有誰可以簡單明白的解釋一下大對撞機是什麼?對我國或民眾有什麼實際的用處?

中安在線北京


最近楊振寧先生反對大型對撞機項目的報道在網上火了,其實對撞機是在我們的科學家研究粒子物理中產生的大型實驗設備,

根據正反粒子在對撞機內被加速到極高的能量,然後對頭相撞的結果,從而研究出亞原子世界的一種規律。

簡單來說,大型對撞機就是粒子加速器,是一種依靠電磁場給粒子提供動能的加速器,跟彈弓或者是槍炮的原理一樣,不過大型對撞機發射出去的是微觀粒子,彈弓或槍炮發射出去的是子彈而已。

那麼對撞機到底有什麼神奇之處呢?

對撞機是目前測量高能粒子實驗的一種儀器,是為了發現‘新物理-新粒子’,包括場能效粒子-超對稱粒子-超額維度量子等。對撞機是一種可以將正負電子或正反質子加速到極高的能量,接下來讓它們對撞的一種大型實驗設備,目前科學家就是通過粒子的對撞來研究物質的基本組成和粒子間的相互作用。在此同時對撞機也是一種‘粒子機制’的規律,在高能粒子物理-凝聚態-粒子天體物理中對撞機也有著非常重要的建造意義。

雖然科學家一直在通過大型對撞機研究粒子,並且指望著大型對撞機可以促進我國的高能物理實驗從而達到世界領先水平,但是楊振寧先生卻對此持反對態度,這是為什麼呢?

在科技研發的領域,越是精密的儀器其技術就越先進性,這也意味著所要耗費成本是巨大的。而大型對撞機研發領域的真正投入一直都是科學家們討論的話題,作為世界著名物理學家的楊振寧對此是持反對態度的。

他現在反對的是時機問題,因為中國目前如果想要建造大型粒子對撞機,那其耗費的基礎費用將高達1400億,並且還需要28年之久,對於現在的中國來說不是一個好時機,應該把資金放在其他高能物理研究的方向,現在的中國應該培養大量人才。

而且說白了大型對撞機根本沒有什麼經濟價值,其價值就是研究可能存在的超出粒子物理標準模型的新粒子,但是發現的可能性卻很小。


星球上的科學


我算半個物理出身的人,我來講講這一場有史以來或許是最大爭議的——大型對撞機的前世今生吧。

大型對撞機到底為了啥?

大型對撞機研究的東西,那是科技的最前沿,何為前沿科技呢?我簡單的總結一下,往小了說,就是玩粒子;往遠了說,玩望遠鏡;往人身上扯,那就是基因工程。

今天我們只聊玩粒子的那一幫人馬。首先大家得認識狄拉克,這個大佬打開了量子場論的大門,代表做《量子力學基本原理》,聽書名你就知道他霸氣。他一手創立了——高能粒子物理學。通俗的講,搞的就是“粒子到底是什麼玩意兒”這個命題。

一般同學有疑問了,粒子就粒子唄,為啥叫高能?這裡面有門道,在微觀領域,“看”這個詞是沒有意義的。科學家都很黃很暴力,集中一個手段:狠狠地撞!這就需要很高的能量!所以稱為——“高能”。其實,換個意思,就是很燒錢。

粒子對撞機是高能物理的閱卷老師

這麼多年下來,對於基礎科學,特別是物質的終極研究以及宇宙的終極研究工作,很多人都給出了相當精彩的答案,其中就有我們大家很熟悉的——楊振寧為代表的標準粒子模型;還有大家不怎麼熟悉的——以丘成桐、王貽芳為代表隔壁老王的超弦理論。

學術有分歧很正常,大家都自信自己的答案是對的,那怎麼辦?這時候就要請出閱卷老師來打分咯。

高能物理檢驗的標準,目前的手段就一個字——撞,那就讓閱卷老師老師——粒子對撞機——撞給你看吧。

按照現在公佈的結果,以歐洲LHC為例,當對撞機能量為10億ev時,驗證了老楊的理論;無法驗證老王們的理論。老王們就說,再造一臺十倍能量的對撞機,超弦理論就能驗證。

