专家解读大型强子对撞实验玄妙之处(图)

王渝生

陈和生

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    大型强子对撞实验有多玄

　　李小萌：欢迎来到《新闻会客厅》。今天节目一上来，我想请您和我一起看一段在网络上最近点击率飙升的视频，它是用非常轻松的说唱的方式讲了一个被称为最伟大的实验，先来看看能不能看得懂。

    （播放短片）

　　李小萌：一段非常轻松的说唱乐讲的却是最近刚刚进行刚刚启动的强子大型对撞机这样一个实验，对于这样的实验，科学家们都感到非常兴奋和振奋，但是也有一些公众表示出了担心、担忧甚至恐慌的情绪，这是为什么，我想我们节目一上来，先来分享一下科学家们的这种喜悦的心情，我请到的是中国科学院高能物理所所长，也是这个大型实验的中国组负责人，中科院院士陈和生先生，欢迎您。

当您知道大型强子对撞实验启动的时候，您的心情是怎么样的？

　　陈和生：我想这是全世界的高能物理学家期盼已久的一件大事儿，这个具有重大的科学意义，我们相信它将会在我们对人类认识物质结构的漫长的征途当中翻开新的一页，我们期望着有重大的发现。

　　李小萌：该怎么理解您说的在这个漫长的历史当中我们翻开非常非常崭新令人期待的一页？

　　陈和生：组成我们这个世界最基本的单元是什么，它们相互作用的规律是什么，我想这是几千年来人类一直在思考的问题，从中国古代的老子、庄子一直到古希腊的哲学家，到我们现在的科学家，大家都在思索这个问题。我们在上一个世纪，我们从原子深入到了原子核，深入到了基本粒子，物理学经历了很大的发展，但是与此同时，我们又面临着很多使得我们物理学家困惑的问题，比如说质量到底是怎么产生的，暗物质和暗能量到底是什么，为什么这个世界都是物质而没有反物质，像这些问题困惑着我们，LHC(大型强子对撞机)为我们启动了一个大门，去寻找这些问题的答案。

　　李小萌：您给我们讲讲我们在画面里看到的这个现场，还有这些人，他们都和这个实验是有关联的吗？

　　陈和生：这个画面是大型强子对撞机的隧道，加速器和探测器的现场，这些说唱音乐的都是建造这个大型强子对撞机的工程师和科学家，这个环境对我们来讲是非常熟悉的。

　　李小萌：您是这个项目中国组的负责人，您也给我们讲一下中国科学家在这个项目当中都承担了什么样的任务，参与度怎么样？

　　陈和生：中国科学院高能物理研究所，还有北京大学、山东大学、中国科技大学、南京大学、清华大学、华中师范大学和华中科技大学这些研究所和大学的老师参加了LHC上的所有的四个实验。我们在世界占领了一席之地，取得了很好的成绩，而且在我们所在的潮流里面引领了世界研究的热点和潮流。

　　李小萌：在实验现场有多少我们的科学家在？

　　陈和生：前前后后，我想国内包括各个大学参与的人大概超过一百人以上，在探测器安装的高潮时期，我们有几十位物理学家、工程师和研究生在那儿工作，现在也有十多位中国物理学家和工程师在那儿参加探测器的运行和数据分析工作。

　　李小萌：远在北京的科学家就这么开心，这么振奋，在现场的科学家们他们的心情可以想像，应该更是兴奋的，所以现在我们就要连线在现场的，也是陈教授的同事了，中国科学院高能物理所的姜春华研究员，我们连线她。姜教授，您好。当9月10号实验启动的时候，您所在的位置是在哪儿？

　　姜春华：启动的时候我是在欧洲核子中心的主会场。这个会场本来只能坐几百个人，可是那一天实际上大概有一千多人都坐在这个会场来看这个实况转播，大家都很激动。

　　李小萌：刚才陈所长说了，这是全世界的高能物理学家期待的一天，您就在现场，您当时的心情是怎样的？

　　姜春华：我的心情当然也是非常激动了，可以说从九点钟一开始，我们都是非常激动地等待着这一刻，一个半小时以后，这个束流的启动就成功了，我确实觉得自己工作了这么多年，看到了今天这个成果，我的眼眶也湿润了，感到非常激动。在场好多人都流下了眼泪。

