新华报业网 > 江苏 > 要闻 > 正文
王贻芳院士获2019未来科学大奖:他所做的研究,可能颠覆我们对世界的认知
2019/09/07 17:20  新华报业网  杨频萍  

  

  刚刚,2019未来科学大奖获奖者在北京揭晓。邵峰荣获“生命科学”奖,王贻芳、陆锦标获“物质科学”奖, 王小云获“数学与计算机科学”奖。

  其中,王贻芳是南京大学校友,《新华日报科技周刊》科学顾问。

  未来科学大奖设立于2016年1月17日,是中国大陆第一个由科学家、企业家群体共同发起的民间科学奖项。设“生命科学奖”“物质科学奖”“数学与计算机科学奖”等三大奖项,单项奖金100万美元。未来科学大奖借鉴了诺贝尔奖、图灵奖、菲尔兹奖等国际知名科学奖项的经验,同时也做了创新。比如,在捐赠模式上,其他奖项多由一个家族或个人捐赠,未来科学大奖每项奖项由4位捐赠人共同捐赠。

  未来科学大奖关注原创性的基础科学研究,奖励为大中华区科学发展做出杰出科技成果的科学家(不限国籍)。奖项以定向邀约方式提名,并由优秀科学家组成科学委员会专业评审,秉持公正、公平、公信的原则,保持评奖的独立性。

  王贻芳是谁?

  丁肇中得意门生、中国科学院院士、2016年国家自然科学奖一等奖得主、首位获得“基础物理突破奖”的中国人……

  新华日报记者曾于今年3月和5月两次采访王贻芳院士。这位探索“幽灵粒子”的人,生活中沉默少言,有时是“话题终结者”,但谈到自己的工作,即使只言片语,也能流露出对科学的态度和热爱。

  王贻芳院士祖籍南通,江苏南京人,是我国著名的物理学家,长期从事高能物理实验研究。他率先提出了中微子研究项目,并带领团队先后从大亚湾实验和江门中微子实验站的实验中进行中微子物理性能的探测和研究并取得重要成果。

  他的中微子震荡实验被《科学》杂志评为世界年度十大科学突破,获得2016年度国家自然科学一等奖,同年获得了科学界第一巨奖——“基础物理学突破奖”,奖金300万美元。而他也是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家。

  5月8日下午,《新华日报科技周刊》第二批科学顾问聘任启动,新华日报科技周刊报道团队赴北京中国科学院高能物理所向中国科学院院士王贻芳颁发《新华日报科技周刊》科学顾问聘书。

  王贻芳对担任《新华日报科技周刊》科学顾问感到高兴,希望科技周刊把科学家们的观点通俗表达出来,让更多百姓了解科学真谛,让科学走进千家万户。他欣然为科技周刊题词:“推进科技创新,建设美丽江苏”,并郑重签下自己的名字,赠送给《新华日报》留作纪念。

  

  探索中微子的世界先锋

  作为“大亚湾国际合作实验”项目的首席科学家,王贻芳曾带领科研工作者们历时八年,首次发现中微子的第三种振荡模式,并获得了精确的测量数值,在这一多国参与的大科学“赛事”中让中国率先冲线。震惊世界之余,也为当时正处在“岔路口”的中微子研究找到了未来发展方向。

  尽管每时每刻都有数以万亿计的中微子穿过我们的身体,但我们却感觉不到它们的存在。作为构成物质世界最基本单元,中微子伴随着宇宙从产生到演化的整个过程,其深层的规律是目前各国科学家瞩目的最前沿领域。

  荣誉已在身后,工作堆满案头。“本约明天下午,但我后来一想就今天会后吧,整块时间不能给你。”同科研“大牛”交流,记者觉得有一点压力,但又觉得很放心,有话直说,不遮不掩。作为地地道道的南京人,王贻芳颇有几分“南京大萝卜”的本色,把自己复杂的工作内容概括得简单到极致——“我工作的很大一部分内容是在开会,大大小小的会。”