當對撞機能量為100億ev時,驗證了老楊的理論;無法驗證老王們的理論。老王們又說,再造一臺十倍能量的對撞機,超弦理論就能驗證。

……

然後,一直造到了10萬億ev,LHC撞出了希格斯粒子,把標準粒子模型最後一塊拼圖補上!老楊的理論越發穩固!但依然無法驗證老王們的理論。老王們說,再造超超超大型對撞機!歐洲沒錢燒了是吧,中國接力!於是就有了現在大家網上沸沸揚揚的爭論啦。

補充一個知識點,1ev的能量可類比為宏觀世界的1萬攝氏度,再往後提高能量,你說難度係數有多高。當然,只要你有錢,當然可以為所欲為的。

大型對撞機與應用科技

大型對撞機的實驗重要嗎?當然重要!裡面的成果可是分分鐘諾貝爾獎級別的成就,是得寫進教科書的東西!

寫進教科書的東西你說沒用?顯然答案是否定的,本貓當然支持進行高能物理研究,大型對撞機當然需要上。

可是大型對撞機能夠給現在的中國帶來什麼實際利益嗎?那是沒有的。因為基礎科學根本不是應用科技,同學們口中說的芯片、大飛機、發動機、5G通訊,那是實實在在的有專利的應用科技,是能換來金錢和產生實際財富的。

但基礎科技研究不能被獨吞啊,你見過美國收取相對論版權稅嗎?核電站發電需要給愛因斯坦或者美國打錢嗎?

所以,現階段的中國,有沒有這個實力,燒錢為全人類做貢獻,而且是燒今後二十年科研經費總和的水平,我認為是不妥的!

結語

我反對現在馬上上馬這個工程,但我支持科學應該進步,美國歐盟繼續引領基礎科學不是更好嗎?

我們還是給孩子們添份暖暖的午餐,早餐添一瓶牛奶實際。


貓先生內涵科普


關於這個對撞機,頭條太不是東西了,把我弄得煩死,看了嗎那麼多無腦噴子,真是不吐不快!!!

其實99.9999%的普通人是完全不懂的,只是看了幾篇網文,這幾天看了n多吃瓜群眾道聽途說,在那瞎發表言論!

這個對撞機到底建不建,我們普通人說了不算,所謂楊等人,說了也不算,需要國內頂尖專業人士評估,國家智庫評估,領導層拍板, 如果建了,我支持,如果不建,我也支持!

另外,所謂楊,我並不知道他的成就多麼成功,我只認為他不是一個好人!在祖國需要的時候他不肯為國效力,他不配和錢老鄧老等一批愛過科學家相提並論!

再次,80多歲能娶20多歲的孫女甚至重孫女為妻,他的人品可見有多惡劣!不要談什麼愛情,理智的想想,他享受了一輩子美國真香待遇,臨死了回國享受封建男權來了!真夠噁心!!

對於網絡無腦噴子,真心無語,中傷王的人大有人在,說他為了名,請問他作為院士,難道不知道一旦失敗,留下的就是千古罵名嗎?為了錢?人家獲獎獎金就夠北京好幾套房了!

說美國支持就不能幹,拜託美國是頭號大國,他們智庫的策略到你這隻要看支不支持,反不反對就行了,你的腦子呢?

說美國不做我們也別做的,你去看看美國有沒有高鐵,我們也不做?我能想象到,任何大型項目上馬,一旦公開討論投票。絕對幹不成!大多數人無腦,節奏一下就被帶走!!

最後最後再強調一遍!!

這個項目上不上,取決於中國科學家論證,取決於中國智庫策略,取決於中國領導層決策!!

不要亂噴,不要被帶節奏,不要無腦詆譭中國科學家,不要被當槍使,支持國家,支持黨!!!


愛生活的清酌


實話實說,對撞機對於一般老百姓的生活而已,不產生任何影響;對企業來說不生產任何經濟效益,換言之,對撞機只是為了證明某些物理學家的推斷是否正確。

無論什麼樣的對撞機,無論要“撞”的是什麼“子”——粒子、中子、質子,其結果都與實際生活、國防科研、工業革命沒有一毛錢關係。

對撞機,最早的設想是美國人提出來的,時間是在上個世紀六七十年代——不過最終美國政府也沒有同意撥款讓那些物理學家們圓夢;這又是為什麼呢?

