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有谁可以简单明白的解释一下大对撞机是什么?对我国或民众有什么

2020-10-04 18:32阅读(67)

有谁可以简单明白的解释一下大对撞机是什么?对我国或民众有什么实际的用处?:我算半个物理出身的人,我来讲讲这一场有史以来或许是最大争议的——大型对撞机的

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我算半个物理出身的人,我来讲讲这一场有史以来或许是最大争议的——大型对撞机的前世今生吧。

大型对撞机到底为了啥?

大型对撞机研究的东西,那是科技的最前沿,何为前沿科技呢?我简单的总结一下,往小了说,就是玩粒子;往远了说,玩望远镜;往人身上扯,那就是基因工程。

今天我们只聊玩粒子的那一帮人马。首先大家得认识狄拉克,这个大佬打开了量子场论的大门,代表做《量子力学基本原理》,听书名你就知道他霸气。他一手创立了——高能粒子物理学。通俗的讲,搞的就是“粒子到底是什么玩意儿”这个命题。

一般同学有疑问了,粒子就粒子呗,为啥叫高能?这里面有门道,在微观领域,“看”这个词是没有意义的。科学家都很黄很暴力,集中一个手段:狠狠地撞!这就需要很高的能量!所以称为——“高能”。其实,换个意思,就是很烧钱。

粒子对撞机是高能物理的阅卷老师

这么多年下来,对于基础科学,特别是物质的终极研究以及宇宙的终极研究工作,很多人都给出了相当精彩的答案,其中就有我们大家很熟悉的——杨振宁为代表的标准粒子模型;还有大家不怎么熟悉的——以丘成桐、王贻芳为代表隔壁老王的超弦理论。

学术有分歧很正常,大家都自信自己的答案是对的,那怎么办?这时候就要请出阅卷老师来打分咯。

高能物理检验的标准,目前的手段就一个字——撞,那就让阅卷老师老师——粒子对撞机——撞给你看吧。

按照现在公布的结果,以欧洲LHC为例,当对撞机能量为10亿ev时,验证了老杨的理论;无法验证老王们的理论。老王们就说,再造一台十倍能量的对撞机,超弦理论就能验证。

当对撞机能量为100亿ev时,验证了老杨的理论;无法验证老王们的理论。老王们又说,再造一台十倍能量的对撞机,超弦理论就能验证。

……

然后,一直造到了10万亿ev,LHC撞出了希格斯粒子,把标准粒子模型最后一块拼图补上!老杨的理论越发稳固!但依然无法验证老王们的理论。老王们说,再造超超超大型对撞机!欧洲没钱烧了是吧,中国接力!于是就有了现在大家网上沸沸扬扬的争论啦。

补充一个知识点,1ev的能量可类比为宏观世界的1万摄氏度,再往后提高能量,你说难度系数有多高。当然,只要你有钱,当然可以为所欲为的。

大型对撞机与应用科技

大型对撞机的实验重要吗?当然重要!里面的成果可是分分钟诺贝尔奖级别的成就,是得写进教科书的东西!

写进教科书的东西你说没用?显然答案是否定的,本猫当然支持进行高能物理研究,大型对撞机当然需要上。

可是大型对撞机能够给现在的中国带来什么实际利益吗?那是没有的。因为基础科学根本不是应用科技,同学们口中说的芯片、大飞机、发动机、5G通讯,那是实实在在的有专利的应用科技,是能换来金钱和产生实际财富的。

但基础科技研究不能被独吞啊,你见过美国收取相对论版权税吗?核电站发电需要给爱因斯坦或者美国打钱吗?

所以,现阶段的中国,有没有这个实力,烧钱为全人类做贡献,而且是烧今后二十年科研经费总和的水平,我认为是不妥的!

结语

我反对现在马上上马这个工程,但我支持科学应该进步,美国欧盟继续引领基础科学不是更好吗?

