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高能物理學家的工作,就是去凝視一個粒子。這個過程要非常小心,因爲潛藏在微觀深處的粒子是很容易被人類誤解的。人類長期以爲中微子是沒有質量的,直到實驗推翻了這個誤判;希格斯粒子也一度被人懷疑並不存在,直到CERN用世界最大的粒子對撞機見證了它的出現。實驗是一個粒子證明自己的唯一機會,在人類創造的極端環境下得到激發,掙脫束縛,去呈現自己究竟什麼樣。

和那些沉默的粒子一樣,粒子背後的物理學家們也少有機會證明自己。把他們和普通人隔開的是懸殊的認知差。跟物理學家王貽芳對話,像在對着一堵牆。在不斷蹦出來的質子、輕子、弱作用這些物理術語中間,出現頻率最高的一句話是,你自然而然就會問,這是爲什麼,但他似乎沒有意識到,大部分人都沒有他這個疑問。只有翻越了這堵物理術語的牆,才能看到物理背後的人。

以下是王貽芳與《人物》的對話,聽一堵牆如何定義自己,又如何理解自己的存在。

文|李斐然

編輯|槐楊

談爭議

人物:圍繞你的爭議當中一個核心批評是,高能物理是一個沒有前途的學科,它是走到頭了的領域。這一點你是怎麼理解的?

王貽芳:我們研究物質結構的尺度越來越小,我們走過的路,後面留下的會成爲一個新的領域。最早大家研究分子,然後研究原子、原子核、基本粒子。研究分子的人留下來研究化學,研究原子的人留下來研究凝聚態物理,研究原子核的留下來研究核物理,再往前走,我們粒子物理研究的東西越來越小,整個科學發展都是這麼往前走。

科學歷史上,我們很多次被別人說,我們到頭了。在量子力學還沒發展出來的時候,當時最著名的物理學家就說,物理學到頭了。當時研究的是經典力學,看起來是這樣。有些人自己待在這兒,覺得眼前就是全部。他不往前走,要麼覺得不重要,要麼覺得困難,離現實有點遠,他看不到前面有路。其實他可以留在那兒,沒問題,但是你不能說往前走就是沒有意義的。

人物:具體來說,粒子物理的科學共識是什麼?

王貽芳:大家的共識是,希格斯粒子是發現未來新物理的最好窗口。我們看到的很多奇怪的事情都跟希格斯粒子有關,我們有很多疑問,數據也有很多不自洽。而這個不自洽、不合理,其實跟一個更深層次的新物理世界相關。它不是對標準模型的簡單修改,它一定是深層次的、巨大的、全新的物理層次。

最終想要看到這個東西,需要的手段越來越複雜,需要的規模越來越大,這個時候大家就發現,我們需要一個好的實驗。以前這個領域可能有100個小實驗,也花這麼多錢,你有你的錢,我有我的錢,各做各的。現在越做到最後,大家越認識到,我們只有一條路,就是一起做一個大規模的實驗,效益更好,性能更高,取得成果的可能性更大。

但把100個小實驗合成一個大實驗,把錢合在一起,這就變成一個問題了。其實,如果去算50年代到現在的數據,整個高能物理的經費佔GDP的比重,我們沒有增加,實際上還在下降。我們沒有比別人多花錢,只是把錢合起來,規模大了,看起來錢多了。

從某種程度上,它也反映了整個科學發展的趨勢,早年間大家做生物也是一樣,有個顯微鏡就行,但現在做人類基因組序列,做蛋白質結構,也越來越大。科學手段都是在慢慢集中,粒子物理的這種研究範式可能比別人早了30年,大家還沒有認識到這一點。

2006年大亞灣中微子實驗合作組會議期間,李政道(左)詢問王貽芳項目進展情況

人物:中國的粒子物理學家在世界上是一個什麼位置?一箇中國物理學家在CERN有沒有可能去主導最主要的實驗?

王貽芳:可以做到,但是沒有做到。科學的競爭不是說你只要投力氣就行了,一個人也可以成爲領袖,100個人也可以完全說話不管用。科學靠的是腦子,比你的經驗,比你的能力,比各方面的見識。另外還需要國家的投入,沒有經費貢獻,也不可能。

中國的粒子物理學研究低於發達國家的平均水平,個人打不過人家,(整體)規模也不如人家。這是一個客觀的事實。中國高能物理在國際上的地位,至少到目前爲止,用一句話來描述,叫做佔有世界一席之地。什麼叫佔有一席之地?就是我找一個角落,我能站住,我不可能跟你幹仗,頂多在一個很狹窄、很細分的領域,集中精力可能打一場勝仗,但是我們基本上就是游擊戰的勝利,不是規模性的陣地戰的勝利,我們遠遠達不到這個水平。

不同的能量下,研究的物理問題是完全不一樣的,就像是我們的北京正負電子對撞機,和CERN的加速器研究的科學問題,基本是兩碼事。學科上都是高能物理,大家都要用量子力學,那是共通的。但對行業裏的人而言,這是完全不同的人,做完全不同的事情。我們的對撞機能區很低,我們對最高能的東西沒做過,只知道大概意思,但並不理解裏面具體的東西,說句實話,就是懂得不多。我們在高能物理,特別是最高能的物理方面,是沒有太多話語權的。

人物:爲什麼奔着CEPC這樣的目標去?