主要原因就是太燒錢!上個世紀即使是美國,要拿出幾十甚至上百億美元的鉅額資金來支持這些物理學家們的夢想也是勉為其難。

最後,在美國國會一系列聽證會以後,對撞機輸給了“星球大戰”——畢竟星球大戰對於美國的國內經濟的推動以及全球戰略更加重要。

對撞機有多燒錢呢?業內人士將這個項目比做理論物理的“三峽工程”,也就是說至少要投入幾千億資金,才能建成一個類似於北京六環線規模的大型對撞機。

接著說美國的對撞機。美國人對撞機的設想在國會受阻以後,這些物理學家們將戰場轉移到了中國;一些曾經留學美國,做過這些物理學家的學生們,也為對撞機搖旗吶喊——

因此,這才有了後來楊振寧“盛宴結束”(game is over)的說法——

簡單說,楊振寧堅決反對在中國建立對撞機,其主要原因也是因為燒錢而且與國計民生沒有任何關係;而且只是一個概念或者理論且沒有數學模型的支持——

也因此,對撞機的建議一次次被否定;對撞機這個大學的本身究竟有什麼用,也成了吃瓜黨們的話題。


閒看秋風999


沒用過對撞機,但畢竟是物理專業畢業的,所以我也瞭解對撞機的原理,接觸過類似的設備。這裡我分原理、目的和用途三個部分來回答您前面的問題,後面的問題單獨回答。我儘量通俗解釋,您耐心看看。

一、大型對撞機的原理

粒子加速器(particle accelerator)全名為“荷電粒子加速器”,是使帶電粒子在高真空場中受磁場力控制、電場力加速而達到高能量的特種電磁、高真空裝置。是人為地提供各種高能粒子束或輻射線的現代化裝備。

其實大型對撞機和小型對撞機在原理上並沒有什麼不同,都是一種依靠電磁場給粒子提供動能的加速器,可以看做是彈弓或者是槍炮,但發射出去的是微觀粒子。從結構上來說,主要有迴旋粒子加速器、直線加速器和環形加速器。

隨著粒子速度的提高,狹義相對論效應明顯,軌道設計難度不斷增加,所以,高能粒子加速器多采用直線加速器方案,為了進一步提高能量,大型對撞機主要採用環形結構,比如LHC。

二、為什麼要建加速器

這是為了“砸碎”粒子來探測粒子內部更細微的結構。就像我們中學做實驗,為了看清青蛙的內部結構我們可以用手術刀來解剖,然後用放大鏡或者是顯微鏡來看。

在大學,我們研究金相,也是把金屬切割成小薄片,然後放到顯微鏡下。那麼對於很小的微觀粒子來說,加速器其實就是物理學家的“手術刀”,通過這把刀來剖開粒子,查看其內部。

隨著探測的粒子越來越小,需要克服粒子的能量就越來越高,就需要更高能量的加速器才能砸碎粒子,打開其微觀結構。所以隨著研究的深入,加速器的能量級別越造越高。

三、加速器的主要用途

高能粒子加速器的主要用途是用於理論物理中的基本粒子模型的驗證。大家都知道,物理學的研究方法包括,歸納(收集客觀現象、整理實驗數據)、推理(提出理論描述)、預言(根據理論預言物理行為)、實驗驗證(對預言的物理行為進行探索,判斷推理是否正確)。

高能粒子加速器主要是為了驗證理論物理所提出的標準模型。從目前的實驗結果上看,標準模型得到了非常好的驗證,理論預言和實驗檢測高度一致。這也是為什麼說,標準模型牢不可破的原因。

四、負責任地說,大型對撞機對民眾毫無用處

是誰一直想建大型粒子對撞機呢?我們隨便搜索一下都會看到一堆熟悉的人名,他們是研究啥的?都是研究超弦理論或者是相關數學工具的大神。

說到超弦理論,可能知道的人不多,但是我提幾個名詞大家一定知道,多維空間,多重宇宙。如果說廣義相對論開了一個從幾何原理開闢物理定律的先河的話,那麼楊振寧的規範場論走的也是相同的路子。