　　李小萌：姜教授您接下来的工作是什么？

　　姜春华：我现在正在工作，我们现在实验组有五个人在这儿，有两个博士研究生在做计算机方面的工作，我们有三个人是在做数据获取和探测器的维护运行，还有做计算机的模拟，为了将来的物理，取得物理数据以后，我们做的分析工作，为这个来做准备的。

　　陈和生：祝贺我们在欧洲核子研究中心的中国的物理学家和研究生做出来了非常好的工作，为这一个物理学的里程碑做出来了我们中国科学家的贡献，感谢他们。

　　姜春华：谢谢陈所长。

　　李小萌：也谢谢姜教授，祝您工作愉快。再见。能听得出来姜教授语气当中的喜悦还在延续着。

　　陈和生：对，因为确实对全世界的高能物理学家是一个历史性的时刻。

　　李小萌：现在我们把科学家的心情描述完之后我觉得反过头来，还是要把这个实验到底是怎么回事，这次实验究竟在寻找什么答案，比如说要解释什么是质量，质量的起源是什么，要解释96%的宇宙是由什么构成的，要解释大爆炸的秘密是什么，宇宙诞生第一秒是什么状态，要解释除了三维以外还有另外一个维度的空间存在，这些问题真的可以通过这个实验解决吗？

　　陈和生：这个大型强子对撞机最主要的科学目标是寻找质量的来源。因为现在的粒子物理的理论它能够解释我们观察到的4%的宇宙的物质，很完美，它的精确度可以到百万分之一，但是它有一个重大的缺陷就是，无法解释粒子的质量是哪儿来的，为什么质子比电子重很那么多，科学家必须要找到解释的根源，就是希格斯粒子。

　　李小萌：任何物质本身就是有质量的，还有一个为什么吗？

　　陈和生：我们当然要问为什么。因为科学必须要能够解释为什么有质量，为什么有的轻有的重，我想科学必须要解释这个。您刚才还讲到其它的目标，我认为，实事求是地讲，我们不能指望大型强子对撞机回答所有您刚才提到的问题，但是我相信，它会对回答这些问题做出很重要的贡献，部分地回答这些问题,甚至于可能提出更多的问题。我还想强调一点，历史上大型的高能加速器的研究都是探索未知的世界，它不一定是种瓜得瓜，往往是种豆得瓜，或者是种瓜得豆，就是说会出现意料不到的发现，这个可能是更重要的、更宝贵的。

　　李小萌：这个实验是在法国和瑞士的交界之处进行的，所以法国也是实验地之一，现在我们就连线中央电视台驻法国的记者李玲玲，李玲玲您好。

　　李玲玲：主持人，你好。

　　李小萌：给我们介绍一下在法国当地，媒体或者是公众对这样的一个实验有怎样的反应？

　　李玲玲：最近这个实验确实在法国是一个非常热门的话题，法国当地的主流媒体对这次大型强子对撞机成功启动都进行了相关的报道，并且在介绍实验本身的同时也在为民众解惑，像法国电视一台下属的新闻频道在报道时就以为什么地球没有爆炸为题，告诉民众加速器实验将制造出黑洞，或是造成宇宙大爆炸的说法是不成立的，并没有理论依据。而且现在法国的民众也非常关心这个问题，比如现在在网上非常流行的，用说唱歌曲来解说对撞机实验的小短片，在法国点击率已经上百万，法国的主流媒体，像《费加罗报》、《快报》也都进行了推介，说明这是用非常通俗的形式来说明科学问题的一个短片，很受法国大众的欢迎。