王貽芳:過去30年,全世界都在討論下一步高能物理做什麼,但這個討論裏是沒有中國人的聲音的。基本上人家討論,我們就在那兒聽着。要做直線,爲什麼不做別的,多少能量,用什麼技術,我們都插不上嘴。

CEPC對中國的高能物理來說,是一個巨大的跨越。我們第一個指出未來環形對撞機是高能物理的發展方向。這是一個出乎大家意料的事,一開始大家用一種極爲奇怪的眼光看我們,什麼,你沒在開玩笑吧?我們不但參與了討論,還把路徑都鋪出來,未來是往這邊走的,要做環形,先電子、後質子,爲什麼,1,2,3,4,道理講出來。在科學上,這個意見不是我說一句話,說做環形就做環形的,後面是要有基礎工作的,要有道理的。這種話語權來自於你對科學未來發展的判斷,你對不同方案的理解和比較。

人物:CERN今年宣佈了他們的歐洲戰略,路徑跟你們2012年提的一模一樣,知道這個戰略的時候是什麼心情?

王貽芳:其實CERN內部討論的時候,我早就知道了。他們也問過我的看法,我就給他們建議,這個建議跟最後出來的結果是一樣的。

看到(最新戰略)以後,心情很複雜吧,第一呢,他們最後選擇了跟我們一樣的路徑,至少證明了在未來高能物理發展方向上,我們的看法是正確的;第二,對我們是個壓力,是個競爭。科學上你也擋不住人家的競爭。因爲高能物理走到最後,大家對未來發展想的都是同一條路,就只有這一條路,所以競爭是沒辦法的事,就只能正面競爭。

對中國來說,我們以前不正面競爭,你做的事我不做,我找一個角落,佔一席之地,做你不做的事情。這是我們第一次走到了可以跟別人正面競爭的位置。所以我們希望爭取能夠讓大家理解我們在做什麼。我們的科普可能做得也不是那麼有效,解釋做得也不那麼好,但我們盡力。

人物:你給CERN的建議是什麼?

王貽芳:就是FCC(Future Circular Collider,未來環形對撞機)應該先電子、後質子。(注:CERN此前其他備選方案包括FCC質子爲先、直線、低磁場質子、muon子對撞等。)我們都是做科學的,我不可能因爲我們有競爭,就給你建議一條我自己認爲科學上第二好的路,把最好的留給我,這事我做不到。科學上有一句話,我可以不告訴你所有我想的事情,但是我說出來的,一定是對的,我不說假話。

包括美國來問,我也跟他們說,做鐵基高溫超導啊,爲什麼不做鐵基啊。這個沒什麼好藏的,當然配方我不會告訴他,這是技術祕密,但你要是相信這是對的,我做什麼事就不瞞着他們。

我告訴他們了,但他們說,你說得很對啊,我們也應該做(鐵基),但是沒辦法,錢被別的組拿走了,他們已經做了30年別的路徑了,怎麼會做鐵基呢?所以任何一個國家,走到最後選擇的路,不是說我想走就走,他會有一個路徑依賴。你走到這條路上了,你就不能跳,得做一輩子。日本也可以選CEPC,可是它做ILC做了二三十年了,它就有個路徑依賴。CEPC亮度高六倍,性價比高六倍,他們爲什麼不選?路徑依賴,沒辦法。

2007年10月24日,北京譜儀III桶部量能器安裝成功,王貽芳在量能器上簽字

談困境

人物:聽了這麼多年的反對聲,現在知道有人反對你的時候,是什麼感受?

王貽芳:我覺得挺正常的,某種程度上,算是習慣了吧。有人擔心,有人反對,這我不怕,因爲這些困難我都想清楚了。大家一起走路,我走前面,看見前面有個坑,也知道怎麼跨過去,他也看見了,但他還不知道怎麼過去。

人物:類似規模的大科學項目,是大家都遇到這麼多反對,還是你做的事情反對最多?

