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王貽芳 做“沒什么用”的科學(xué)

2018-01-10 05:28楊智杰
中國新聞周刊 2018年48期
關(guān)鍵詞:對撞機(jī)中微子科學(xué)

楊智杰

獲獎(jiǎng)理由

他是諾貝爾獎(jiǎng)得主丁肇中的弟子,他測得的中微子振蕩模式被譽(yù)為中國本土最重要的物理學(xué)成果。他是第一個(gè)獲得基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)的中國人,他是當(dāng)代中國最重要的高能物理學(xué)家。2018年,他領(lǐng)導(dǎo)的大對撞機(jī)項(xiàng)目《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》正式出爐,他將向粒子物理學(xué)終極問題發(fā)起挑戰(zhàn)。

沿著北京玉泉路走到中科院高能物理所東門,一路上幾乎看不到什么商鋪,平日里,幽靜的大院里走動(dòng)的人也不多。2018年11月14日下午,高能所主樓的階梯會(huì)議室里卻坐滿了來自世界各地的300多名高能物理學(xué)家和記者。座位不夠,不少人擠在后門口的走道上。

他們聚集在這里,是為了見證一個(gè)歷史時(shí)刻——下午3點(diǎn)左右,身穿灰色西服的王貽芳在眾人注視下走上臺,接受項(xiàng)目經(jīng)理婁辛丑代表工作組交給他的兩大本環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC)《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》,向全世界發(fā)布。

CEPC的周長是目前世界上正在運(yùn)行的最大的對撞機(jī)LHC的4倍,有國際高能物理學(xué)家稱,CEPC可以大大地促進(jìn)對物質(zhì)最基本組成單元的進(jìn)一步理解,解決我們對基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的一系列困惑。

2012年,CEPC的概念剛被提出,就引發(fā)了全世界的關(guān)注和討論。今天,這個(gè)《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》的公布則標(biāo)志著,整個(gè)項(xiàng)目的加速器、探測器和土建工程的基本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成——如同蓋房子,大家真正看到了實(shí)實(shí)在在的圖紙。

王貽芳是CEPC指導(dǎo)委員會(huì)主席,他還有其他頭銜:中科院高能物理所所長、中科院院士。2012年,他所主導(dǎo)的大亞灣實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了新的中微子振蕩模式,入選當(dāng)年美國《科學(xué)》雜志評選的 “2012年十大科學(xué)進(jìn)展”。一時(shí)間,國內(nèi)外科學(xué)界的目光聚焦在他身上。2015年,王貽芳成為首次獲得基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)的中國科學(xué)家。

王貽芳,中國科學(xué)院院士、中科院高能物理所所長,獲得“基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)”的首位中國科學(xué)家。2012年,他領(lǐng)導(dǎo)的大亞灣中微子項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩模式,被《科學(xué)》雜志列為當(dāng)年全球十大科學(xué)突破。王貽芳領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)項(xiàng)目如果建成,將是世界上最大的對撞機(jī)。

6年后,CEPC項(xiàng)目再一次把他拉到公眾視野當(dāng)中。

“你做的是什么,你這個(gè)有什么用?”王貽芳經(jīng)常被問到這樣的問題,而他通常的回答是“沒什么用”,話題就聊不下去了。但是他強(qiáng)調(diào),對當(dāng)下沒有直接、立刻的用處,不代表這件事情就沒有意義,這種事情也是中國特別缺乏的東西。

“高冷”

王貽芳的工作內(nèi)容之一,是給專業(yè)以外的人解釋自己到底在研究什么。

物理學(xué)有很多研究方向,不同于光學(xué)、固體物理等分支能給普通人想象的空間,王貽芳研究的是基本粒子,比分子、原子、原子核還小,不懂行的人站在門外,覺得這一切陌生又虛無。

