醋醋 | 美国为何不建对撞机（下）_风闻
今天敲钟人不来-2020-01-01 17:55
13
寻找6颗无限宝石
神说：要有光。
138亿年前，宇宙大爆炸后是一片光的海洋，正反物质不断相互湮没转换成高能光子。
随着宇宙不断膨胀逐渐冷却，反物质消亡殆尽，留下了一个物质的世界。
宇宙起源的标准理论认为，物质与反物质在大爆炸之初是成对或等量产生的。那么原初反物质究竟是怎样消失的呢？
答案或许藏在中微子振荡中，要全面描述中微子振荡，需要6个参数：
θ12、 θ23、θ13 、
其中θ是混合角，表示振荡的振幅，θ12就是第一代中微子与第二代中微子振幅，依此类推；
是不是被一堆数学符号绕晕了？你可以把中微子振荡看成是灭霸的无限手套，6个参数就是6颗无限宝石，一旦集齐嵌入手套，科学家就能变身灭霸，一拳将标准模型的密室大门打破，打个响指，把宇宙的另一半抹去。
目前已经测得4个参数θ12、θ23、θ13、 
这个CP，就是我们上面说的电荷宇称守恒。C是电荷守恒，P是宇称守恒，科学家已经证明CP破坏了，δ就是那个破坏相角，如果测出它的值很大，就能指证是中微子破坏的。
δCP，就是我们要找的最后一颗心灵宝石，六颗无限宝石中最强大的一颗。
漫威系列电影中，灭霸最早得到心灵宝石，他送给了洛基，然后落到钢铁侠手中创造了幻视。在《复仇者联盟3》片尾，灭霸敲开幻视的额头得到了心灵宝石，6颗宝石集齐，宇宙一半的生命化为乌有。
心灵宝石是唯一一颗本身具有思想并且可以控制人们心神的宝石，灭霸消灭宇宙一半生命的计划，或许就是被心灵宝石控制想法而做出的决定。
现实宇宙比漫威宇宙狠多了，别说生命，**甚至连一半的存在都被抹去，那就是反物质世界。**按理说正反物质数量一样，它们相互湮没转化为纯能量，宇宙中应该空空如也，没有星系，没有太阳地球，也没有你我。
醋醋还能写这篇文章，很可能拜中微子的CP破坏相角所赐，它的值越大，正反中微子不同也就越大。而这个微观正反粒子的不同，就如跷跷板一样撬动了宏观世界的胜负，物质笑到了最后，最终形成了我们的世界。
测算CP破坏相角，我们就能洞窥宇宙的心灵，弱弱地问祂老人家一句，当初您为何大发慈悲，让我们得以存在。
δCP的值，与所有中微子振荡的参数都有关，这其中θ13又是最重要的，如果θ13等于0，δCP永远测不出来。
θ13就是第一代中微子与第三代中微子振荡的混合角，其值越大，意味着第一代与第三代中微子发生振荡的概率越大，但是之前都不乐观。就好比超级赛亚人变身，都是从一阶到二阶，再变到三阶，没有直接从一阶到三阶的。
健身也是，用力过猛，没有预备动作，谨防闪了腰。
大亚湾中微子实验的结果，θ13为 0.092，之前预估，如能在0.01-0.03之间，就谢天谢地了，没想到中了个大奖，所以这个结果一出来，就轰动了整个物理界，大家欢天喜地来祝贺。
因为以后物理学家有得事干了，下一步可测出
毫不夸张地说，大亚湾实验拯救了美国的中微子旗舰实验。
θ13意外地给出了最大CP破坏的迹象，有科学家认为δCP有可能为270°。这就能证明是中微子导致了正反物质不对称，物质打败了反物质。
但我们不要高兴早了，物质只占宇宙成分的4.9%，暗物质占26.8%，其余68.3%则是暗能量。物质王国只是个小弟弟。
大亚湾实验还有个神秘现象，就是有6%的中微子丢失了。当年太阳中微子丢失了2/3，后来发现是振荡成了别的中微子，那么这丢失的6%，是不是也有可能振荡变成了第四种中微子呢？
