杨振宁先生的大师风范

王令隽 2016年9月

2014年11月，我在华夏文库上登了一篇文章《李政道教授的开明》，明确呼吁： “希望李政道教授，杨振宁教授和丁肇中教授吸取美国建造超高能对撞机的教训，提醒中国避免重蹈覆辙，不要支持高能所筹建大型加速器的计划。”

最近从凤凰网读到一篇原载于9月6日澎拜新闻网上的报道，说：“9月4日，著名物理学家杨振宁在《知识分子》发文，反对中国开始建造大型对撞机。次日，同在《知识分子》，中国科学院高能物理研究所所长王贻芳刊文回应，一一反驳杨振宁的反对理由。” 杨振宁的主要理由有三：1）造价过高；2）利小于弊；3）解决不了科学难题，因而不值得。

杨振宁认为，根据以往各国建造对撞机的经验，比如美国中止了的SSC项目，浪费了30亿美元；欧洲核子研究中心（CERN）现运行的大型强子对撞机LHC耗资100亿美元，对撞机的建造成本是无底洞。他预估，中科院高能所建议的超大对撞机预算将高于200亿美元（1335亿人民币）。杨振宁认为，对撞机的项目必将挤压其他基础科学的经费。

关于利弊问题，杨振宁教授认为，高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处，反而会对解决国内的民生问题不利。

对第三个问题，在杨振宁看来，对撞机是否能帮助物理学家找到猜想中的超对称粒子仍未知。他认为，中国高能所成立以来，成果不明显，并建议，相比超大对撞机，寻找新加速器原理和寻找美妙的几何结构是更为经济和符合总趋势的研究方向。

读完这篇报道，我非常感动，对杨振宁教授的为人和大师风范由衷地敬佩。同胞们都知道他和李政道教授是最早获得诺贝尔物理奖的中国人，但是不一定知道他为什么得奖。许多知识分子知道他们两个获奖是因为推翻了量子力学中的宇称守恒定律。除此之外，杨振宁作了什么贡献，一般人大概不太知道，而且好像也不是太要紧。只要得奖了，别的都没有关系。这就是一般公众的心态。其实，杨振宁教授除了推翻宇称守恒定律，对粒子物理更大的贡献是和密尔斯提出了规范场理论。因此规范场也叫杨-密尔斯场。规范场理论奠定了粒子物理标准模型的理论基础。通常一个人不能拿两次诺贝尔奖，所以杨振宁先生并没有因为提出规范场理论而第二次得诺贝尔奖。但是在杨振宁先生奠基的规范场方面进行理论和实验研究而获得诺贝尔奖的重量级物理学家多达十几人。粒子物理标准模型就是弱电统一的规范场理论。希格斯场（上帝粒子）也是规范场理论中的对称破缺理论。说杨振宁先生是20世纪粒子物理理论的泰斗和掌门人，是实至名归，一点都不为过。可以说，杨振宁先生的一辈子都是贡献给粒子物理事业的。他的功名利禄也是直接联系于20世纪粒子物理理论的对错。

按中国学术界的常理和风气，杨振宁教授应该处处维护粒子物理标准模型的伟大正确，极力掩盖这一理论的问题，到处为超大型加速器项目鼓吹，宣扬粒子物理理论如何重要如何神圣。可是出乎举世意料之外，杨振宁教授不仅没有为自己为之奋斗一生并作出了举世瞩目的贡献的理论大肆渲染，涂脂抹粉，反而十分坦率，毫不含糊地指出粒子物理理论存在的致命问题以及对解决科学难题推动科学进步的无能为力。这似乎非常令人费解。唯一的解释是，杨振宁教授出于对人类民生的极端负责和对祖国的忠贞不贰的深深的爱，使他顾不得个人名誉和学术地位的进退。作为粒子物理理论的世界顶尖的杰出理论家和规范场理论的奠基者掌门人，杨振宁教授比谁都清楚规范场理论和从这个理论生长出来的粒子物理标准模型以及希格斯场（上帝粒子）假说的真伪对错利弊要害。他认为必须说出来，必须公诸于众，以免误导舆论，误导学界，以致劳民伤才，不可收拾。这是一个科学工作者的良心和一个真正的学者的大师风范。作为一个粒子物理学术界的导师，他不仅对粒子物理理论的潜在问题有最为透彻的理解，而且对国际上最主要的高能物理实验设施的历史与现状了如指掌。杨振宁教授的意见比任何鼓动高能物理大跃进的意见都更专业，更科学。

