丘成桐回答《中国新闻周刊》的访问


-- 丘成桐

以下是丘成桐教授对《中国新闻周刊》记者关于巨型对撞机问题的答复。《数理人文》杂志获作者授权登载,转载请注明出处。

丘:我与Steve Nadis合作写《从万里长城到巨型对撞机》,是因为我们觉得中国巨型对撞机这个项目非常令人兴奋,该书试图以公众能理解的语言來解释重要的科学领域如何受益于这个大型实验设施。作为欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)的后继者,计划中的对撞机仍将是人类长达数个世纪认识物质的基本组成及其相互作用力的重要工具。新一代的仪器,如中国巨型对撞机,会对人类探索宇宙奥秘起著至关重要的推动作用。

你也知道,杨振宁教授最近公开反对中国投资建设巨型对撞机。虽然我无法估计他的观点影响公共政策的程度,不过,我可以说的是,世界上有很多在高能物理领域取得重要成就的科学家与杨教授的立场是不同的,他们确信中国的高能物理所应该建设巨型对撞机。就个人而言,我希望看到巨型对撞机建在中国,因为这将极大提升中国的科学地位,并使中国在未来几十年里成为物理研究的世界中心。

如果你还有其他问题,我很乐意回答,也可以推荐你与一些著名的物理学家(如David Gross、Edward Witten和Nima Arkani-Hamed等)联系,你将会了解到他们与杨教授很不一样的看法。

问:根据杨振宁与王孟源的文章,似乎继续研究希格斯粒子的科学价值并不大,而中国大对撞机的第一阶段CEPC,主要科学目标就是希格斯粒子。那么,高能物理的发展,是否可以绕过对希格斯粒子的进一步了解而继续发展?

丘:判断希格斯粒子研究的科学价值,还是要听在高能物理前沿实际从事研究工作的专家的意见。希格斯粒子的发现有划时代的重要性,它是进一步探测新物理现象最重要的线索和窗口。但是它身上还有很多谜。希格斯粒子与大部分标准模型的现有疑问有关。希格斯工厂今天不做,未来会有人去做;中国不做,会有别的国家去做,这是通往高能物理不可绕过的一步。

问:我看完您的书,有一个结论:CEPC-SPPC的重心在后者,能够发现更多有价值成果的设备是SPPC。请问是否是这样?如果是,假设CEPC建成了,但由于外部原因没能继续建设SPPC,这是否是一种巨大浪费?

丘:建立CEPC 可以对希格斯粒子进行精确的测量,希望找到新的物理线索,这些线索又可以指导SPPC如何找到新的物理现象。

SPPC要探索更高的新能区,两者先后顺序不同,相互补充,而又相互独立,因此不存在你所说的浪费情形。

事实上,即使SPPC不建,CEPC 的科学意义也值得我们去建立,绝对不是浪费。假如因为人为原因而不去找寻我们有能力找得到的真理,中国确是会丧失一个千载一时的机会。

问:作为一名数学家,您对对撞机如此感兴趣,除了您书中所说的那些原因之外,是否还包括希望通过对撞机发现超对称粒子,来验证自己的研究理论这一原因?

丘:我从来没有说过对撞机要验证我自己的硏究理论,事实上,虽然我很多工作跟物理很接近,也对理论物理做了不少贡献,哈佛大学物理系也因此聘请我做他们的教授,但我没有去硏究建立物理模型的学问,所以当财新的记者硬说我要验证我的学说时,我有点啼笑皆非。

但是有一点我可以声明的是,我们做的很多理论,无论是数学的,或是物理的,假如它们离去大自然的现象太远后,这些理论都会变得不重要。所以我一直注意实验物理的进展。

杨先生著名的规范场理论,本来是杨先生和他合作的伙伴Mills在古典的物理意义下来讨论的,当时提出来,就受到Pauli的质疑有差不多廿年光景,在实验室中看不到它的物理意义。幸好在七零年初期,欧美几个名家将它成功的量子化,因此可以用来描述实验室中得出来的粒子现象,没有量子化,就无从得知本来的杨-Mills理论的重要性。所以没有实验验证的物理学很难成长!因此杨先生反对大型对撞机,对所有高能物理学家来说,都是很觉得惊讶的!

超对称这个观念是在七零年代初期有好几个物理学家提出的,我本人当时还年轻,没有参与中间的工作,坦白说,我也没有这个原创力。这是一个很漂亮的观念,它不单影响理论物理物理的发展,也对数学有极为深刻的影响!我记得杨先生对我说过,他在石溪成立的物理硏究所最大的成果就是:石溪所里的教授将超对称的观念成功地和引力场融合在一起。

我们当然都希望大型对撞机会找到超对称粒子。假如超对称被证实存在的话,很多高能物理学家都认为,这个发现会是廿一世纪科学上最大的成就。我们希望它在中国的土壤上被首先找到!这个成就绝对可以比美中国古代的四大发明。

问:目前,国内外的高能物理学家似乎都一致支持该项目,而非该领域的其他物理学家中则以反对者居多。您怎么看这一现象?

丘:在极度尖端的科学面前,还是专家的意见重要。就如现在我们看病,必要用最先进的仪器来找出生病的原因,不去瞎猜!事实上,我们也听到很多非高能领域的物理学家支持的意见。有些中国科学家却担心自己领域经费受到影响,不是科学上的原因。




(更新日期:2016-10-31)