这是有可能的，它就是本文开头提到的惰性中微子，它只与中微子相互作用，不与其他任何物质来电。中微子第四种究极变身，有可能就是我们苦苦寻找的暗物质。
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王所长想好了吗？
美国LBEF/DUNE实验，集各种中微子实验于大成。LBEF既是一个长基线中微子实验，还带3个短基线探测器；DUNE是深地下中微子实验，不仅能够探测来自LBEF的加速器中微子，还可以测宇宙、太阳、地球中微子。
当2024-2026年LBEF/DUNE实验建造完毕后，中微子可能放弃最后的倔强与羞涩，将其全部秘密展现一览无遗，拱手献出令正反物质不对称的心灵宝石。
发现中微子振荡的日本也不甘人后，经历了超级赛亚人三阶变身：80年代的神冈中微子实验，90年代的超级神冈中微子实验，以及刚刚批准的顶级神冈中微子实验，未来说不定还有究极。
目前我国大亚湾中微子实验取得了突破性发现，后继还有江门中微子实验，距广东台山与阳江两个核电站刚好都是53公里，刚好处在反应堆中微子丢失概率最大的地方，非常有利于中微子质量排序测定，预计2020年建成开始运行。
更值得一提的是，在四川西昌市附近的锦屏山，埋藏着世界最深的锦屏地下实验室，其拥有2500米的岩石覆盖层，超过美国DUNE实验室1000米，在屏蔽宇宙射线方面具有国际上不可比拟的优势，有很多国家哭着闹着想来这里做实验。
欧洲当然也明白中微子的重要性，CERN本想建造一个更大的实验，向距其2300公里的芬兰中部比哈萨尔米矿发射中微子。
但是，为新的基础设施付费很困难，因为CERN已经承诺要对LHC进行昂贵的升级，很难将一个新的重大项目纳入其12亿美元的年度预算。因此，以便宜得多的价格投资LBNF/DUNE项目是一个现实的选择，但这样主导权就不在自己手上了。
所以，重大科学项目投资一定要慎之又慎，大笔资金投入后，隆隆列车滑进轨道的那一刻，再想转身就很难了。
普京说，俄罗斯虽大，没有一寸土地是多余的。
就算中国有钱，也没有一分钱可以乱花。
选对撞机还是中微子实验，王所长想好了吗？
15****美国物理的分水岭
中微子固然神奇，与上帝粒子统帅三军相比未免势单力薄，后者同样导向超越标准模型的发现，还可能实现三大基本力的超对称统一，通往最终的万有理论。
1992年温伯格出版《终极理论》向美国议员们描绘这样的宏大图景，至今令很多物理学家憧憬不已。
然而，美国国会几轮投票后，在1993年喊停了启动6年的超导超级对撞机（SSC），挖好的隧洞被填满，只留下几栋地面建筑风中萧瑟。
这件事成为美国物理学的分水岭，之后美国与对撞机渐行渐远，并在2015年全力进攻中微子。
当年中微子还没有今天这么多神奇之处，是什么原因让美国人如此决绝于对撞机？
关于SSC下马的分析，主要集中在三点：
1、预算超支太大，44亿美元涨到110亿美元。
2、面临国际空间站竞争不敌。
3、科学界内部反对，如凝聚态物理。
回头来看，这三点还是不能说明全部问题。
1984年国际空间站立项费用80亿美元，1988年预算费用增加到250亿美元，1998年建造到2010年升空，耗资千亿美元，其中80%由美国承担。
美国航空航天局（NASA）开始时超支的数额还不算太大，因为怕国会否决落得SSC的下场，后来发现国会睁一只眼闭一只眼，胆子越来越大，超支也越来越多。
空间站超支远远超过SSC，为什么没有遭遇下马的命运？
美国凝聚态物理大佬菲利普·沃伦·安德森(Philip Warren Anderson)反对SSC，是在1987年的发言，主要是从哲学意义上反对还原论思想，而当年SSC项目通过了。