從弦論誕生的歷史過程來看,路數也差不多。唯一不同的是,廣義相對論和規範場論都給出了理論預言,並且得到了實驗物理的嚴格驗證,所以它們都被認為是正確的科學理論。而超弦,不論怎麼花哨,數以萬計的論文,提出來的東西還是幾十年前的東西,沒有任何實驗證據能夠證明其正確性。

不管怎麼說,花幾百億去建立一個用於檢測在宇宙極端情況下才有可能發生的情況的東西,對我們的日常生活不會有任何改變。退一萬步來說,即使這個加速器產生了新的理論成果,也不會對我們的生活造成任何影響。

這是因為,我們生活的環境不是宇宙的極端條件。同時,我們人類的科學其實才剛起步,技術上需要提高的地方還很多,我們已經有很多可以用於改善人類生活甚至是改變人類生存方式的理論需要去應用落實。這個時候,選擇投入巨量資金,讓科學“大躍進”,時機不對。

結束語

大型對撞機就是能量更高的粒子加速器,通過粒子更高的運動速度,來“敲”開粒子,研究粒子微觀結構的實驗工具。LHC發現了希格斯粒子之後,其使命基本完成。而對於超弦教鼓吹的建立更大型的粒子加速器,除了花錢,並不會對我們的生活造成什麼促進,相反會因為資源的消耗,影響民生。目前,並不是燒錢建這麼個東西的時機,還有更重要的事情等著錢用。

小夥伴們,關於這個話題,你們怎麼看呢?


郭哥論道


打過比方吧,

我們在浩瀚的宇宙中找到一個星系團,

然後在星系團裡找到個類銀河系,

再在這個星系裡面找到個太陽系,

然後在這個太陽系裡面找個地球,

再然後在這個地球中找到一座山。。。

不斷造更大的對撞機就是差不多這個原理,更高的量級用來尋找更基礎的粒子,所需的電能超級大量。

如楊振寧先生所說,這方面在這個科學發展階段已經走到盡頭,要找的話可能就要太陽系甚至銀河系那麼多的能量來啟動更大的超級對撞機。

找不找得到另說,不行就造更大的。。。

至於找到這個粒子有什麼用處,就是下一個課題了。沒錯,我們(的院士)只負責找,找到之後功成名就~有什麼用?那是別人的事!與我無關。


木易知火


事實求是地講,不是悲觀哈。我覺得,我們地球人,宏觀上對距離地球300公里以外的事,和微觀上小於電子的粒子都不用過多研究,研究的再多,對普羅大眾的生活毫無關係,人類連癌症都未攻克,去研究什麼中粒子。對撞機不過是滿足極少數人的成就感,存在感而已,是他們的飯碗。人的身體時時刻刻被幾萬億個中粒子穿過,你感覺的到啥?還是踏踏實實關注人類力所能及的事物和生活吧。

說簡單點,我們人類,5天不喝水會渴死,10天不進食會餓死,不穿衣服會凍死,跌一跤都可能摔死,百米速度10多秒,跳高不過3米多。跑步跑不贏一條狗,打架打不贏一隻狼,,人類在宇宙面前確實是太太太脆弱了,,

地球是宇宙中的一個溫室,才很幸運地誕生了生命,這是整個宇宙中的一個極其偶然的現象。造物主創造了生命,而這個生命要反過來去研究造物主,這本身就有點悖論。人類社會自身的問題都還大量存在,人類的肉身能感知和需要的其實不需要那麼超宏觀和超微觀。正如人類沒必要也不可能研究出宇宙的起源一樣,也完全沒必要去研究靠巨大對撞機制造出的所謂新粒子,這就是典型的沒事找事,吃飽了撐的。何況前人已經研究過,我們完全沒必要再去重複。這個事情上不是說國外有我們必須也要有,這個事情和原子彈不一樣,是不應該從政治角度來考慮的。