杨振宁教授认为，高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处。也就是说，高能物理学界尽管自己吹得天花乱坠，实际上不可能对科学的任何分支产生任何影响，根本就起不到自诩为“基础科学”的作用。杨教授说话比较婉转，用了一个定语“在中短期内”。其实是永远无法给人类生活带来益处。对此，我在《致中国物理学界建议书》和《李政道先生的开明》中有非常详细的分析。粒子物理标准模型的根本问题，举其要者，有：1）几十年无法根本解决的无穷大发散问题（重整化问题）；2）夸克禁闭和电荷量子化问题；3）规范对称性不允许任何粒子带有质量，而必须通过寿命只有10的负22次方秒的“上帝粒子”获得质量；4）假定共振态为粒子；5）同位旋假定（中微子振荡，味道振荡）；6）太多的自由参数（多达19个）；7）强相互作用理论预言与实验不符；8）虚光子问题；9）实验检验的局限性。一个建立在如此之多的基本假定之上，存在如此之多的根本问题的理论，怎么可能成立？怎么可能在短中期内给人类生活带来益处？怎么可能在未来的任何一天给人类生活带来益处？

事实上，从1930年代提出量子电动力学到现在，粒子物理已经走过了80余年，对科学的任何分支都没有起到任何作用，自己反而陷入了不可自拔的无穷大发散的泥潭。80年是中短期吗？杨振宁先生朝未来前瞻了多少年呢？就算七八十年吧，加上已经过去的80多年，就是一个半世纪，还是中短期吗？如果你理解了粒子物理理论的星相学性质，你就能理解杨振宁先生的论断。当然，杨振宁先生不一定会接受我对粒子物理理论的这一完全否定的评估，但是，他至少看到了，也坦承了，高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处。这就非常难能可贵。

杨振宁教授对20世纪粒子物理的疑虑，还表现在另一方面：他不鼓励年青学生学习粒子物理。一位教师决不会仅仅因为某个专业很难，就不鼓励学生去学。事实上，如果一门学科真的对科学的其他分支的发展非常重要，即使再难，老师们也会激励后生学子迎接挑战，为科学的突破和发展作出贡献。杨振宁教授不鼓励年青学生学习粒子物理，说明他的内心对20世纪的粒子物理理论没有信心。

至于粒子物理标准模型对科学的意义，不了解粒子物理本质和内涵的芸芸众生，往往容易轻信粒子物理学界主流的科普公关宣传，以为高能物理方面的许多轰动世界的所谓“发现”，真的使科学一步步地接近“最终的万能理论”，真的能读懂“上帝的思想”。其实大谬不然。杨振宁教授比较委婉地给头脑发热的人们一个警示：对撞机是否能帮助物理学家找到猜想中的超对称粒子仍未知。

粒子物理学界主流一般认为，弱电统一标准模型将弱相互作用和电磁相互作用统一了；LHC宣称找到了“上帝粒子”，也得了诺贝尔奖了，算是画了一个句号。粒子物理下一步的目标是什么呢？是将强相互作用也统一进来，也就是研究所谓的“大统一理论（GUT）”。可是，“大统一理论”能标所要求的加速器比太阳系还大，根本就不可能实现。那么，高能所提议建造的比LHC还大的加速器能做什么呢？你们的“科研目标”是寻找所谓的“猜想中的超对称粒子”吗？超对称是什么东西呢？就是假定玻色子和费米子对称（这些人也真敢假定），并且假定每一个已知粒子（哪怕只是存在于理论中尚未有实验证据的粒子）都必须有一个配偶，叫“伴子”。于是乎一夜之间，基本粒子的总数就翻了一番！这种理论复杂到要计算200年才可能知道是否收敛。标准模型的提出者之一格拉肖（也是诺奖得主）说：“超弦理论将演变出一些只有在未来的神学院里的神学家们导演的活动。自黑暗的中世纪以来，我们第一次看到崇高的科学研究最终的结局竟然是再次以信仰取代科学。”另一个诺奖得主特胡特说超弦理论“连被称为错误都不够资格”。（对超弦理论有兴趣的读者，可以参看我的《前沿科学还是前沿神学》一文。）