很多人研究SSC下马，都把注意力集中在美国审计总署（GAO）1992年2月发布的一份审计报告上，该报告集中讨论了项目费用超支，进展滞后的问题。这是美国政府对SSC的第一份不利报告。
然而这只是个开头，更加全面深入的报告在1993年5月14日发布，随后触发了美国众议院6月投票通过终止“终止SSC以减少赤字预算”的提案，经过参众两院多轮投票，于1993年10月26日通过了最后的修正提案，SSC至此寿终正寝。
**5月14日发布的报告，才是关键报告。**醋醋从美国审计总署（GAO）官网上下载了这份报告PDF版，名为《国家安全效益、类似项目和成本》，一共24页。
报告第一部分讨论国家安全，结论是SSC不能提供直接的国家安全利益，至于能源部一再强调的间接利益。“是无法以任何程度的确定性来预测的。”所以导致SSC下马，成本过高还不是最主要的原因，否则国际空间站早下马十回了，对国家安全无益，看不到任何应用的可能，才是SSC的阿克琉斯之踵。
这一点甚至连商界都在关心，早在美国审计总署关键报告发布一年前，即1992年5月26日，华盛顿竞争企业研究所就发布了一份结论明确的报告《是时候拔掉超导超级对撞机的插头了》。
这份报告除了诟病SSC预算超支，对其科学价值更是不客气。
《圣经》的通天塔意图直达天堂，SSC旨在直达物质中心。不幸的是，SSC这座现代通天塔，是一座仅使接近神职人员的科学家受益的纪念碑。
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仰望星空不是仰望虚空
华盛顿竞争企业研究所将SSC比作通天塔，这是一个非常精准的比喻，区别了SSC与其他基础科学研究项目的本质不同。
关于仰望星空与脚踏实地，基础科学与社会民生的矛盾，有个著名的故事。1970年，赞比亚修女玛丽·尤肯达（Mary Jucunda） 给 NASA写了一封信，她质问：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，NASA怎么能舍得为远在火星的项目花费数十亿美元。
NASA很快给修女回了信，同时还附带了一张题为“升起的地球”的照片，并以《为什么要探索宇宙》为标题发表。
回信没有说探索宇宙是一件多么激动人心，让人类的价值得到升华的美事，大段文字在解释太空项目引发的科学创新如何应用于民生。尤其是针对修女提出的食物问题，回信更是不吝笔墨，详细说明太空项目如何促进食物的生产，以及合理分配给有需求的人。
从月球上看地球冉冉升起
支持对撞机的科学家没有像NASA一样耐心解释，这个项目到底有什么实用价值。
他们不是不愿，而是不能。
《圣经》中的通天塔，通往的不是天空，而是不存于现世的天堂。对撞机尤其是SSC及之后的超大型对撞机，研究的基本粒子，大多不稳定存于自然界。
以希格斯粒子为例，它一出现就会立即与夸克、轻子等基本粒子发生作用而消失，科学家扒拉遗留的“残骸灰烬”来研究它的属性。要说希格斯粒子存在，那也只是在理论上显示它可能存在于宇宙大爆炸之后的极其短暂的几秒之内。
对撞机正是模仿宇宙大爆炸那一瞬间，通过加速粒子接近光速对撞，制造出一个极高的能量团，让一些必须在高能状态下才能存在的基本粒子昙花一现。
基本粒子有三代，一代比一代重。当加速器产生出这些更重的粒子之时，它们迅速地衰变，最后变成与第一代粒子相同的粒子。只有在能量充沛的早期宇宙环境下，它们才可能大量产生出来，并且对宇宙的演进构成影响。在当今世界，不过是对130多亿年前远古宇宙招魂。