王貽芳:所有的項目都會有反對意見。但是我遇到的反對意見,都反對在我的關鍵點上。這個實驗要成功,這一點必須要過得去,但一般人都認爲你是過不去的。做大亞灣的時候,各種各樣的反對,法國人在我們前面、意義不大了。做光電倍增管,日本濱松專門通過私人渠道跟我說,你那個肯定做不出來。做江門(實驗),國際中微子權威跟我們所裏的老同志說,瞎扯,根本不對,做不出來。

我們是經過論證的,我們有辦法克服困難。比如說光電倍增管,CEPC的反對意見,我們心裏都清楚,內部所有學術的反對意見都過了一遍又一遍,我們清清楚楚。

人物:你們找到的路能說服得了其他人嗎?

王貽芳:有時候說得清,有時候說不清楚,因爲你自己必須真走到那個坑裏,才能理解這件事。沒有走過的路,你跟他講是沒有用的,他聽不懂,也聽不進去,讓他自己走過去他就知道了。時間會解決一切。你把東西做出來,大家都沒話講。

人物:但在科學前沿上,往前看是一件很難的事,前面是誰也沒到過的地方,沒有人知道答案,你心裏會打鼓嗎,會不會看錯了?

王貽芳:當然會,沒有任何人是永遠正確的。有些時候也會看錯,有些事情也是無法證明的。但我覺得,有的時候我就是看清楚了。相當於我的視力比別人好一點,我看見了那個光點,你沒看見。我肯定是看見了光點,我纔會堅持。而且,既然我已經看清楚了,我不會放棄的。

2014年,美國物理學會授予王貽芳潘諾夫斯基實驗粒子物理學獎,這是中國物理學家第一次獲得這一獎項

人物:一種反對意見是,你是看到那個光點了,但你這輩子也就再活五六十年,咱們怎麼也走不到這個光點的,可能只能走到眼前這一步。能不能把這個點移近一點,先做個小的。科學上能不能這麼做?

王貽芳:有些人爲了所謂的可實現性會降低目標,這個是有的,也不能說絕對就是錯。我們當然希望目標是可實現、可執行的,但是你要知道,這個實現不一定在我,可以在我的下一代。高能物理的每一件大事都需要至少30年,我這一代如果不做,下一代距離光點還是30年。我們這代人做了,下一代就有機會抵達它。

人物:你有沒有考慮過,在現實層面上,如果不變通,會出現的一種情況是,沒有人做決定。既不說可以,也不說不可以,這事就這麼困住了。

王貽芳:我們現在就是這樣,那沒辦法。我們如果做不成,像現在這樣,到最後也不決定,優勢的窗口期很快就沒有了。沒有就沒有了,這件事情就不可能再做了。中國過去類似這樣的事情很多,失掉的機會也不少,這不是我們個人能夠控制的。我做我自己應該做的事情,問心無愧就行了。

人物:事情最壞的結果是什麼?

王貽芳:最壞的情況下,CEPC沒有做成。但是歐洲CERN的FCC能做成,我們經過了這麼多年CEPC的研究和準備,我們可以拿着這些(技術和成果)去參加他們的實驗,成爲跟歐洲、日本、美國一樣的科學一極。這個目標總是可以做到的。並不是只有中國要一個加速器,是人類需要一個新的加速器。對我來說,最高目標是在中國建成CEPC,走到最前面;最低目標是,萬一建不成,跟他們一起做,我們也能成爲一極,總比一席之地要強得多。當然如果人家不帶我們玩,像國際空間站一樣,這個最低目標也實現不了。

人物:實驗物理學家似乎經常遇到被困住的狀態,你有應對這種困境的方法論嗎?

王貽芳:談不上方法論,只能儘自己努力,能做什麼做什麼。整個步驟當中,你有哪一步不努力,這事辦不成,但也不是你努力就一定成的。我們也歡迎大家給我們建議,怎麼走出這個困境。過去我們做事,這種困境也是經常遇到的,有時候碰個運氣,事情可能也就成了。就像我們做大亞灣,最後能成有很多人幫忙,我把它歸到運氣裏面。因爲有人能幫忙,完全在我的控制範圍之外,這些就算是運氣。

2018年1月16日,王貽芳在江門中微子實驗站配套基站工程地下一號施工支洞查看

談選擇

人物:你和年輕人聊過嗎?他們的困境,他們的難處,他們的想法,你知道嗎?