关于超弦理论，杨振宁先生其实也是不认可的。我在范德堡大学工作的时候，曾经听过杨先生的一次演讲。有人要他谈谈对超弦理论的看法。杨先生说超弦理论提不出任何可观测的物理量供实验检验。杨先生说“对撞机是否能帮助物理学家找到猜想中的超对称粒子仍未知”，其实是非常客气礼貌的。超对称粒子纯粹是数学家的空想奇想幻想。这样幻想出来的粒子能够找到吗？国家的科研经费能够大把大把地甩给你们去玩空想奇想幻想的游戏吗？

对于杨振宁先生的反对意见，高能所长王贻芳先生逐一进行了反驳。他认为，他们拟议中的 CEPC较LHC高10倍的测量精度，CEPC在确认希格斯粒子的性质、自耦合、是否与标准模型预言完全一致等上会有所突破，“无论LHC是否发现新物理，CEPC都是需要的，这是粒子物理发展中跳不过去的一步。” 这就太武断了。如果标准模型是对的，下一步就是统一强相互作用，你们提议的CEPC能跳多大的一步呢？如果标准模型是错的，粒子物理的发展为什么还要一错再错，在LHC之后继续往前跳呢？你们现在就立下规矩，不管结果如何，都是成功。如果结果与标准模型预言一致，你们会宣称是伟大的成功；如果结果与标准模型不一致，你们会宣称是伟大的发现。你们在项目立项之前就已经立于不败之地。不过，在还没有弄懂标准模型的发展前景之前就不管三七二十一先把纳税人的钱拿来花了再说，不太符合国家科研资金分配的原则吧？是不是应该首先由学界对立项的目标，意义，成本，可行性进行论证？比如说，你们打算寻找哪一个“超对称粒子”？这个粒子（或超对称粒子们）对粒子物理的发展有何意义？在这方面，杨振宁教授的意见是否值得考虑？比如他说，“寻找新加速器原理和寻找美妙的几何结构是更为经济和符合总趋势的研究方向。”他的意见是一个主流粒子物理理论泰斗经过深思熟虑的意见。从他的意见里看不出CEPC是“跳不过去的一步”。您自己也说，“CEPC在确认希格斯粒子的性质、自耦合、是否与标准模型预言完全一致等上会有所突破”。也就是说，你们也怀疑希格斯粒子是否与标准模型预言完全一致。如果不一致呢？那就说明希格斯粒子是假的，那就意味着所有的粒子都不能带有质量，那就意味者标准模型的破产。如果能够证明20世纪粒子物理理论和实践的破产，使理论物理改弦更张，获得新生，那这笔钱确实值得花。可是，这是你们提议建造CEPC的立项宗旨和研究目标吗？你们连目前粒子物理标准模型的可信性和发展前景都毫无概念，就大干快上，是不是好大喜功，缺乏实事求是的踏实精神？

对杨振宁教授所说“高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处，反而会对解决国内的民生问题不利”，王贻芳表示无法认同高能物理与人类生活的脱节，说“没有高能物理，就没有（或者推迟出现）触摸屏，智能手机就是一个梦想；没有高能物理，就没有WWW网页，大家就不能上网，网络经济更是无从谈起。人类从WWW网页中得到的收益，已远远大于此前对高能物理的全部投入。”