我们还是给孩子们添份暖暖的午餐,早餐添一瓶牛奶实际。

我是猫先生,感谢阅读。

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没用过对撞机,但毕竟是物理专业毕业的,所以我也了解对撞机的原理,接触过类似的设备。这里我分原理、目的和用途三个部分来回答您前面的问题,后面的问题单独回答。我尽量通俗解释,您耐心看看。

一、大型对撞机的原理

粒子加速器(particle accelerator)全名为“荷电粒子加速器”,是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置。是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。

其实大型对撞机和小型对撞机在原理上并没有什么不同,都是一种依靠电磁场给粒子提供动能的加速器,可以看做是弹弓或者是枪炮,但发射出去的是微观粒子。从结构上来说,主要有回旋粒子加速器、直线加速器和环形加速器。

随着粒子速度的提高,狭义相对论效应明显,轨道设计难度不断增加,所以,高能粒子加速器多采用直线加速器方案,为了进一步提高能量,大型对撞机主要采用环形结构,比如LHC。

二、为什么要建加速器

这是为了“砸碎”粒子来探测粒子内部更细微的结构。就像我们中学做实验,为了看清青蛙的内部结构我们可以用手术刀来解剖,然后用放大镜或者是显微镜来看。

在大学,我们研究金相,也是把金属切割成小薄片,然后放到显微镜下。那么对于很小的微观粒子来说,加速器其实就是物理学家的“手术刀”,通过这把刀来剖开粒子,查看其内部。

随着探测的粒子越来越小,需要克服粒子的能量就越来越高,就需要更高能量的加速器才能砸碎粒子,打开其微观结构。所以随着研究的深入,加速器的能量级别越造越高。

三、加速器的主要用途

高能粒子加速器的主要用途是用于理论物理中的基本粒子模型的验证。大家都知道,物理学的研究方法包括,归纳(收集客观现象、整理实验数据)、推理(提出理论描述)、预言(根据理论预言物理行为)、实验验证(对预言的物理行为进行探索,判断推理是否正确)。

高能粒子加速器主要是为了验证理论物理所提出的标准模型。从目前的实验结果上看,标准模型得到了非常好的验证,理论预言和实验检测高度一致。这也是为什么说,标准模型牢不可破的原因。

四、负责任地说,大型对撞机对民众毫无用处

是谁一直想建大型粒子对撞机呢?我们随便搜索一下都会看到一堆熟悉的人名,他们是研究啥的?都是研究超弦理论或者是相关数学工具的大神。

说到超弦理论,可能知道的人不多,但是我提几个名词大家一定知道,多维空间,多重宇宙。如果说广义相对论开了一个从几何原理开辟物理定律的先河的话,那么杨振宁的规范场论走的也是相同的路子。

从弦论诞生的历史过程来看,路数也差不多。唯一不同的是,广义相对论和规范场论都给出了理论预言,并且得到了实验物理的严格验证,所以它们都被认为是正确的科学理论。而超弦,不论怎么花哨,数以万计的论文,提出来的东西还是几十年前的东西,没有任何实验证据能够证明其正确性。

不管怎么说,花几百亿去建立一个用于检测在宇宙极端情况下才有可能发生的情况的东西,对我们的日常生活不会有任何改变。退一万步来说,即使这个加速器产生了新的理论成果,也不会对我们的生活造成任何影响。

这是因为,我们生活的环境不是宇宙的极端条件。同时,我们人类的科学其实才刚起步,技术上需要提高的地方还很多,我们已经有很多可以用于改善人类生活甚至是改变人类生存方式的理论需要去应用落实。这个时候,选择投入巨量资金,让科学“大跃进”,时机不对。

结束语

大型对撞机就是能量更高的粒子加速器,通过粒子更高的运动速度,来“敲”开粒子,研究粒子微观结构的实验工具。LHC发现了希格斯粒子之后,其使命基本完成。而对于超弦教鼓吹的建立更大型的粒子加速器,除了花钱,并不会对我们的生活造成什么促进,相反会因为资源的消耗,影响民生。目前,并不是烧钱建这么个东西的时机,还有更重要的事情等着钱用。

小伙伴们,关于这个话题,你们怎么看呢?

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关于这个对撞机,头条太不是东西了,把我弄得烦死,看了吗那么多无脑喷子,真是不吐不快!!!

其实99.9999%的普通人是完全不懂的,只是看了几篇网文,这几天看了n多吃瓜群众道听途说,在那瞎发表言论!

这个对撞机到底建不建,我们普通人说了不算,所谓杨等人,说了也不算,需要国内顶尖专业人士评估,国家智库评估,领导层拍板, 如果建了,我支持,如果不建,我也支持!

另外,所谓杨,我并不知道他的成就多么成功,我只认为他不是一个好人!在祖国需要的时候他不肯为国效力,他不配和钱老邓老等一批爱过科学家相提并论!