　　李小萌：我们也看到有一些人士到法院去起诉了相关实验的科学家或者支持这些实验的国家，这个起诉也被受理了，有没有进展？

　　李玲玲：这个起诉现在确实是已经被欧洲人权法庭受理了，但是应该说起诉方的理论依据就是说强子对撞机实验可能产生一个迷你黑洞，虽然那个可能性很小，但是还是存在，而且一旦产生黑洞，就可能导致整个地球毁灭，应该说这是一种末日论的说法。但是目前为止，欧洲核子研究中心的科学家已经发布了大型强子对撞机计划的安全报告，指出对撞机中产生微型黑洞的理论可能性是微乎其微的，那些人的担心可以说是完全没有必要的，所以到目前为止，法庭已经拒绝了他们提出的立即终止大型强子对撞机的要求。但是对于这次实验持悲观态度的法国人的数量应该说是还是有一些的，特别是在网站上，这个非常明显，因为很多人的留言当中都会提到世界末日、宇宙大爆炸即将到来这样的字眼，甚至还有人说，2010年地球就将毁灭，但是我们相信还是更多的法国人还是比较理性，他们还是对这次的科学实验是持肯定的态度。

　　李小萌：这样一个令物理学家们欣喜和充满了期待的实验对于公众来讲意义是在哪儿，又为什么有那么多的公众产生了恐慌的情绪？接下来我们就有请我们请到了中国科技馆王渝生馆长。欢迎您。您听到的关于大型强子对撞实验，最不可思议的，超乎您的想象那种误解都有些什么说法？

　　王渝生：主要就是说可能会造成巨大的黑洞，把地球都吃进去。

　　李小萌：陈所长，您也听到了这样的说法，我觉得这样的说法应该并不是说在凭空之下设想出来的？

　　陈和生：我认为这种到法院去状告大型强子对撞机，不管是在美国还是在欧洲，应该说都是一些好事之徒，我这么称呼这些人，他们多年来一直是向这样类型的大型的加速器的工程发难，比如说2001年，美国布鲁克海文国家实验室的相对论性重粒子对撞机运行之前，他们也到法院去告，也是同样的理由，说要毁灭地球，

　　他们提出来的这些观点，用一句咱们中国的老话来讲，就是杞人忧天，这样的事情是不会出现的。

　　李小萌：最大的担心据说在对撞的时候会出现黑洞，黑洞会把地球吸进去，有没有可能出现黑洞呢，哪怕是小小的？

　　陈和生：像大型强子对撞机这样的对撞的过程，在自然界，在地球上，时时刻刻都在发生，每一平方公里的地球的表面，每一年会接收到17000个像大型强子对撞机这样的粒子的事例，每一平方公里每一年有17000个，地球从它诞生起到现在，它所经历这样的事件，累计是我们在大型强子对撞机整个它的生命周期，比如说是十五年、十年，所有反应的一百万倍，所以我们的地球已经经历了一百万倍量多的大型强子对撞机的碰撞事例，类似的事例，但是我们地球到现在为止还是安然无恙。

　　李小萌：但有人就会问，既然没有危险，为什么在地下两百米的地方实验呢？

　　陈和生：我想实验的过程有放射性，这个和毁灭地球产生黑洞是两回事，现在有一种说法是会产生微型的黑洞，但是这种微型黑洞的产生是根据一系列的特殊的理论假设的一种理论上研究的设想，而且可以确定的是，这种微型的黑洞即便能够产生，它非常非常之小，而且在非常短的时间里头它就衰变了，它绝对不会变成为像我们在天文学观察当中见到的这种吞食一切的黑洞，那是不可能的。因为大型强子对撞机尽管它耗了很多电，能量很高，但是如果把它转换成为质量，相当于两个蚊子在对碰，而我们讲到的天文观测当中的黑洞，它的质量至少是几十倍的太阳的质量，所以我们所能做的事情比起自然界的黑洞，我们是非常之渺小的，所以这个现象是不可能出现的。

　　王渝生：我同意这种说法，杞人忧天。不过我要补充一点是，我是搞科学史的，我也发现美国在1987年有一个所谓超导的超级的对撞机。

　　陈和生：对，叫SSC。

　　王渝生：到了1993年的时候他已经用了20个亿了，当时美国国会提出质疑，科学家现场的答辩不够精彩，比如说有些议员就发难，说是你这个机器如果能够证明上帝的存在，那么我将投你一票，诸如此类的胡扯。