万维网确实是为了解决欧洲核子研究中心的全球数据传输问题而开发出来的。但是王贻芳以此作为高能物理的成就，便十分荒唐。请问在全世界的哪一个高能物理实验提案中，把建立万维网作为研究目标了？高能物理中的哪一个理论或者公式，对万维网的建立有任何联系？如果万维网既不是高能物理的研究目标，高能物理理论和实验没有也不可能对万维网的建立有任何指导作用，那么万维网的建立就和高能物理实验项目是否合理毫无关系。您就不要拿万维网作为高能物理的成就来炫耀。如果高能物理实验有善可陈，只管陈述高能物理本身的成绩和功劳，陈述它的“基础科学”的功能，以及对科学的发展带来的伟大进步。如果摆不出高能物理对于科学发展的任何功劳，对于国计民生的任何正面意义，总是拿万维网说事，实际上就承认了并证实了高能物理乏善可陈，无善可陈。万维网之所以作为高能物理的副产品在欧洲核子研究中心产生，只说明这样一个事实：实验高能物理是一种无比昂贵，需要许多国家的国力集体支持的营生。动不动就砸下去几百个亿，即使不能对国计民生和科学的其他分支产生任何积极作用，怎么样也得出点副产品吧。除了万维网，您还可以举出其他的一些副产品，比如粒子探测器，特殊材料等等。美国布鲁克海文国家实验室还有一个副产品，他们把闲置不用的加速器隧道变成了工作人员锻炼的跑道。可以说，没有高能物理，人们不太会建设如此高质量的地下跑道。如果遵照这种以项目副产品来为项目本身的合理性辩护的逻辑，我们还可以举出许多例子。封建皇朝和佛道宗教搜刮民脂民膏，取之尽缁珠，用之如泥沙，用来建造宫殿陵寝寺庙道观，所以才给我们留下许多名胜古迹，也推动了书法绘画雕刻镂金等等艺术的发展。能不能以此为封建制度和宗教迷信辩护？炼丹术士们在几千年的炼丹实践中，积累了很多有用的化学知识。能不能以这些副产品来为星相学和炼丹术辩护？马谡失了街亭，所以军事家才学会了空城计，京剧舞台上才有了连台好戏失空斩。能不能用空城计来为马谡失街亭辩护？杨振宁教授说“高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处，反而会对解决国内的民生问题不利”，是对高能物理非常切当而坦率的评估。王贻芳所长如果不服气，就应该说说高能物理的哪个实验结果，包括高能所正负电子对撞机中产生的结果或成就，给人类生活带来了，或者在未来的中短期将给人类带来任何益处。

谈到经费问题，杨振宁认为，根据以往各国建造对撞机的经验，比如美国中止了的超级对撞机项目，浪费了30亿美元；欧洲核子研究组织（CERN）现运行的大型强子对撞机LHC耗资100亿美元，对撞机的建造成本是无底洞。他预估，中科院高能所建议的超大对撞机预算将高于200亿美元（1335亿人民币）。对此，王贻芳表示，在他们团队的规划中，正负电子对撞机和质子对撞机将先后建设。预计在2022-2030年竣工的正负电子对撞机工程造价约400亿人民币。质子对撞机是否建设建立在正负电子对撞机是否有新物理迹象的前提上，工程造价在1000亿人民币以内，但不包括未来的通货膨胀。因为质子对撞机的启动条件是正负电子对撞机有所成绩，王贻芳认为这不会是无底洞。

如果将正负电子对撞机和质子对撞机两期工程的预算加在一起，王贻芳的1400亿人民币加上通货膨胀，不会低于杨振宁估计的200亿美元。巨额建设资金将如何筹得？王贻芳说，中国将承担70%的费用。就是说，剩下的30% （60亿美元）希望来自国际投资。王贻芳表示将专注于提高国际社会对该项目的兴趣。外国人中有这种冤大头吗？美国早在1993年就将自己的超大型对撞机下马了；俄国对建造超大型加速器从来就没有多大兴趣，从来不赶时髦。欧洲呢？您是能指望英国还是德国，希腊？能指望日本吗？像这种涉及到60亿美元的外国投资，没有一点眉目，就先伸手向国家要几百个亿，合理吗？另外，王贻芳所长说“质子对撞机的启动条件是正负电子对撞机有所成绩”。也就是说，您的提案的总体方案是否有意义，连您自己都不知道，要等到化掉了400个亿再说。有这样提案的吗？正负电子对撞机能达到多大的能量？能解决强作用的问题吗？高能所已经有了一个正负电子对撞机，解决了多少强相互作用的问题？那您的先决条件“正负电子对撞机有所成绩”，指的是什么成绩？

杨振宁教授说“对撞机的项目必将挤压其他基础科学的经费”，这是美国建造超大性对撞机浪费的血汗钱的教训。可是王贻芳却认为，目前中国的基础研究经费占研发经费的比重仅5%，低于发达国家的15%，这意味着基础研究经费仍有大约每年1000亿人民币以上的增长空间。王所长在这里用的数据是“基础研究经费”而不是“高能物理研究经费”。您对各国在“高能物理研究经费”特别是在建造大型加速器方面的投入比例有数据吗？您得出的结论是，中国的基础研究经费仍有大约每年1000亿人民币以上的增长空间。这么说来，中国是比外国大大落后了，那您凭什么说现在外国人没有足够的资金建造大型加速器，因此是中国建造超大型加速器的唯一的时间窗口？