2012年以來,王貽芳接受過大大小小的采訪,都要做一些科普。2016年,他參加中央電視臺的《開講啦》。節(jié)目開場,他用最貼近生活的比喻來介紹自己研究多年的中微子——蓋房子需要磚,所有的基本粒子都像是磚塊,一起構(gòu)成了宇宙。這些磚塊共有12種,其中3種就是中微子。通過研究中微子,能夠知道物質(zhì)世界的構(gòu)成、它們的相互作用,知道物質(zhì)世界為什么成為今天這樣的世界。

研究粒子物理需要大科學(xué)裝置,比如上世紀(jì)80年代建設(shè)的北京正負(fù)電子對撞機(jī),再比如現(xiàn)在想要建造的環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC)。

建設(shè)這些工程要花納稅人的錢,從政府部門到公眾,自然希望了解的更多,王貽芳也承認(rèn),自己有義務(wù)去解釋自己的工作。但在現(xiàn)實(shí)中,解釋清楚往往并不容易。

對聽者而言,理解粒子物理是有門檻的,需要他們具備一定的物理學(xué)基礎(chǔ)知識。王貽芳只好自己替他們在這個(gè)門檻前鋪墊好臺階,但代價(jià)是他要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。往往等到他講完了基礎(chǔ)知識,做好了鋪墊,許多人又失去了興趣?!坝袝r(shí)候,這個(gè)溝通非常困難,有很多時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生誤解,你就要不斷地去努力填補(bǔ)、解釋、修正。”王貽芳說。

拿他近些年在推動(dòng)的CEPC來說,王貽芳最常聽到的疑問是,“建造這個(gè)環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)到底能干什么?” 王貽芳回答,“研究希格斯粒子?!?/p>

但是,2012年7月4日,歐洲核子中心已經(jīng)宣布探測到希格斯粒子。人們追問,既然希格斯粒子已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),為什么還要研究它?是不是在拾人牙慧?

向普通大眾講解這件事情不太容易,王貽芳只好再打一個(gè)比方:中微子是在1956年被發(fā)現(xiàn)的,此后物理學(xué)家繼續(xù)研究其性質(zhì),相關(guān)成果又誕生了3個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)際上,物理學(xué)家關(guān)心的根本問題并不是新粒子,而是各種現(xiàn)象(包括新粒子)背后的物理規(guī)律。只要與新的物理規(guī)律有關(guān),就很重要;如果僅僅和已知的物理規(guī)律有關(guān),無論是不是發(fā)現(xiàn)新粒子,都不重要。

希格斯粒子是一種極為奇特的基本粒子,人類對它的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,它是發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律的最好窗口,也是粒子物理發(fā)展過程中不可跨越的一步。

對于專業(yè)問題,王貽芳會(huì)耐心地講解,但對于個(gè)人生活,他只用簡短的話作答,并不在意是否冷場,有意將自己的生活和外界保持距離。他曾面對十多家媒體的追問,只用5分鐘講述個(gè)人經(jīng)歷,大部分的發(fā)言時(shí)間介紹團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)。他的同事評價(jià)他,“想從他嘴里挖出點(diǎn)有關(guān)他個(gè)人的故事或細(xì)節(jié)來,簡直比做出中微子的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還難!”

在做電視節(jié)目時(shí),王貽芳過于簡潔的回答時(shí)而導(dǎo)致冷場,有嘉賓說他是話題終結(jié)者,王貽芳對此說,“這是我的缺點(diǎn)吧,但沒辦法改的?!?/p>

高能物理所研究員沈肖雁是王貽芳在南京大學(xué)讀本科的同學(xué),她贊賞王貽芳這種直率的性格,表達(dá)觀點(diǎn)簡潔明了,這是在國外待久了的人所擁有的特質(zhì)。

對于媒體塑造的“高冷”形象,王貽芳看得很清楚,“媒體有時(shí)候需要給人貼一個(gè)標(biāo)簽,事實(shí)上,每一個(gè)人都是很復(fù)雜的,沒那么簡單,得看具體的事情。節(jié)目反映的是我的一個(gè)方面,但不是全部?!?h3>“觸類旁通”