　　李小萌：后来这个就夭折了是不是这个事件？

　　陈和生：1994年下马。

　　王渝生：所以这就说明现在任何一个大的科学工程，一定要科学家用科普的方式给老百姓讲清楚。

　　李小萌：陈所长，其实刚才王馆长的意思是什么呢？公众有这么多的误解不赖我们，赖你们。

　　陈和生：我想这话也有一定道理。

　　李小萌：就是你们没有及时地把科普工作做到位。刚才两位其实是四两拨千斤，就把那么多的误解给解释了，但是我们能看到在印度有一个女孩十几岁，听到这样的消息，又关联到世界末日，都自杀了，这还是很极端的一个情况出现了，怎么会有这样的情况出现？

　　王渝生：科学可能也是从最早的迷信、宗教、巫术当中发展起来的，但是科学成了它的一个体系，一个社会建设过后，它不断在和迷信做斗争，所以我们在崇尚科学的同时也要反对迷信，反对巫术，反对邪教，这样提高我们公众的科学素质。

　　李小萌：这样的一个对撞实验对于科学家来讲，可能是毕生的事业或者几代人的事业，但对于公众来来讲它就是一条科技类的新闻，我们该从那些层面上去消费这些新闻您觉得？

　　王渝生：我觉得在两个方面可以给公众起作用，一个就是科学家追求真理的这种执着顽强的精神。另外一个要让公众对科学感兴趣，因为我觉得兴趣是最好的老师，就像我自己，我是重庆生，重庆长，我从小在嘉陵江边玩耍，我就把河沙拿在手上捏了又捏，我就在想，这么细的沙里边可不可以有构造，我们从古希腊的格谟克里特，到近代道尔顿一直是原子能，但是到了1897年我们发现了电子，到了1913年我们发现了质子，到了1932年我们发现了中子，于是在上世纪30年代我们就把质子、电子、中子再加上爱因斯坦在1905年说的光子，把它说成基本粒子，后来我们发现基本粒子不基本。另外基本粒子还有构造，那就是后来60年代的夸克模型，宇宙的起源、物质的起源、能量的起源、生命的起源、人类的起源、思维的起源，像这种起源的问题，它都是我们人类需要关心的问题。

　　李小萌：但是它跟我们的现实生活是不是完全非常接近呢？

　　王渝生：我们的科学研究除了要有用，要为经济建设、社会进步服务以外，也要允许有一些科学家自由选题，从它的兴趣、爱好、求知欲，对未知世界的一种惊讶的态度出发，我们既然生活在这个宇宙里面，我们了解一下宇宙的起源和一些没有实用价值，甚至于没有用处的这种研究，那就是它的价值所在。

　　李小萌：我再问一下陈所长，刚才王馆长讲的是说可以不管它有没有用，满足我们兴趣、探索、求知的这种好奇心，这个大型强子对撞实验是不是只是属于满足好奇心，满足探索的这种一个范畴理论？

　　陈和生：像大型强子对撞机这样典型的大科学工程，汇集了当今世界上最先进的技术，所以它的建设必然也就会推动很多高技术的发展，这个地方我只想举一个很小的例子，大型强子对撞机的隧道的前身是在1989年投入运行的叫做大型正负电子对机，1989年一位英国姓李的科学家，为了能够使得大型的正负电子对撞机上面的科学家能够很好地沟通交流，他提出来了这个网页的概念，这个概念很快就在欧洲核子研究中心得到了应用和发展。这位科学家说，是纳税人的钱供我们做研究的，我把这个发明无偿地贡献给全人类，不申请专利，这样大家可以看到，十多年后的今天，网页对我们人类的信息技术，对我们人类的社会生活产生了深刻的影响。由于LHC的数据量非常之庞大，它每一年的数据大概是一百亿到几百亿个兆字节，也就是说是我们通常的计算机内存的亿倍或者是几千万倍，它需要几十万台CPU对它做处理。为了迎接这样一个挑战，信息科学，我们大型强子对撞机推动信息科学，产生的一个新的技术叫做网格技术，它就能够实现全世界去共享几百亿兆字节的数据和几万台CPU，它分布在全球的各个地方，这个应该说是信息科学的又一次飞跃。