杨振宁《中国今天不宜建造超大对撞机》一文第五条理由，对撞机在短中期30-50年内不会对人类生活有帮助，这是很客气的判断了。在我们生活的低能宇宙中，可能人类永远都用不到这些对撞机粒子发现。
我们仰望星空，不是仰望虚空。
美国当初宁可再花6.45亿美元将SSC挖好的隧道填掉，以防死灰复燃。后来欧洲LHC发现上帝粒子，以美国争强好胜的性格却不是迎头赶上，真正的原因在这里。
美国人是很现实的，1969年费米实验室扩建，第一代主任罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）想找国会多要点钱，国会劈头一个问题就是能带来什么国防上的好处。
威尔逊耸耸肩，跟国防没一毛钱关系，但是物理研究很牛逼，能提升人类的尊严，让美国更值得被保护。
这理由还真让国会拨款了，多年来成为科学界的美谈。
但让国会慷慨解囊的，恐怕并非威尔逊的舌绽莲花，而是费米实验室的费米，他解决了可控核裂变，让原子弹变成现实，其本人就是美国国防的象征。
那段高能物理的黄金岁月， 要感谢原子弹的威力，美国尝到了研究物质基本结构的甜头，才有不吝钱包的投入。
而多次资助基础科学研究的美国能源部，听上去好像人畜无害，其实是一个军事部门，其主业是研发核武器。
2016年12月15日，美国公共政策智库Cato研究所发布《能源补贴》报告，显示美国能源部2016年的270亿美元预算，最大的活动是核武器研究、开发和安全，耗资110亿美元。第二大活动是对核武器场址的环境清理，费用为60亿美元。两项费用占全年预算63%。
即便如此，Cato研究所还是梳理了历年能源部乱花钱的项目，其中SSC就是重点口诛笔伐的对象。
17****美国太空部队背后的蹊跷
那么，2015年美国转向中微子研究，是否也是一个纯科学项目，无法产生实际应用呢？
标准模型中61个基本粒子，只有电子、光子与中微子是存在于自然界且能作用于宏观世界的稳定粒子。大名鼎鼎的夸克，被禁闭在质子与中子这样的复合粒子中，终生不得释放。
而只有作用于宏观世界的稳定粒子，才能得到广泛应用。电子就不说了，现在各种产业前面不带个电子二字都不好意思。光子也是随便一抓就是一大把应用，当然绝地武士的光剑不算。
2018年10月30日金庸逝世，震动华人世界。而就在一个多月前的9月23日，香港另一位老人去世则要平静得多，**他就是“光纤之父”高锟，**2009年诺贝尔物理学奖获得者。光纤干嘛的大家都知道。
2018年香港文理两座高峰相继离世后，2019年的香港也就不是曾经的那个香港了。
中微子研究不仅仅是探索大自然的奥秘、超越标准模型理论、寻根正反物质不对称的源头，中微子本身还可能产生不可估量的应用。
中微子能够穿透一千亿个地球，人们自然会想到中微子长距离穿透性无损通信，事实上美国就在搞，一旦成功，相当于通信业的原子弹爆炸。
2012年11月，美国科学家通过粒子加速器将一个相干中微子信息传过了780英尺厚的岩石，首次实现利用中微子进行的通信。
虽然这项技术还不成熟，但纵观人类科技史，一旦模型试验成功，发展起来就会很快。认识中微子的下一步就是驯服中微子。
届时，《手机》中的葛优在约会范冰冰的时候，再也不能将铃声设置成“不在服务区”逃避老婆的呼叫了，渣男瞬间变暖男。
其实现在中微子已经产生了很多科学应用，特别是宇宙学领域，根据其只走直线不会拐弯且畅通无阻的牛脾气，人们逆向找到了宇宙射线的源头——银河系外的耀变体，破解了百年之秘。中微子还能做地球断层扫描，即地层CT。