  王贻芳开会讨论的,是他继大亚湾中微子实验项目后主持的一项新的中微子实验项目,建设在广东江门山下729米深的地下试验大厅,“我们的实验是在一个直径45米、高45米的地下水池中,放置一个直径有12层楼高的有机玻璃球体,球体里放置2万吨可以捕捉到‘中微子’的液体闪烁液。”这也是世界上最大的中微子探测器。

  虽然工程技术的难度成十倍地增加,但经过大亚湾锤炼的王贻芳已是“半个土木工程专家”,他随口就能说出江门中微子实验的很多技术问题,“比方说我们遇到了大量地下水,对一般地下工程来说,最简单的办法就是通过隧道自然排水,但我们是大规模地往下深挖,没地方排,必须把水全都抽出来。”不同于外界对科学家埋首实验室的刻板印象,他对工程技术问题的关键细节了然于胸。

  

  实验物理,有望搭桥量子世界和相对论

  对物理学的外行,王贻芳有个经常要解释的科普问题是“高能物理是研究什么的?”

  “高能物理就是研究物质最基本的结构,最小最小的结构。”王贻芳介绍,研究这个最小的结构,能够帮助我们了解宇宙的起源和丰富多彩的物质世界。

  “物质的结构越小,能量越高。能量越高,就越接近时间的零点,也就是更接近宇宙大爆炸的时刻。所以我们所关心的物理过程,跟在宇宙演化的初始时刻是一样的。”王贻芳介绍,一个庞然大物和草芥微尘,两者只有在宇宙大爆炸的时候才有联系,因为能量都达到最高,在这个最高能量点上,我们能够将微观世界和宏观世界联系起来。

  众所周知,现代物理学有两大基石,广义相对论和量子力学。前者描述了暗物质和黑洞等身处的宏观世界,后者则对基本粒子的微观世界作出精妙描述,推动和造就了我们对现代世界的认识。量子力学和广义相对论在各自领域出色地描述着我们生活的世界,当今物理学家的目标之一就是将它们合并在一起,“打个比方,就像是牛顿第二定律F=ma,用同一个公式去描述苹果从树上掉下来,和天上的天体运行这两个现象。”王贻芳说,如果能有一套理论,能够将微观世界和宏观世界用同一个公式表示出来,不是更简单,更漂亮吗?

  目前,已经有不少物理学家,提出了不少理论来尝试在数学上将两者统一,比如《生活大爆炸》里谢耳朵痴迷的“弦理论”。那么这个理论是否完美?王贻芳解释道,从科学上来说,任何一个理论要成立,首先它要能够描述所有过去的实验现象,第二也是更重要的是,要能成功预测新的现象,弦理论到目前为止只满足了第一个条件,它对未来的所有预言都还不可检验。

  “广义相对论和量子力学到目前为止,经受了大量的实验检验都没有错误,但这两套理论是分别从宏观、微观两头方向去描述世界,我们的高能物理实验就是希望研究其背后更高层次、更深层次的新物理”,王贻芳说。

  打开未来新物理发现的窗口

  微观世界的运行规律是什么?这个问题绕不开一个听起来平淡无奇的名字“标准模型”,但上个世纪的诺贝尔物理学奖当中,超过四分之一都和标准模型有关。

  2012年,标准模型迎来了一次伟大的胜利,科学家苦苦追寻,霍金曾打赌预测不会找到希格斯粒子,竟然在粒子加速器中被找到了!随着希格斯粒子的发现,人类补上了标准模型的最后一块拼图——但接下来呢?