我想提醒王贻芳所长和所有关心国家科技发展战略的学界同仁认真思考一下欧洲核子研究组织国际关系部部长、物理学家鲁迪格·沃斯（Rüdiger Voss）博士的意见，“如果真要建造一部富于前瞻性的、有潜质的新机器，那么50公里的隧道长度会太短。粒子物理学研究 50年的经验已经表明，利用大型加速器，要想从一代升级到下一代，要想真正有可能做出重要的新发现，你通常需要增加10倍的能量。” “这个项目是用大量资金投入去研究一个范围极为有限的科学问题。这就提出了金钱投入的科学价值的问题，也就是金钱投入在建设一个富于前瞻性、长期的科学未来方面的可能性问题。”沃斯博士的这个意见，将直接影响到外国参与的可能性。我相信，王贻芳所长和杨振宁教授都是希望中国的科技突飞猛进，在国际上领先的。但是如何赶超，从哪个方向突破，是一个值得学界每一位同仁认真思考的。否则，劳民伤财，将大笔国家紧缺的科研资金用在不切实际的项目上，挤压其它基础科学和应用科学的经费，反而会严重阻滞国家科学技术的发展。像上帝粒子这种东西，理论上是荒唐的，实验上是失败的。欧洲核子研究中心在上个世纪进行了非常认真的搜求，没有找到任何上帝粒子存在的证据；美国的费米实验室也进行了多年的搜寻，同样没有搜寻到上帝粒子存在的痕迹。去年LHC看到了散射能谱上的微小隆起，就宣称疑似“上帝粒子”。理论界出于需要，立即宣布“找到了上帝粒子”，并且以诺贝尔奖盖章论定，是非常不严肃的，也是不幸的。国人受诺奖的锦标诱惑，盲目追风，不撞南墙不回头。事实上，粒子物理早就已经撞上南墙了。国人不能独立思考，又缺乏美国人的实事求是的精神，限于泥潭而不能自拔，甚至在外国人已经力图从神学星相学泥潭脱身的时候，中国学界不但不能趁机跳出泥潭，抢占历史先机，立即投入到核物理和凝聚态物理的研究，引领国际学术潮流，反而对洋人的错误亦步亦趋，甚至一个猛子往泥潭深处扎进去，居然还自以为得计，好像自己是泥潭里独一无二的英雄，领先国际了，这是何等的悲剧啊！

最后，对于理论物理未来的发展方向，我想表达一点与杨振宁先生不同的看法。杨振宁教授建议，相比超大对撞机，寻找新加速器原理和寻找美妙的几何结构是更为经济和符合总趋势的研究方向。杨教授的建议仍然脱离不开粒子物理标准模型的老路子。在实验手段上，仍然离不开高能碰撞实验的老办法。在自然哲学上，仍然认为理论的出路在于对数学对象的对称性和几何结构的美学特征的研究。我认为，理论物理之所以走入死胡同，恰恰是因为物理学家们把数学对象的对称性和几何结构的美学特征置于物理事实之上，以至于规范协变性不容许任何粒子携带质量，而必须通过寿命只有10的负22次方秒的上帝粒子来获得质量。以至于将无质量的光子认定为由重质量的粒子组成，以至于稳定的不可分的质子被认定为由短命的带分数电荷的夸克组成。如果理论物理继续沿着这条道路走下去，无论如何走不出死胡同和迷宫。物理学的真正出路，在彻底改弦更张，不是去研究核子（质子中子）和光子的结构，而是要研究核本身的结构。为此，就必须立即开始对所有核同位素的稳定性的实验普查，然后从核同位素的稳定性的规律中找出核力的具体形式。我的直觉是，真正的核力不应该是分成弱相互作用和强相互作用，而应该是单一的相互作用力，只是在不同的核反应中表现出不同的反应速度而已，一如氧化作用可以慢如金属生锈，快如氢氧爆炸。20世纪的粒子物理完全不能处理强相互作用，对弱相互作用的处理也问题多多，正说明这个理论的无能和谬误。如果中国能够率先从核同位素的稳定性的普查入手进行核结构的实验研究，并由此获得阶段性的理论突破，一定会有惊世骇俗的发现，并且非常可能找到实现受控热核反应和反应堆小型化的钥匙，彻底解决能源危机。这才是科学强国领先国际的正道。不此之图，仍然在20世纪粒子物理的老路上徘徊歧路，眷恋穷城，只能坐失千载难逢的历史机遇，跟着国际粒子物理主流一起沉沦。对此，我在2014年第三届北相高端论坛的报告《物理学的出路和中华学派的历史责任》中有详细的分析。