頂尖“大咖”中國(guó)行
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 2014-3-7 郝俊
作為“標(biāo)準(zhǔn)模型”的親歷者，這三位頂尖物理學(xué)家的目光將投向何方？中國(guó)高能物理學(xué)界提出的一項(xiàng)宏偉計(jì)劃，讓他們的答案穿越迷霧，清晰呈現(xiàn)。
2月23日，霾鎖京城，來(lái)自世界各地的頂尖物理學(xué)家聚集于此。當(dāng)然，他們不是前來(lái)商討“治霾之道”，而是圍坐在一起，試圖給未來(lái)的基礎(chǔ)物理學(xué)發(fā)展樹(shù)立起一個(gè)更加清晰的路標(biāo)。
當(dāng)晚，一場(chǎng)名為“希格斯粒子發(fā)現(xiàn)之后：基礎(chǔ)物理學(xué)向何處發(fā)展”的論壇在清華大學(xué)舉辦，這場(chǎng)與世界一流物理學(xué)家面對(duì)面交流的活動(dòng)，吸引了600多人前來(lái)參加。他們中有不少人，正是為了親眼目睹當(dāng)今物理學(xué)界的“大咖”而來(lái)。
參會(huì)嘉賓名單上，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主戴維•格羅斯和杰拉德•特•胡夫特的名字格外引人注目。
“大咖”駕臨
滿(mǎn)頭銀發(fā)的格羅斯是中國(guó)科學(xué)界的老朋友，這位來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的物理學(xué)教授，造訪中國(guó)已有20余次，不遺余力推動(dòng)中國(guó)物理學(xué)的發(fā)展。
格羅斯于1989年6月第一次登陸中國(guó)之時(shí)，同樣也是胡夫特的首次來(lái)華訪問(wèn)。他們二位也都曾參與當(dāng)今物理學(xué)最前沿理論“標(biāo)準(zhǔn)模型”的理論建立和驗(yàn)證過(guò)程，貢獻(xiàn)卓著。
1941年出生于華盛頓的格羅斯，在規(guī)范場(chǎng)、粒子物理和超弦理論等方面取得了一系列杰出的研究成果。他是強(qiáng)相互作用的基本理論——量子色動(dòng)力學(xué)的奠基人之一，還是“雜化弦理論”的創(chuàng)立人之一。因在“量子場(chǎng)論中夸克漸進(jìn)自由過(guò)程中的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”，格羅斯獲得了2004年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
有趣的是，比格羅斯年輕5歲的荷蘭人胡夫特更早地摘得了“諾獎(jiǎng)”桂冠。自1977年起，他一直在荷蘭烏德勒支大學(xué)任教，因其在“闡明物理學(xué)中電弱相互作用的量子結(jié)構(gòu)”的理論研究中取得的成就，與自己的導(dǎo)師韋爾特曼共享了1999年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
每次到訪中國(guó)，他們時(shí)不時(shí)地就會(huì)被問(wèn)及獲得“諾獎(jiǎng)”時(shí)的感受。而格羅斯每次的回答，都想要試圖告訴人們，不要把這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)看得那么重。
“獲得諾貝爾獎(jiǎng)并不是第一位的，更何況，科學(xué)家也不是為獲獎(jiǎng)而工作。單純?yōu)楂@獎(jiǎng)而工作，那是很愚蠢的想法。”在格羅斯看來(lái)，“諾獎(jiǎng)”只是一項(xiàng)榮譽(yù)，一個(gè)記號(hào)。
身為基礎(chǔ)物理學(xué)家，他們將全部的熱情都傾注在對(duì)自然奧秘的不懈探索之中，追求對(duì)未知的無(wú)限超越。
助力中國(guó)“能量”
物理“大咖”們的此次中國(guó)行，其日程安排可謂時(shí)時(shí)處于“高速運(yùn)轉(zhuǎn)”狀態(tài)。
2月23日晚十點(diǎn)多鐘結(jié)束在清華大學(xué)的論壇，第二天一早，他們?cè)俣染凼子谥袊?guó)科學(xué)院高能物理研究所，參加一個(gè)關(guān)于未來(lái)環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的研討會(huì)。研討會(huì)間歇，格羅斯、胡夫特與來(lái)自普林斯頓高等研究院的菲爾茨獎(jiǎng)得主愛(ài)德華•維滕一起，接受了《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者的專(zhuān)訪。
兩年前，被稱(chēng)為“上帝粒子”的希格斯粒子在歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC中被發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家認(rèn)為，這預(yù)示著“標(biāo)準(zhǔn)模型”的歷史使命即將完成，而高能物理也將隨之迎來(lái)新的歷史時(shí)期。
作為“標(biāo)準(zhǔn)模型”的親歷者，這三位頂尖科學(xué)“大咖”的目光將投向何方？中國(guó)高能物理學(xué)界提出的一項(xiàng)宏偉計(jì)劃，讓他們的答案穿越迷霧，清晰呈現(xiàn)。
盡管緊鑼密鼓的會(huì)議活動(dòng)讓記者眼前的三位科學(xué)家略顯疲憊，但談起有關(guān)“未來(lái)對(duì)撞機(jī)”的話題，他們?nèi)匀浑y以抑制激動(dòng)之情。“真的，我對(duì)此感到非常興奮。”格羅斯的這句話，道出了“大咖”們共同的心聲。
希格斯粒子發(fā)現(xiàn)后，中科院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳等中國(guó)科學(xué)家，于2012年提出了未來(lái)高能物理發(fā)展的一個(gè)全新方案——建造下一代環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC），并且在完成第一階段實(shí)驗(yàn)研究后，適時(shí)轉(zhuǎn)為超級(jí)質(zhì)子—質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC）。