王貽芳的辦公室里掛著4幅他參與的對撞機(jī)和中微子項(xiàng)目的照片,還有兩幅是有鬼才之稱的著名畫家黃永玉送給他的字畫。

物理學(xué)家和藝術(shù)家是一個(gè)奇特的組合,他們的交情始于1980年代。

1984年,王貽芳從南京大學(xué)物理系畢業(yè)。當(dāng)時(shí),諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主丁肇中向教育部建議,在中國選拔優(yōu)秀的人才加入他領(lǐng)導(dǎo)的位于瑞士日內(nèi)瓦的L3實(shí)驗(yàn)。直到現(xiàn)在王貽芳仍然覺得,當(dāng)年收到通知參加并通過丁肇中的選拔考試,于他而言是一種運(yùn)氣,“很難說這是個(gè)必然的結(jié)果,有很多偶然因素在里面?!?/p>

因?yàn)檫@個(gè)好運(yùn),王貽芳加入L3實(shí)驗(yàn),前后在意大利待了將近10年。這期間,他結(jié)識了黃永玉。

王貽芳打開話匣子,毫不吝嗇地表達(dá)對這位前輩的尊崇:極為睿智,對很多事情有自己獨(dú)到的想法,不隨波逐流;在政治漩渦中保持了自己,既不失節(jié),也不翻船;樂觀對待所有的事情,從不怨天尤人;一生勤奮,想盡辦法避免外界的干擾,集中全部精力在自己的興趣和工作上。

“不要刻意追求名譽(yù)、地位或者各種利益,這些是跟你本職工作無關(guān)的事情。本職工作,對黃永玉來說就是藝術(shù);對我來說,就是科學(xué)?!睆耐踬O芳對黃永玉的談?wù)撝校軌蚯逦馗惺艿竭@位跨界的忘年交對他的影響。

三十多年來,兩人一直有來往,王貽芳學(xué)習(xí)到了很多東西。有一次,黃永玉問他,“我們畫畫需要有創(chuàng)新,你們科學(xué)是不是也這樣?”王貽芳回答,“當(dāng)然是這樣。我們科學(xué)靠的就是要有新想法。無論是科學(xué)研究本身,還是為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)所需要的技術(shù)手段,都要有創(chuàng)新?!甭犃T,黃永玉認(rèn)為很有道理,當(dāng)場為王貽芳寫下“觸類旁通”四個(gè)字。這幅字現(xiàn)在就掛在王貽芳的寫字臺后面。

2006年,高能物理最高級別的會(huì)議國際高能物理大會(huì)在莫斯科舉行。當(dāng)時(shí)還在美國得州大學(xué)(達(dá)拉斯)任教的婁辛丑在會(huì)上第一次見到王貽芳,兩人互不認(rèn)識。他坐在臺下,聽王貽芳作介紹中微子實(shí)驗(yàn)的大會(huì)邀請報(bào)告。臺下都是高能物理學(xué)的專家,有位元老級別的專家質(zhì)疑王貽芳的大亞灣實(shí)驗(yàn)設(shè)想太簡單,太理想化。王貽芳很鎮(zhèn)定,一字一句地解釋自己的想法和算法。婁辛丑當(dāng)時(shí)就覺得,這個(gè)人不一般。

2012年,婁辛丑從美國回到中科院高能所任職,并擔(dān)任CEPC的項(xiàng)目經(jīng)理?;貋砗笏l(fā)現(xiàn),王貽芳從來不會(huì)為了做成項(xiàng)目拉關(guān)系、請人吃飯或者送人東西套近乎,他只講科學(xué)、技術(shù)、國家的需求和項(xiàng)目意義。

作為高能所所長與幾個(gè)重大項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,王貽芳壓力很大。婁辛丑擔(dān)心長時(shí)間高負(fù)荷工作下,王貽芳的身體受不了,就帶他去健身房。結(jié)果剛領(lǐng)進(jìn)門,王貽芳背著手扭頭就出去了。

