王孟源:为何大对撞机本身不是一个好的基础科学|2019-03-29

2019年3月29日09:32:28 发表评论

今天收到《观察者网》的科技编辑邀稿,希望我能针对中科院高能物理所所长王贻芳接受《科学大院》采访的一篇文章做出评论。王所长这篇文章东说一些、西说一些,乍看之下各议题好像有点相关性,但是仔细一想,和他最终的结论,也就是要建大对撞机,没有多少逻辑因果关系;我的这篇评论也就只能随着王所长的意识流写法,东说一些、西说一些了。

首先,我也来定义一下什么是基础科学:其实很简单,就是没有明显立即的应用,只为了科学理论自身达成逻辑自洽、完整而做的研究。请注意,没有明显立即的应用,只是一个必要条件,而不是充分条件。

事实上如同我在许多旧文章里解释过的,绝大多数应用科学的研究计划,成功的几率都在10%以下,而且比较复杂一点的题目,都需要许多阶段的逐步预研、演进并建构支持的台阶。所以在《科学大院》的引言中提到的载人飞船、月球探测、量子通信,其实都不是基础科学,而是在不同阶段的应用科学;换句话说,它们的理论基础应该先做到毫无疑义,纯粹只是解决工程上的实践问题。

定义搞清楚之后,我们可以开始试图澄清王所长文章里因为语义学里的不确定性而混淆的议题。他说“不要以是否有用来判断”如何“均衡支持基础研究”,然而基础研究先天的定义就包括它没有明显立即的实际应用,所以在逻辑上他的这个说法就很难站住脚,更难以借此回应他在过去三年推销大对撞机所面临的反对声浪。

以我个人为例,实际上我并不反对基础科研,大对撞机虽然没有实用价值,也不是我批评它的原因。我以前之所以曾经强调大对撞机在工业技术上的引领效应其实微不足道,纯粹是为了响应王所长自己在这方面所做的夸大宣传。真正的批评重点,在于大对撞机本身不是一个好的基础科学,这是因为它背后根本没有任何合理的科学理论。

过去30多年,高能物理界信誓旦旦,用来向欧美政府保证会发现Higgs以外的新粒子的理论基础,如超对称,已经在Tevatron、LHC和上百个其他实验扑空之后,完全破产。既然大对撞机没有理论依据,又比其他基础科研贵千倍以上,自然不是好投资。

王所长试图把这种批评,转化为“是否有用”,然后再蜕变为“没有实用价值”,这是我在三年前就已经注意到的“辩术”,当时我说他“玩弄语法”,其实就是英文里说的“Strawman Attack”。

王所长接着说,“不能盲目跟风”,并且解释了他指的是,美国将一半的基础科研经费集中投资在生命科学研究上,而中国的相关人士想以此为参照,来争取更多的经费。其实他山之石,可以攻玉;美国人的政策选择固然不能盲目照抄,但参考价值总是有的。生命科学界所需的资金比起大对撞机只是零头,背后的理论却是绝对扎实。

而且王所长自己用来吹嘘大对撞机的人才、工业技术、仪器发展、整体水平等等连带引领的附加效应,实际上在高能物理方面早已脱离现实,不再有效,但是在生命科学方面却仍然极为显著。这是因为生医界的所谓基础研究,如细胞作用、蛋白质结构等等,离实用也只有两三步的距离。相对的,大对撞机一方面是既有加速器的放大版本,本质上没有改变,所以培养出来的并不会是全新的技术,而只是更大、更贵的部件;另一方面太过专精,没有工业机器与之类似,也就不可能有廉价的技术并行转移。

而且王所长所称的大对撞机在人才、工业技术、仪器发展、整体水平等等方面连带引领的附加效应,实际上在高能物理上早已脱离现实,不再有效,但是在生命科学方面却仍然极为显著。这是因为生物医学界的所谓基础研究,如细胞作用、蛋白质结构等等,离实用也只有两三步的距离;相对的,大对撞机即使瞎猫碰到死老鼠,发现了新的粒子,也因为它们的半衰期必然极短,在以近光速飞出一个原子半径之前也会先行衰变,那么哪有什么可能会产生实用价值呢?