該計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)，是精確測(cè)量希格斯粒子的性質(zhì)，同時(shí)探尋標(biāo)準(zhǔn)模型背后更為基礎(chǔ)的物理規(guī)律。而計(jì)劃設(shè)計(jì)的環(huán)形對(duì)撞機(jī)，其建設(shè)半徑將遠(yuǎn)大于目前世界上最大的、位于瑞士日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC，并且能夠提供10倍于LHC的能量。
“這是非常令人振奮的機(jī)會(huì)，它能夠引領(lǐng)中國(guó)的物理學(xué)走向真正的世界第一。這次我們來(lái)到北京，就是希望能夠支持這項(xiàng)事關(guān)國(guó)際粒子物理未來(lái)圖景的建設(shè)項(xiàng)目，幫助它的實(shí)現(xiàn)。”格羅斯說(shuō)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力，他相信未來(lái)某天會(huì)有值得為此驕傲的成果出現(xiàn)。
事實(shí)上，歐洲核子中心也有一個(gè)與此類(lèi)似的計(jì)劃正在籌劃之中。“來(lái)自日內(nèi)瓦的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于總體的科學(xué)發(fā)展很有好處。”杰拉德同樣認(rèn)為，中國(guó)物理學(xué)迎來(lái)了難得的發(fā)展良機(jī)。對(duì)于他這樣的理論物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，近幾十年來(lái)，新的物理思想和理論紛紛涌現(xiàn)，但最終都需要大型實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證和支持，“這是發(fā)現(xiàn)希格斯粒子給我們的重大提示”。
探索最微小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，需要最大的機(jī)器，實(shí)現(xiàn)最大能量的對(duì)撞，這被認(rèn)為是高能物理發(fā)展的特性之一。包括兩位“諾獎(jiǎng)”得主在內(nèi)的國(guó)際頂尖物理學(xué)家堅(jiān)信，中國(guó)的發(fā)展已經(jīng)能夠?yàn)榇颂峁?qiáng)大的“能量”支撐。
“中國(guó)偉大加速器”之夢(mèng)
三位“大咖”其實(shí)與中國(guó)物理學(xué)界早已結(jié)下深厚友誼。2月23日，格羅斯正式獲頒中國(guó)科學(xué)院外籍院士證書(shū)。“對(duì)我而言，這是一項(xiàng)很好的榮譽(yù)。”他說(shuō)自己對(duì)中國(guó)的物理學(xué)發(fā)展充滿(mǎn)感情。
1989年，格羅斯與胡夫特同時(shí)首次來(lái)到中國(guó)，參加在香山舉辦的一個(gè)由物理學(xué)家李政道組織的教學(xué)項(xiàng)目，那是他們初次接觸中國(guó)本土師生。進(jìn)入新千年以后，他們與中國(guó)的接觸更加頻繁。
“不僅僅是高能物理，中國(guó)在很多物理學(xué)領(lǐng)域都取得了顯著的進(jìn)步。”格羅斯說(shuō)，“盡管前面還有很長(zhǎng)的路要走，但已然發(fā)生了卓有成就的變化。”
胡夫特則說(shuō)，他知道中國(guó)的科學(xué)研究在“文革”期間遭到了很大破壞，當(dāng)他第一次來(lái)中國(guó)時(shí)，依然能夠感受到其深遠(yuǎn)影響。“學(xué)生們都沒(méi)有受到很好的訓(xùn)練，科研人員也不知道該何去何從。”近些年來(lái)，他看到越來(lái)越多的中國(guó)新生代登上國(guó)際科學(xué)的舞臺(tái)，科學(xué)發(fā)展非常迅速。
相較于兩位前輩，維滕是中國(guó)科學(xué)的新朋友。作為格羅斯的得意弟子，這位猶太裔美國(guó)數(shù)學(xué)物理學(xué)家事實(shí)上只比導(dǎo)師小了10歲。因提出希望借由單一理論來(lái)解釋所有物質(zhì)與能源的本質(zhì)和交互關(guān)系的“M理論”，維滕一度蜚聲國(guó)際。
這是維滕第三次來(lái)到中國(guó)，大亞灣中微子振蕩實(shí)驗(yàn)、上海同步輻射光源等科學(xué)研究計(jì)劃給他留下了極為深刻的印象，“全世界的物理學(xué)家都在討論”。
不約而同，他們?nèi)欢紝⑾乱淮h(huán)形對(duì)撞機(jī)作為加深與中國(guó)合作的全新機(jī)會(huì)。“這不僅僅有利于物理學(xué)的發(fā)展以及對(duì)大自然的深入探索，對(duì)于中國(guó)的技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展同樣意義重大。”格羅斯說(shuō)。
格羅斯將下一代環(huán)形對(duì)撞機(jī)計(jì)劃視為自然科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一個(gè)“中國(guó)夢(mèng)”，并為它起了一個(gè)響亮的名字——“The Great Accelerator”（中國(guó)偉大加速器），他相信這個(gè)加速器將與中國(guó)的萬(wàn)里長(zhǎng)城（The Great Wall）一樣引人矚目。
因?yàn)檫@個(gè)“中國(guó)夢(mèng)”，格羅斯和他的物理學(xué)同行“大咖”們將越來(lái)越頻繁地在中國(guó)亮相。“標(biāo)準(zhǔn)模型”為上世紀(jì)的物理學(xué)書(shū)寫(xiě)下一段精彩歷史，而接下來(lái)的世紀(jì)精彩，他們希望能夠從中國(guó)開(kāi)始。