王貽芳不愛運(yùn)動(dòng),他的解壓方式是跟朋友吃吃飯、聊聊天,或者睡一覺。沈肖雁和婁辛丑都發(fā)現(xiàn),王貽芳在飯桌上是最放松的狀態(tài),他知識面廣,話也變得多了起來。

以吃飯解壓,是王貽芳在瑞士和意大利時(shí)養(yǎng)成的習(xí)慣。他在L3實(shí)驗(yàn)室工作時(shí),同組的人一周至少有兩三次出去聚餐。王貽芳解釋說,如果推辭不去,時(shí)間長了會(huì)和大家生分,沒有好的關(guān)系,對工作也有影響。此外,他喜歡這個(gè)方式,工作結(jié)束后享受生活,吃飯放松后繼續(xù)工作。

當(dāng)時(shí),一起工作的都是外國人。在聚餐過程中,王貽芳學(xué)會(huì)了如何鑒賞各國的食物,學(xué)會(huì)品紅酒,了解各國不同的文化。如今,同事都知道,王貽芳很會(huì)點(diǎn)菜,跟著他可以享受一頓美餐。王貽芳也會(huì)提醒自己的學(xué)生,在國外要“學(xué)會(huì)吃飯”。

“也不能說吃飯很重要,但你最終要成長,會(huì)成為領(lǐng)導(dǎo),要跟人打交道,所以,跟人吃飯,你得有個(gè)樣子。不能說,作報(bào)告挺好,研究科學(xué)挺好,吃飯時(shí)啥都不懂,不像樣子?!蓖踬O芳對《中國新聞周刊》說,“只有各個(gè)方面都能夠做得好,才能讓人發(fā)自內(nèi)心地尊重你,愿意跟你合作。”

“科學(xué)到底有沒有用”

2016年,央視《開講啦》節(jié)目邀請王貽芳參加,給大家做有關(guān)中微子的演講。王貽芳一開始拒絕了,他覺得公眾對中微子實(shí)驗(yàn)肯定沒有太大興趣,自己講太多不過是吹噓一番。后來節(jié)目組再次邀請,王貽芳想了想,主動(dòng)提出另一個(gè)題目,“科學(xué)到底有沒有用”,這是他一直想講的話題,這次演講正好是一次機(jī)會(huì)。

“你做的是什么,你這個(gè)有什么用?”王貽芳經(jīng)常被問到這樣的問題,而他通常的回答是“沒什么用”,話題就聊不下去了。但是他強(qiáng)調(diào),對當(dāng)下沒有直接、立刻的用處,不代表這件事情就沒有意義,這種事情也是中國特別缺乏的東西。

“事實(shí)上,我們現(xiàn)在已經(jīng)看到了惡果。多年來,我們對基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)投入占研發(fā)投入的5%左右,遠(yuǎn)低于國際上15%的比例。這個(gè)惡果體現(xiàn)在,創(chuàng)新人才不足,教育水平落后。我們的創(chuàng)新效果不理想,基礎(chǔ)科學(xué)不一定是唯一的原因,但絕對是拖后腿的?!蓖踬O芳說。他曾在《人民日報(bào)》等媒體上發(fā)表文章,希望增加對基礎(chǔ)研究的投入。他認(rèn)為這是觀念問題,需要努力推動(dòng)其改變。

為了推進(jìn)CEPC項(xiàng)目,他也會(huì)去找專家和政府部門談,跟他們講CEPC對未來工業(yè)發(fā)展的重要性,但是很多時(shí)候,這不是唯一他想講的話,很多話沒辦法說。