王貽芳:當然有難處了,買房子啊,這難處我知道,但是我想既然是來做物理,事業心肯定是有的。可能是我接觸的年輕人,都是年輕人裏的佼佼者,大家在事業這方面都有共識吧。

人物:我們見的是同一批年輕人,我發現他們是有事業心,但也有自己的困境。80年代學物理,國家會維持你的生計,但現在他們有自己的生存壓力……

王貽芳:過去整個三四十年,國家的發展是非常快的,快到了大家已經快忘掉過去了。沒錯,在我那個年代,國家是兜底,國家包分配,有房子,但你知道那時候分多少房子嗎?知道那時候多大年紀才能分房子嗎?結婚沒有房子的,多了去了。那時候爲什麼大家都要出國,不就是國內條件太差嘛,結婚住在樓道里,結了婚分居的多得是。其實現在工資不知道比原來高了多少,喫的比那時候不知道好多少倍。

2005年左右的時候,我的博士生還年輕,說房子貴啊,怎麼弄啊。我就跟他們說,你們真是不懂,現在是歷史上最好的時候,你還可以買房。走遍全世界,有哪一個國家的博士畢業了就能買得上房子?你說博士畢業買不起房子,是想買100平米的買不起,買20平米的肯定買得起。100平米的房子,你到美國買不起,到日本買不起,到歐洲也買不起。只有在中國,你還可以想一想,萬一家裏父母能湊錢幫你,趕快去買。博士畢業住的100平米的房子,那是大學校長才有的待遇,李政道、吳健雄一輩子住在紐約,住的是學校的房子,沒有產權的房子,他們也買不起紐約的房子。

所以年輕人不理解,既不理解過去,也不理解未來。未來是什麼?你想想紐約和巴黎就知道了。你在紐約、巴黎市中心買不起房子,爲什麼一定要在北京市中心買得起房子?不可能的。那時候大家還能勉強買得起,它就是一個週期的谷底,這個谷底不會無限,總有一天博士也買不起房子,說不定教授也買不起,經濟金融一定會走到下一步。這是經濟規律,跑不掉的。

人物:你自己20多歲的時候是什麼樣的?你那時候在丁肇中的實驗組,做事的時候你怎麼選?

王貽芳:那時候輪不到我選。我做的就是一份工作,他讓我幹啥我幹啥。但我知道這是一個好的實驗組,能學到東西。至於做什麼題目,輪不到我選。年輕的時候我覺得很重要的就是學習,你見過了,知道了,就行了。在你沒有能力去做選擇的時候,你可以不做選擇,先解決眼前的問題,但等你到了一定程度,就是另外一回事。你自己要有理解,要有判斷,要思考意義。丁肇中也是先做小實驗,後做大實驗,每個人都是一步一步過來的。等到我做到這個位子的時候,我天天都會想,應該做什麼事情,什麼事情重要,值不值得做,沒錢我能不能放棄一點目標,做一個不太重要的事。每個人都會這麼想,何必呢?錢擺在這裏,你要不要?所以說,你是跟着錢走,還是跟着目標走,這個問題永遠擺在你面前。

人物:這是一個很有誘惑力的問題,面對這種問題的時候,定力來自於什麼?

王貽芳:來自於你對自己的認識,對事情的定位,對生命價值的一個判斷。丁肇中就是一個對重大問題有自己深刻理解的人。他的最低目標閾值很高,要做大的事情,做重要的事情。每一個人生命是有限的,一輩子只能做兩三個實驗,這個目標要是不夠重要,不值得花二三十年。最低目標要有底線,不是說有錢就去,有些事情哪怕錢給了我,我也不會去做,因爲不值得我浪費時間。你要有定力,能看到什麼是更重要的。人嘛,有的時候要能放棄一些利益,承受所謂的損失。

人物:你對自己的認識是什麼?

王貽芳:用例子表述可能相對容易一點。環形對撞機這件事,意見很多,路看似很多,我認爲這事非常簡單,花這麼多錢做這樣一個大機器,應該有一個重大的技術突破,應該對社會有影響。所以用傳統技術我認爲不值得做,剩下的,環形比直線好,這個也是清楚的。到最後只有一條路,就是現在這條路,這裏面是有科學依據在的。它不完全是一個很具體的技術問題,它是一個對未來的理解和認識。30年以後,哪一個更好,哪一個性價比更高,哪一個更有可能實現。

大家都希望選一個錢最少的、最重要的、時間最短的,但科學就沒這樣的好事兒。你不參與大實驗,你這輩子、這一代、下一代,高能量前沿永遠跟你無關。把目標拉低了,作爲我來說,如果我做了這樣的選擇,不但我自己看不到中國高能物理與世界並列,我的下一代都看不到。我們的年輕人未來二三十年都得做這件(低能區)事情,做不了第二件事情,我們自己給自己創造了一個路徑依賴。

而且到時候,他們還有沒有勇氣去跟別人做一個直接競爭,還能不能希望跟人家平起平坐?20年以後,我們的高能物理仍然是一席之地,跟別人並列都談不上。那個時候的中國科學家,怎麼看待我們這一代人的決定?我們做的不是今天,是30年,是下一代。所以我希望我們跳出這個路徑依賴,路太小了,沒有前途。

高能物理研究所

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