上。這不,登小隕石取樣不用錢啊?
貓先生倒是希望日本使勁造!什麼都上最好!基礎物理研究,世界共享嘛,沒什麼好羨慕的。登月或者是航天,可不一樣,分分鐘能轉化為導彈技術的。
我們自己要不要玩這個粒子對撞機?楊振寧早告訴大家答案了。好不?
我是貓先生,感謝閱讀。
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給出的主要理由是,費用太大,高達8000億日元的費用,卻無法預計分享成果的國家能分擔多少費用。另外還有一個理由,巨大型實驗設施研究模式投資一定會有一個極限。
由此可見,日本建設對撞機的動機不純,滿滿的銅臭味,日本只不過利用籌建對撞機,向其他國家要錢,然後日本又掌控著對撞機的主動權。
由於日本停建,肯定參與的科學家提出的實驗要暫停,一些預後實驗結果仍然繼續存在爭議,對粒子對撞預測將繼續停留在白紙上。
塞翁失馬,焉知非福,本來就是普遍現象,只是混雜在宇宙的各種狀態中,可見與其大筆投入將其單獨割裂出來重現,不如根據理論進行過濾得到的真實可靠。
由於粒子是微觀物質,粒子對撞,無疑是製造比微觀物質更低階的渺觀物質,然後由於粒子對撞的不徹底性,捕獲到新的粒子。
由於粒子對撞是隨機的,產生的新的粒子也是隨機的,雖然能儘可能的製造直線對撞,但失之毫釐差之千里,在這裡也管用。
粒子是大量的渺觀物質組成,對撞就是釋放大量的渺觀物質,而渺觀物質的組成是種類繁多,但差別用微觀物質去看,幾乎沒有區別。
綜上所述,只要不拓寬思路,侷限於眼前知識,然後對未知的進行神化,科研註定一條彎路。