科学研究产生应用的顺序往往是科用——军用——政用——商用——民用，如果不能应用于其他科学，那基本上就无法产生接下来的应用，对撞机就是一个典型案例。
2019年3月，美国导弹防御局（MDA）提供了关于开发一种太空中性粒子束武器计划的新细节，以防御或摧毁来袭的弹道导弹。
美国粒子束武器想象图
上个世纪80年代美国曾经提出过粒子束武器的构想，后因各种技术困难打入冷宫。不难想象，距离这么多年美国再次提起粒子束武器计划**，显然是在某些关键技术上已经取得了突破，**相信粒子束武器距离实用化已经为期不远了。
2019年12月20日，特朗普签署了2020财政年度国防授权法案(NDAA)。该法案同意成立太空军作为美国第六大军种。
美国高能物理锁定强度前沿与宇宙前沿两大方向，放弃以对撞机为代表的的能量前沿，与美国太空军事之间是否有某种关联？
醋醋问元芳你怎么看，元芳说此事必有蹊跷！
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科学的边界
美国佬太俗了，欧洲人更理想。光想着应用很短视，历史上有多少科学发现，当初都是因为纯粹的寻根溯源满足好奇心，或追求简洁和谐的美感而产生的，后来它们也催生了各种了不起的应用。
这种反驳看上去很有力，但不适用于对撞机，因为它忽略了几个事实。
其一，从文艺复兴开始，科学发现都是基于已有的自然现象。如牛顿力学立足于行星观测。高能物理越来越依赖人造的极端环境，美国人资助它就跟抠脚大汉一样抠门，但在**探索宇宙方面，烧起钱来眼睛都不眨的。**哈勃望远镜后继韦伯望远镜，迄今预算高达100亿美元，早已超过预算上限80亿美元，美国人咬着牙也要投。
丁肇中在国际空间站做阿尔法磁谱仪实验，观测宇宙射线，它是由来源叵测的宇宙粒子加速器产生的高能粒子。
前不久，西藏羊八井ASgamma实验阵列观测到迄今最强的宇宙射线，其来自蟹状星云，能量高达450TeV（万亿电子伏特），是LHC最高设计能量14TeV的30倍以上。
所以丁肇中听了王贻芳的CEPC-SppC项目，私下对何祚庥说“一点意思都没有”，这就很好理解了——
看惯了原子弹爆炸的人，能对一堆炮仗感兴趣吗？
宇宙粒子加速器：一个油炸圈饼外型的磁场环绕在蟹状星云心脏位置的恒星尸体周围
**其二，科学发现离不开技术应用的拓展。**技术拓宽了人类的感官，得以发现更加深邃的自然现象，对撞机就是这样的产物，但是对撞机只是利用了其他技术，自身不能产生新的技术反哺，无法构成科技发展的良性循环。**科学与技术是一块硬币的两面，**不能相互割裂，只有科技之称，没有哲技、宗技、道技、儒技。**其三，推动科技进步的是人类的生产活动。**科学技术是第一生产力，**生产是科学技术的第一推动力。**科技促进生产，科技也只有在生产活动中不断迭代才能进步。
王淦昌所在的旧中国生产活动不足以提供实验设备，他只好将思路告诉美国人做实验，这样的遗憾不能重演。
所以，**有关对撞机的争论，**既是一个科学问题，也是一个经济问题，这两者就如同光的波粒二象性一样，是对立统一的存在。
人类历史上的重大科学发现，无不推动经济飞跃。牛顿力学哺育了机械工业大革命；麦克斯电磁学将人类送入电气时代；爱因斯坦狭义相对论引爆了原子弹、建起一个个核电站，广义相对论指导GPS；量子力学更是开启电子信息革命，全世界GDP有2/3皆是来自量子力学。