王所长在细节上所犯的错误太多(例如“只知道烧煤的人是没法做出蒸汽机的,必须要有热力学理论的支撑”,然而蒸汽机的发明比热力学理论早了近两个世纪,所以除了热力学理论之外,蒸汽机的发明人显然还需要时光穿越机),我实在无法一一列举,而且我也不想陷入细微末节的泥淖,这里我只专注在与主要论述相关的逻辑谬误,例如他一方面说基础科学水平的提升,带来欧美国家的崛起,另一方面却又说不要以是否有用来判断。但是带来国家的崛起,本身就是最终极的实用价值,这显然是极大的矛盾。

从他所给的例子,第一类是17世纪的牛顿力学以及19世纪的热力学和电磁学,它们似乎是基础研究,但是它们可以直接用在新的发明上,和实用顶多只有一步之遥,所以用21世纪的标准来看,也算是典型的应用科学理论。其实,那时并没有基础和应用科研之分,我们觉得它们算是基础科研,是因为它们主要促进了“科学理论自身达成逻辑自洽、完整而做的研究”,但是当时物理才刚启蒙,这些低垂的研究果子也有明显而立即的实际应用。时代变了,连语义都不同了,自然不能引用来做因果结论。

王所长给的第二个例子,是Tevatron“带来了超导磁铁技术的突破与普及”,这又是天外飞来的时空穿越:当时的主流超导磁铁(Nb-Ti)是1962年发明的,Tevatron计划却是1968年才开始纸面作业,1981安装超导磁铁,1983年建成。Tevatron固然是当时最大的超导磁铁用户,但是它的贡献在于花钱量产,而不是科学技术上的突破。

Tevatron粒子加速器

 

王所长的第三个例子是万维网由CERN的一个职员发明,这是高能物理界用了几十年的公关套路。我在三年前已经公开指出万维网和高能物理没有逻辑上的因果关系(Causation),纯属偶然的连带关系(Association),就像爱因斯坦在专利局任职期间研究出了相对论,并不代表专利法有益于研究重力。当时有媒体特别去询问王所长的回应,但是显然他觉得这个已经被反驳的论点,仍然适合回收使用。

至于说“基础科学还给西方带来了科学的方法论”,也就是逻辑推理和归纳,考虑到他在文中刚刚示范了如何忽略和扭曲逻辑推理和归纳,我觉得实在有些让人啼笑皆非。

王所长文章中的另一个主要逻辑矛盾,是他一方面强调“基础科学的竞争也是国力的竞争”,“美国的大科学装置……给他们带来了巨大收益”,一方面却特意不提美国在1993年裁掉了自己的大对撞机计划(SSC)。如果大对撞机会有巨大的收益,为什么美国不做?为什么欧洲做了却什么都没拿到?为什么王所长自己连一个确实的论述都举不出来?所谓的人才和仪器的引领作用,既然一个大对撞机的钱足够做大约1000个生命科学上的实验,也就可以发展1000个方向上的人才和仪器,那为什么要浪费在一个连靠谱的理论基础都没有的项目上?

我一向强调,必须从事实和逻辑出发,来决定自己的立场,而不是为了其他的原因先决定立场,然后再去找理由。要判断这两种态度的差别,当然很容易,只须要仔细检验证据是否存在和逻辑是否严谨。像是美国的情报系统指控华为的产品有后门已经有三四年了,华为在海外有几十万台机器,程序码也愿意让人检验,到现在美国人还提不出实证,就成为他们自己无中生有的证据。

鼓吹大对撞机也是一样的:高能物理界已经推销了30多年,反对的意见至少在三年前就明白发表,但如果鼓吹者还是找不出逻辑自洽的说法,连被反驳过的论点还在回收使用,这不正是其由立场决定说法的证据吗?

 

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