　　王渝生：我相信大型强子对撞机就好像一只会生金蛋的母鸡，它会生下一个一个的金蛋，也就是开辟一个一个新的研究领域或者科技创新的方向，所以虽然花钱，也是值得的。而且我们现有的一些可预见的成果，已经给我们很大的鼓舞。

　　李小萌：花钱是值得的，投入时间是值得的，但是如果有风险是不是值得，我们不完全说这个大型强子对撞机的事儿，我们宽泛点来讲，有人曾经说，现在做的很多是研究像小孩子想了解闹钟为什么会嘀嗒响，结果就把闹钟拆散了，再也合不上一样。也有人说没有任何科学实验，就是在零风险的情况下能够做出卓越的，让人意想不到的成绩的，那么究竟怎么看科学实验跟风险之间的关系？

　　陈和生：任何科学是有风险，因为是探索的，我们探索一个未知的世界，这一次实验能不能得到一个正确的结论，这是有风险的，但是我们相信，所有的经过认真思考的，严格科学论证的科学实验它绝对不会危害人类，也绝对不会毁灭地球，我想这是不同类型的风险。

　　李小萌：但是我们看到一些科幻电影，人类自己发明的机器人，反过来控制了人类。

　　陈和生：但是我认为这是不同类型的问题，比如说生命的克隆问题，这是有很多伦理问题，但是我认为对于像我们这样物质结构的基本研究，宇宙起源的进化，我认为是不存在着毁灭人类或者毁灭地球的危险。

　　李小萌：这个科学实验一旦进行了，就不可能成为像脱缰的野马一样，不受人的控制吗？

　　陈和生：我想所有的物质结构科学的实验都是严格地在科学家的计划和控制之下的，不可能出现那样的情况。

　　李小萌：其实人类一直就在探索很多的起源，像您说的生命的起源，像这次的对撞实验，据说也是要复原宇宙出现第一秒的瞬间，为什么人对这些起源有天然的兴趣？

　　王渝生：我觉得人类的求知欲、好奇心，对未知世界的一种惊讶的态度，这是人类与生俱来的品质。我在中国科技馆当馆长的时候，一个美国的诺贝尔奖获得者，他看见一群小朋友走过来，他说你们是多大，这些孩子是幼儿园的学生，伸出一个手掌说五岁，这个美国的科学家就讲了一句话，他说五岁的孩子是天生的科学家，言外之意就是，五岁的孩子他们有着与科学家相同的一些与生俱来的品德，就是好动、好玩、好问、好思考问题，我们的责任就是要把儿童这样的所谓天生的科学家，后天的培养，提高他们的素质，使他们成为真正的科学家。我们科技研究，科学研究取得成果，我把它归纳为三心，一个是好奇心，一个是责任心，一个是功利心。我觉得好奇心是最初的动力。

　　李小萌：好奇探索是人的天性，人的本性，现在大多数人都是被困在了这个现实的生活当中，陈所长您觉得我们这种好奇的天性是越来越强呢，还是在不断地被扼杀或抹杀呢？

　　陈和生：在市场经济的大潮之下，可能更多的年轻人想到的是生存或者是挣更多的钱，我觉得这确实是一种影响，我想这一次公众关注大型强子对撞机的科学研究和启动也是一个机会，我们希望能够唤起社会对科学的兴趣、理解和支持，也希望能够唤起青年人对科学的兴趣和为科学献身的精神，我想这个是这个社会的希望之所在。

　　王渝生：我觉得科技创新的出发点和落脚点就是要把科技创新的成果最大限度地普及到亿万群众当中去，使他们公平地、充分地享受科技创新给他们带来的福祉，并且获得进一步发展的机会。

　　李小萌：享受科技的成果可能是我们多数人只能做到这些，但是如果我们多一些关注，多一些好奇，其实也多一些思维的乐趣，多了一些生活当中的趣味。今天感谢两位，谢谢。