那些沒有說出口的話,是他想讓對方改變對科學(xué)的看法,認(rèn)識到基礎(chǔ)科學(xué)對國家未來的發(fā)展到底能起到什么重要作用。

高能物理不同于人們平常所理解的,只是在一間實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn),它往往是一項(xiàng)大工程。比如大亞灣中微子實(shí)驗(yàn),王貽芳團(tuán)隊(duì)就在深圳郊區(qū)的高山里挖掘了一個(gè)山洞,在釋放出大量中微子的核反應(yīng)堆附近,安裝了巨大的檢測裝置。CEPC是更大型的科學(xué)裝置,擬采用100千米周長的對撞機(jī)環(huán)形隧道,至少會(huì)有兩臺探測器同時(shí)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

王貽芳曾告訴沈肖雁,他讀研究生期間,每周工作70個(gè)小時(shí)以上,“靠這樣的努力,積累了很多方面的知識?!备吣芪锢韺?shí)驗(yàn)往往都是幾百人的大實(shí)驗(yàn),對于領(lǐng)導(dǎo)者而言,在學(xué)術(shù)水平過硬之外,還需要有其他方面的能力,比如調(diào)配物理、軟件、探測器硬件、電子學(xué)等不同專業(yè)的人員,甚至還需要過問項(xiàng)目施工中遇到的各種問題。如果沒有很好的協(xié)調(diào)能力與對大局的掌控力,就沒有辦法讓來自世界各地的幾百名科研工作者們信服。在沈肖雁看來,王貽芳正是有這樣的能力,才會(huì)被推到領(lǐng)導(dǎo)人的位置。

2012年大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)之后,王貽芳團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行江門中微子實(shí)驗(yàn)。相較于前一個(gè)項(xiàng)目,江門的規(guī)模提高了200倍,使用的設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)需求都有很大的提升。這個(gè)項(xiàng)目已于2013年得到批準(zhǔn),2015年開工,預(yù)計(jì)2021年左右可以建成。

眼下,王貽芳的精力還有一大部分都投入在CEPC的籌建上。如果立項(xiàng),這將是中國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域投資最大的項(xiàng)目。2016年9月4日,楊振寧公開發(fā)布《中國今天不宜建造超大對撞機(jī)》的文章,將物理學(xué)界的爭論引入公眾視野。當(dāng)天早上王貽芳就看到了這篇文章,隨即寫下《中國建造大型對撞機(jī),今天正是時(shí)機(jī)》,次日早上就公開發(fā)表。

兩年后的今天,提到這件事王貽芳仍然有些激動(dòng)。他承認(rèn)楊振寧的科學(xué)成就很高,但每個(gè)人研究的領(lǐng)域不同,在高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域,他認(rèn)為自己更加熟悉、更加專業(yè)。

王貽芳沒有停留在單純的辯論上,他和團(tuán)隊(duì)提出路線圖,提出建造CEPC的一系列問題和困難、什么時(shí)候可以克服、需要付出什么代價(jià)、最終能做到哪一步、最后做到什么程度、這個(gè)程度有什么科學(xué)意義等。

楊振寧的言論對王貽芳團(tuán)隊(duì)推動(dòng)CEPC確實(shí)產(chǎn)生了負(fù)面影響,“本來很多人無所謂,或者說中性的,一聽到他反對,就覺得可能有道理,也就跟著反對?;蛘哂行┤嗽谀承┪蛔由?,本來是可以支持的,一看他反對,就不支持了,或者覺得這個(gè)項(xiàng)目有風(fēng)險(xiǎn)。”

這樣一個(gè)大型項(xiàng)目要得到國家批準(zhǔn),需要證明它的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)可行性。王貽芳說,目前,科學(xué)意義已經(jīng)研究清楚;在可行性上,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)識別了所有的問題和困難。在接下來5年左右的時(shí)間,他們的任務(wù)是開展研究,克服關(guān)鍵技術(shù)困難,做出更精確的價(jià)格估算。

他坦言,目前項(xiàng)目還沒有立項(xiàng),誰也不能說CEPC一定能做成,做不成也不一定是楊振寧反對造成的?!暗@個(gè)加速器一定有人做,只要有人做,這個(gè)事情的爭論就有了結(jié)論。歷史一定會(huì)給出這個(gè)結(jié)論?!?/p>

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