88雙城記


古希臘哲學家德謨克利特當年認為世間萬物都是由名為“原子”的物質組成的,數千年後英國物理學家道爾頓證明了原子的存在


再後來物理學家們發現原子就像一個俄羅斯套娃,其內還有電子和原子核,而原子核內還有質子和中子,質子和中子內還有各種夸克,至於夸克再往下是什麼,目前物理學界還不太清楚,因為“大玩具”過期了。

自然界四大基本作用力中的三種,作用範圍都集中於微觀層次,強力弱力和電磁力的存在使得物理學家們只能用“原子對撞”的辦法來探索更深層次的物質奧秘,因此物理學家們遊說政府搞來了大筆經費,利用這些經費建造了環形或者直線形狀的加速器,這些加速器可以將原子或者其他微觀粒子的速度加速到接近光速的水平並讓它們相撞。

相撞後產生的“海量碎片”就像一場大雨一樣,而物理學家的工作就是從這場雨中找到一滴顏色稍有不同的雨,這滴顏色不同的雨就是對撞機存在的意義,也是物理學家的孜孜以求的微觀“新粒子”

目前歐洲大型強子對撞機的功率,已經不足以擊碎更小的“俄羅斯套娃”來找“顏色不同的雨滴”了

所以目前世界上的高能物理學家需要新的“大玩具”來進行新的研究,而新的“大玩具”就是中科院高能物理所所長王貽芳力推的“中國超級對撞機”,但這個大對撞機要花掉中國上千億人民幣,所以楊振寧極力反對。

除了花錢外,楊振寧還認為目前高能物理學已經日落西山了,尚在發展中的弦論和超弦理論完全是“用猜想去驗證猜想”,所以我國如果建造超級對撞機的話,很有可能最後什麼都得不到。

就算找到了物理學家們夢寐以求的“超對稱粒子”,這種新粒子在未來數個世紀內都不可能轉化成新技術


宇宙觀察記錄


它是用來尋找粒子的組成結構和本質的。是最前沿的物理知識點。是繼量子,中子之後又一個推進的科研研究方向。對撞機用來尋找粒子的組成元素。已有知識點顯示——粒子的百分之九十九為能量,百分之一為零?(本人有疑惑——粒子確定是由質量組成的存在形式嗎?或者它本身就是一個量子和中子發生反應時候的一個由釋放到穩定再到衰變的過程呢?是不是推理上的錯誤呢?)找不到其質量存在形式。——現在所有的一切都是在圍繞著這個百分之一在研究。這就是該科研的研究方向。物理學家希望可以藉助建立對撞機進行對撞,看是否可以有新的發現和收穫和突破。這項實驗已經進行了近半個世紀了。得到的成果是——沒有!停滯不前了。依然還是(百分之九十九為能量,百分之一為零。三個不同粒子的表現形式為零)。也就是說該科研的理論證實階段受阻,無法推進了。換言之就是該科研理論方向得不到實踐試驗的證實。問題不知道是什麼。如果可以有新的發現,那麼高能物理研究的進程就又被人類推進了一步。而順利尋找到新質量的科學家將會和愛因斯坦等大咖齊名於人類的歷史長河之中。享譽中外,名流千古。也代表了自己國家在高能物理研究領域達到了一個無人可以企及的高度。諾貝爾獎是肯定有的了。至於發現了粒子後具體能用來為這個社會做些什麼?怎麼把該物質運用到實際科技領域,並將其轉化為經濟價值,為人類社會發展造福,那都是後話。還沒有想過。因為還什麼都沒有撞出來過。現在還只停留在理論證實階段。等建好了,等撞出來了,等證實了再說吧。與經濟和產出基本無關。與名譽和成就,物理極限突破有關聯。


塵飛揚007


據說,在法拉第表演他的圓盤發電機時,一位貴婦人問道:“法拉第先生,這東西有什麼作用呢?”法拉第答道:“夫人,一個剛剛出生的嬰兒有什麼作用呢?”

牛頓研究力學三定律又有什麼用處?

哪些數之不盡的科學家,數學家,哲學家老是去研究宇宙星辰是怎樣運轉,人生的意義,世界的本源之類的東西和老百姓的民生有什麼關係呢?

正是這些看似與人民實際生活脫節的東西決定了你現在的生活啊。


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