再次,80多岁能娶20多岁的孙女甚至重孙女为妻,他的人品可见有多恶劣!不要谈什么爱情,理智的想想,他享受了一辈子美国真香待遇,临死了回国享受封建男权来了!真够恶心!!

对于网络无脑喷子,真心无语,中伤王的人大有人在,说他为了名,请问他作为院士,难道不知道一旦失败,留下的就是千古骂名吗?为了钱?人家获奖奖金就够北京好几套房了!

说美国支持就不能干,拜托美国是头号大国,他们智库的策略到你这只要看支不支持,反不反对就行了,你的脑子呢?

说美国不做我们也别做的,你去看看美国有没有高铁,我们也不做?我能想象到,任何大型项目上马,一旦公开讨论投票。绝对干不成!大多数人无脑,节奏一下就被带走!!

最后最后再强调一遍!!

这个项目上不上,取决于中国科学家论证,取决于中国智库策略,取决于中国领导层决策!!

不要乱喷,不要被带节奏,不要无脑诋毁中国科学家,不要被当枪使,支持国家,支持党!!!

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实话实说,对撞机对于一般老百姓的生活而已,不产生任何影响;对企业来说不生产任何经济效益,换言之,对撞机只是为了证明某些物理学家的推断是否正确。

无论什么样的对撞机,无论要“撞”的是什么“子”——粒子、中子、质子,其结果都与实际生活、国防科研、工业革命没有一毛钱关系。

对撞机,最早的设想是美国人提出来的,时间是在上个世纪六七十年代——不过最终美国政府也没有同意拨款让那些物理学家们圆梦;这又是为什么呢?

主要原因就是太烧钱!上个世纪即使是美国,要拿出几十甚至上百亿美元的巨额资金来支持这些物理学家们的梦想也是勉为其难。

最后,在美国国会一系列听证会以后,对撞机输给了“星球大战”——毕竟星球大战对于美国的国内经济的推动以及全球战略更加重要。

对撞机有多烧钱呢?业内人士将这个项目比做理论物理的“三峡工程”,也就是说至少要投入几千亿资金,才能建成一个类似于北京六环线规模的大型对撞机。

接着说美国的对撞机。美国人对撞机的设想在国会受阻以后,这些物理学家们将战场转移到了中国;一些曾经留学美国,做过这些物理学家的学生们,也为对撞机摇旗呐喊——

因此,这才有了后来杨振宁“盛宴结束”(game is over)的说法——

简单说,杨振宁坚决反对在中国建立对撞机,其主要原因也是因为烧钱而且与国计民生没有任何关系;而且只是一个概念或者理论且没有数学模型的支持——

也因此,对撞机的建议一次次被否定;对撞机这个大学的本身究竟有什么用,也成了吃瓜党们的话题。

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就是粉碎装置,粒子加速对撞、破裂、从中发现未知更微的粒子!

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最近杨振宁先生反对大型对撞机项目的报道在网上火了,其实对撞机是在我们的科学家研究粒子物理中产生的大型实验设备,根据正反粒子在对撞机内被加速到极高的能量,然后对头相撞的结果,从而研究出亚原子世界的一种规律。

简单来说,大型对撞机就是粒子加速器,是一种依靠电磁场给粒子提供动能的加速器,跟弹弓或者是枪炮的原理一样,不过大型对撞机发射出去的是微观粒子,弹弓或枪炮发射出去的是子弹而已。

那么对撞机到底有什么神奇之处呢?

对撞机是目前测量高能粒子实验的一种仪器,是为了发现‘新物理-新粒子’,包括场能效粒子-超对称粒子-超额维度量子等。对撞机是一种可以将正负电子或正反质子加速到极高的能量,接下来让它们对撞的一种大型实验设备,目前科学家就是通过粒子的对撞来研究物质的基本组成和粒子间的相互作用。在此同时对撞机也是一种‘粒子机制’的规律,在高能粒子物理-凝聚态-粒子天体物理中对撞机也有着非常重要的建造意义。

虽然科学家一直在通过大型对撞机研究粒子,并且指望着大型对撞机可以促进我国的高能物理实验从而达到世界领先水平,但是杨振宁先生却对此持反对态度,这是为什么呢?

