查看原文
其他

戴自海:粒子物理学发展的绝妙契机

戴自海 数理人文 2021-07-26

【作者简介:戴自海(Henry Tye)教授1947年生于上海,在香港长大,是著名的宇宙学家和理论物理学家,暴涨宇宙论的创始人之一,香港科技大学赛马会高等研究院院长,康奈尔大学讲座教授。】




【编者注:本文为戴自海教授为丘成桐与史蒂夫·纳迪斯的《从万里长城到巨型对撞机》(英文版由International Press of Boston出版,中文版由电子工业出版社出版(鲜于中之,何红建 译))写的推荐序,转载请注明出处。】


丘成桐教授一直是我敬佩的英雄,他在数学及几何学的成就早获肯定。我多年来就花了不少时间钻研他那被广泛应用于粒子物理学中弦论的“卡拉比 – 丘空间”的数学结构。至于史蒂夫·纳迪斯(Steve Nadis),我认识他已有十年之久。作为一位专业科普作家,他一直将天文学、物理学及数学中一些艰深的技术概念以轻松手法,言简意赅地于其著作中与普罗大众分享,将前瞻性的科学研究成果普及。

本书的两位作者早年并非出道于物理专业。有趣的是,正因如此,他们比行内的人更能以浅白的写作手法,演说基本物理的历史演化,并从客观角度探讨我国建造巨型粒子对撞机的可能性和重要性;以崭新的角度,为粒子物理(高能物理)研究发展带来冲击与反思。

某次当我在跟朋友分享我们怎样利用粒子对撞机了解物质的基本结构时,她突然问道:“这实验如何能促进经济发展呢?”显然我不会有答案,因为在得出任何研究结果前,我们难以掌握应用范畴。


曾听说过一个传言,讲述在 19 世纪中叶,时任英国财政大臣的威廉·格拉德斯通(Sir William Gladstone)在预备财政预算时,物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)向他解释推动电磁学研究的重要性。当时格拉德斯通问法拉第:“发展电磁有什么用处?”法拉第毫不犹豫地回答:“这项研究将会为国家带来大量的税收!”时至今日,我们的日常生活已经广泛应用电磁学,但科学家最初对电磁学的研究并不是因为他们觊觎着研究成果的实际用途,而是单纯源于人类与生俱来的求知欲和认识世界的渴求。



(戴自海教授在清华大学举办的2016年国际弦理论大会作报告)


粒子对撞机是一种崭新的加速器,在过去一个世纪的基础物理研究上扮演着举足轻重的角色。除此以外,加速器亦在医学、生命科学和材料科技等各范畴中大放异彩。作为一个粒子物理学研究者,我认为建造巨型对撞机将是人类文明发展的一个重要里程碑。它将现存各种高科技,包括材料技术、磁铁技术、低温技术及真空技术等,推向极致。不论此机器在世界任何一个角落建造,都必定会引来成千上万全球顶尖科学家,使其跨越肤色、种族、宗教、国籍及文化背景的界限,云集于这旷古烁今的机器前,投身于物理研究中。这种尖端科技带来的提升是我本人乃至国际高能物理界同人所乐于见到的。


在2012年,由王贻芳及陆锦标领导,美国、中国、俄罗斯和捷克等世界各地 30 多所大学及国家实验室研究人员参与的大亚湾中微子实验国际合作组宣布发现一种新的中微子振荡模式,并测量到其振荡几率——中微子混合角θ_{13}。这是最新的一个物理学基本参数(其他参数包括牛顿的万有引力常数、真空光速、元电荷、电子质量等)。这一发现更被美国权威杂志《科学》评选为年度十大科学突破之一。此外,更获得 2016 年度基础物理学突破奖。由此可见,中国在国际大型科研合作舞台上已经具备扮演领导角色的能力。


倘若最终我国能承担起建造这台巨型粒子对撞机的历史使命,这不仅表明中国对发展科研当仁不让的决心,更能引进世界顶尖科研人才汇聚长城之都,极大推进我国尚未领先世界的高能物理学发展,振兴高科技与产业,为国家科研发展打下良好基础,并为国内许多摩拳擦掌的青年科研人员打一支强心针,修直年轻学人探究科学之路。


本著作《从万里长城到巨型对撞机》先以英语起稿,邀请高能物理界国际专家们参与商榷和提供建议,取得国际上公认后才翻译成中文发行,这反映出丘成桐先生推动国家科研发展的认真和执着。他多年来锲而不舍地推动国家数学及科学发展的精神令我极其欣赏。盼望本书为当今物理学界带来一番讨论之余,让普罗大众对粒子物理有更深认识,刺激更多科研之星投身相关研究之中,把国家乃至世界的粒子物理研究推向一个新高峰。


(2015年于香港)




图书推荐




    您可能也对以下帖子感兴趣

    文章有问题?点此查看未经处理的缓存