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最近一個時期,遠在歐洲的一個超大規模的物理實驗設備——大型強子對撞機成了各國新聞媒體的熱點話題,而且幾乎天天都有關於它的有趣新聞——前幾天是關於它會不會產生一個吞噬世界的黑洞,最近是有善意的黑客攻入了它的電腦系統,警告它有安全漏洞。而與我們中國人關系最為密切的,則是關於我國科學家『做百分之一的貢獻,可以享受百分之百的成果』。對此,似乎有必要講講其中的門道。
自從恩斯特·O·勞倫斯上世紀30年代發明回旋加速器以來,人類對微觀世界物理本質的探索能力就進入了一個全新的時代。加速器的原理其實非常簡單而巧妙,是現在每一個高中生都可以掌握的。最早的加速器只有人的手掌這麼大,但現代的加速器已經變成了周長幾十公裡、佔地上萬公頃的巨無霸,其中的復雜性更是無以復加。舉個例子,現在已經滲透到社會生活各個角落的互聯網技術,最初只是大型加速器工程的一種副產品而已。
加速器能把粒子加速到多快呢?科學家們一般是以『幾個9』來談論粒子速度的——把粒子加速到光速的99.99%叫『4個9』,加速到光速的99.9999%叫『6個9』等等,依此類推,每增加一個『9』,都需要加速器的規模和性能上昇一個大的臺階。因為按照愛因斯坦的相對論,粒子的速度提高到可與光速相提並論的時候,它的質量就會明顯變重,每增加一個『9』,粒子的質量就會增加許多倍,如果完全達到光速,質量就會變成無限大(這當然是不可能的,因為光速是速度的極限,是可望而不可即的)。
所謂對撞機,是加速器的一種,是讓兩種帶相反電荷、而其他性質(如質量等)一樣的粒子在加速器中高速對撞。我們知道,兩輛完全一樣的汽車以大小相等的高速度迎面對撞,可以對兩輛車造成最大的傷害,要比追尾、斜撞或撞牆等都要厲害得多,對撞機就是利用這個原理來求得粒子間最劇烈的撞擊效果,從而產生出最難得的實驗數據。在我國北京,有建於上世紀80年代的正負電子對撞機,當時是較為先進的;而現在歐洲所建的這個大型強子對撞機,可以使正反質子對撞,質子比電子的質量要大將近2000倍,因此這強子對撞機是有史以來人類建造的最強大的高能物理實驗裝置。這樣一個偉大的項目,綜合了全世界許多國家科學工作者的智慧和汗水,其中就包括中國科學家在兩個關鍵部件上的貢獻。就憑著這種貢獻,中國科學家獲得了享用這個對撞機全部實驗數據的資格。
由此可見,前沿科學成就的取得,已經遠不是某一個國家某幾個科學工作者可以輕松完成的了,跨國合作已成為基本范式。靠合作來攻關,攻關成功之後,則是多方分享研究成果,完全不像是冷戰時期那樣,你搞你的,我搞我的,互相保密,互相壟斷。
真正的科學研究,特別是基礎研究,秉承的是一種源自古希臘的優秀傳統,即從興趣出發,為滿足對大自然的好奇心而進行目的單純的學習和研究,不摻雜過多的實用性和功利性因素。這看似最不實用的科學,卻恰恰孕育出了後世最有實用價值的科技成就,不能不說是一種『無心插柳柳成蔭』的奇特景象。進入二十一世紀,以歐洲核子研究中心為代表的當代最前沿的科研聖殿,仍然堅持這種傳統,相信自己能夠帶給人類最寶貴的精神財富。大型核子對撞機的建成,標志著人類科學已完全進入了一種大合作、大分享的時代,可謂在物理科學成果之外留給人類的另一種人文思想成果,頗值得深思。(韓曉波)
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