  “标准模型中存在的问题,大部分与希格斯粒子相关。”王贻芳说,物理学的发展正处在一个转折点上,用标准模型来描述这个世界,已经走到了尽头。

  在粒子动物园里,有12种粒子。“中微子、电子、夸克都是构成物质世界的最小砖块,而希格斯粒子跟他们都不一样,它可以跟所有的粒子发生作用,这个作用给其它粒子‘披’了件衣服,给予他们一个后天赋予的质量。”王贻芳说,我们所谓的标准模型面临各种缺陷和不理想,其实都跟质量问题有关,即跟“上帝粒子”有关系,“我们认为,未来新物理的发现窗口很可能就在这里”。

  要研究这个粒子,就需要建立超大对撞机,因为现有的对撞机都无法满足能量或亮度要求。欧洲核子研究中心最近也公布了“未来环形对撞机”的概念设计报告,计划斥巨资分两步建设新一代超级对撞机,于本世纪50年代完成。

  对此,王贻芳表示,欧洲的对撞机方案跟中国相比略晚一点。都是周长100公里,技术路线都是先搞电子对撞而后升级到质子加速。当然,两者的造价不一样,中国的全部费用约为欧核费用的一半左右。时间上中国比欧核要早10年左右。正是在这个意义上,王贻芳等科学家认为,对中国高能物理研究来说,建设超大环形对撞机是一次重大机遇。“我们有10年的窗口期,有非常大的把握取得成功,可能改变世界高能物理研究的格局。如果错过这个机遇,我们就只能继续做拾遗补缺的工作了。”

  基础科学研究本身是人类文明的一部分

  尽管中国超级对撞机的建设已经取得巨大进展,获得诺奖得主谢尔顿格拉肖、戴维格罗斯的力挺。但自2016年以来,超级对撞机面临了较大的争议,诺奖得主杨振宁的反对,引发了事关全球高能物理未来发展方向的一场大争论,可以说是载入科学发展史册的大“对撞”。

  面对争议,王贻芳并非没有压力,但他从来没有望而却步。王贻芳坦承,任何一个国家在这样的问题上,都需要做完整、全面、彻底的论证,从科学、技术、组织管理等各个方面去做论证,但论证前各方必须占有足够的资料和相关的知识。建设超级对撞机,对中国、对世界甚至对科学本身都有着非凡的意义。

  “谈到性价比,这里面牵涉到相关技术的溢出效益。高能物理发展有比较强大的技术带动作用,一旦建成,能带动一批世界领先的企业和他们的技术。此外,中国想要成为世界所谓的科学的领导者,应当有世界的科学中心,这对人才培养,科技体制改革,地方经济发展等等都会有非常重要的一个推动作用。”

  如何看待基础科学研究跟经济发展之间的关系?王贻芳认为,首先要知道所谓“没用”的基础研究,在掌握了举一反三的规律之后,最终会对“有用”的经济产生巨大的效果。第二就是国家对基础研究和应用研究的投入要有一个合适的比例,既顾眼前也要顾长远,既考虑到未来的十年,也要考虑到未来的五十年。

  基础科学研究本身是文明的一部分。在改变了世界文明面貌的伟大科学洞见上,“麦克斯韦统一了我们对电和磁的认识,为今天的绝大多数技术提供了理论基石。爱因斯坦的质能方程打开了核子时代的大门。而中国古代虽有四大发明,但我们只停在了‘发现’阶段,并没有进一步发展出抽象的、纯粹的科学,也不知其所以然。”有了推动人类文明的基础科研成果,中国才会有具有更大的软实力和世界影响力。

  交汇点记者 杨频萍

标签:
责编:顾志铭

版权和免责声明

版权声明:凡来源为"交汇点、新华日报及其子报"或电头为"新华报业网"的稿件,均为新华报业网独家版权所有,未经许可不得转载或镜像;授权转载必须注明来源为"新华报业网",并保留"新华报业网"的电头。

免责声明:本站转载稿件仅代表作者个人观点,与新华报业网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或者承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。

read_image_看图王.jpg
娄勤俭.jpg
吴政隆 - 副本.jpg
苏言.jpg
受权.jpg
江苏品牌.jpg
cj.jpg

相关网站

二维码.jpg
21913916_943198.jpg
jbapp.jpg
wyjbL_副本.png
jubao.jpg
baokong.jpg
动态.jpg
00300595152_0140eb2e.png