科研与应用要并行，科学价值与经济价值其实是相互促进的，没有真正的纯科学，如果说有，那也是古希腊自然哲学，然后就没有然后了。
从古希腊哲学家开始，不少哲学家都认为，科学活动是人类存粹的思想活动推动的，只有那些纯而又纯，玄而又玄的思辨才是推动科学发展的力量。
然而，这无法解释人类社会科学技术发展的不平衡现象，比如有的民族发展快，有的民族发展慢，有的时代发展快，有的时代发展慢。
自然科学知识蕴含的辩证法的统一性确实能够打动我们每个人的心灵，也打动伟大的科学家，比如爱因斯坦后半生都在思考统一场理论。但是，离开实验，离开生产活动给科学家提供的新现象，思想上对统一性的迷恋只会把自然科学引入死胡同。
科学的客观边界是自然现实，超越自然现实的科学是没有前途的。主观边界是伦理道德，违背伦理道德的科学是没有价值的。
人们把科学家奉为神明，在于科学是真的有用，让普通人过上古代帝王都难以企及的生活，而非玄奥的思想。而有用的科学又会进一步促进科学的思想，造福人类的科学让更多的人才投身其中。
李约瑟难题问及为何中国文明没有产生科学，其实这个问题意义不大，因为它们是两个不同的思维体系，就如母鸡下不了鸭蛋。真正该问的是，为何古希腊没有产生现代科学？
古希腊的自然哲学、数学都很接近现代科学，所以有文艺复兴一说。但是为什么古希腊文明没有直接发展成现代科学呢？
从公元前800年到公元前146年，古希腊文明持续了约650年，再加上其继承者古罗马文明，历时千年以上，远超文艺复兴的时间，就如一个男孩发育到青春期，各项生理特征都出来了，但就是不能继续成熟为男人，这不是很奇怪的事情吗？（限于篇幅，醋醋就不在这里展开了）
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夕阳下的金字塔
人类历史上，曾经付出大量的生产劳动不是作用于现实，而是梦想超越现实的《圣经》通天塔比比皆是。
其中最典型的当属金字塔，古埃及举国之力建造金字塔，目的是帮助法老灵魂永生，不仅法老相信，普通埃及人也相信。
考古发现，金字塔不是奴隶建造的，而是自由民手工艺者。他们生活优越，有医疗保障，甚至还有啤酒工厂与面包工厂，最重要的是，他们的墓穴建在法老王的旁边，因为奴隶的坟墓不可能建在法老坟墓旁边。
埃及人倾其聪明才智与财富，忘我投入在这项与军事民生无关的工程上，为后世留下了不朽的传奇，但是他们自己呢？
作为四大文明古国之一，埃及国家与文明都荡然无存，身死魂灭。
反观中国，长城与大运河等古代工程奇迹，都是有明确的军事民生目的，都江堰至今还在润泽成都平原。
秦始皇修建巨型陵墓不得人心，刘邦带着一群骊山修墓人赶路，中途跑掉不说，连他自己都开溜，而最后终结秦朝建立汉朝的，就是这群不愿修墓的人。
秦始皇陵空前而绝后。
或是如此，中国文明经历了九九八十一难，身犹在，魂不灭。
直至今天，中国思维插上现代科学的翅膀，我们从产业链低端一级一级往上走，是不可阻挡的历史大势。
但不是往超大对撞机的方向升级，超大对撞机，就是一个现代金字塔工程。
曾经无比辉煌的埃及文明，只留下几座孤零零的金字塔如泣如诉。
西风残照，法老陵阙。
造金字塔还是造长城，醋醋相信，历史已经在风中给出了答案。
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醋醋声明：
本文与《杨振宁的最后一战》，所有事实、数据与引言均有权威出处，写作以探索真相、善意建设为目的，专业科学知识表达难免不准，如有错漏，还请不吝指出，醋醋不胜感激！