在科技研发的领域,越是精密的仪器其技术就越先进性,这也意味着所要耗费成本是巨大的。而大型对撞机研发领域的真正投入一直都是科学家们讨论的话题,作为世界著名物理学家的杨振宁对此是持反对态度的。

他现在反对的是时机问题,因为中国目前如果想要建造大型粒子对撞机,那其耗费的基础费用将高达1400亿,并且还需要28年之久,对于现在的中国来说不是一个好时机,应该把资金放在其他高能物理研究的方向,现在的中国应该培养大量人才。

而且说白了大型对撞机根本没有什么经济价值,其价值就是研究可能存在的超出粒子物理标准模型的新粒子,但是发现的可能性却很小。

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事实求是地讲,不是悲观哈。我觉得,我们地球人,宏观上对距离地球300公里以外的事,和微观上小于电子的粒子都不用过多研究,研究的再多,对普罗大众的生活毫无关系,人类连癌症都未攻克,去研究什么中粒子。对撞机不过是满足极少数人的成就感,存在感而已,是他们的饭碗。人的身体时时刻刻被几万亿个中粒子穿过,你感觉的到啥?还是踏踏实实关注人类力所能及的事物和生活吧。

说简单点,我们人类,5天不喝水会渴死,10天不进食会饿死,不穿衣服会冻死,跌一跤都可能摔死,百米速度10多秒,跳高不过3米多。跑步跑不赢一条狗,打架打不赢一只狼,,人类在宇宙面前确实是太太太脆弱了,,

地球是宇宙中的一个温室,才很幸运地诞生了生命,这是整个宇宙中的一个极其偶然的现象。造物主创造了生命,而这个生命要反过来去研究造物主,这本身就有点悖论。人类社会自身的问题都还大量存在,人类的肉身能感知和需要的其实不需要那么超宏观和超微观。正如人类没必要也不可能研究出宇宙的起源一样,也完全没必要去研究靠巨大对撞机制造出的所谓新粒子,这就是典型的没事找事,吃饱了撑的。何况前人已经研究过,我们完全没必要再去重复。这个事情上不是说国外有我们必须也要有,这个事情和原子弹不一样,是不应该从政治角度来考虑的。

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古希腊哲学家德谟克利特当年认为世间万物都是由名为“原子”的物质组成的,数千年后英国物理学家道尔顿证明了原子的存在


再后来物理学家们发现原子就像一个俄罗斯套娃,其内还有电子和原子核,而原子核内还有质子和中子,质子和中子内还有各种夸克,至于夸克再往下是什么,目前物理学界还不太清楚,因为“大玩具”过期了。

自然界四大基本作用力中的三种,作用范围都集中于微观层次,强力弱力和电磁力的存在使得物理学家们只能用“原子对撞”的办法来探索更深层次的物质奥秘,因此物理学家们游说政府搞来了大笔经费,利用这些经费建造了环形或者直线形状的加速器,这些加速器可以将原子或者其他微观粒子的速度加速到接近光速的水平并让它们相撞。

相撞后产生的“海量碎片”就像一场大雨一样,而物理学家的工作就是从这场雨中找到一滴颜色稍有不同的雨,这滴颜色不同的雨就是对撞机存在的意义,也是物理学家的孜孜以求的微观“新粒子”

目前欧洲大型强子对撞机的功率,已经不足以击碎更小的“俄罗斯套娃”来找“颜色不同的雨滴”了

所以目前世界上的高能物理学家需要新的“大玩具”来进行新的研究,而新的“大玩具”就是中科院高能物理所所长王贻芳力推的“中国超级对撞机”,但这个大对撞机要花掉中国上千亿人民币,所以杨振宁极力反对。

除了花钱外,杨振宁还认为目前高能物理学已经日落西山了,尚在发展中的弦论和超弦理论完全是“用猜想去验证猜想”,所以我国如果建造超级对撞机的话,很有可能最后什么都得不到。

就算找到了物理学家们梦寐以求的“超对称粒子”,这种新粒子在未来数个世纪内都不可能转化成新技术

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我国把一克重的塑料,加速到20千米/秒,可击穿40毫米的铝板,为太空空间站提供安全数据。大对撞机是把类似电子大小的物质,加速到20千米/秒,对撞单一原子堆,看会产生出什么新的物质。只要不是购买国外的零件来组装对撞机,花不了多少钱,反之就会影响民众的生活。

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粒子对撞机就是个物理学家的大玩具,但是这个大玩具需要起码20年以上的工程建设,初步估算2000亿人民币的投入(加上后期维护应该远远不够),最后呢能不能有成果就是单纯的碰运气!