The Ras proteins, Racing to the Beginning of the Road: The Search for the Origin of Cancer, 探索心靈與意識 and 粒子捕手 王贻芳
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Howard
Apr 10, 2017, 2:18:48 AM4/10/17
to 語言、歷史及文化常識
The Ras proteins (K-Ras, N-Ras, and H-Ras) are GTPases that function as molecular switches for a variety of critical cellular activities and their function is tightly and temporally regulated in normal cells. Oncogenic mutations in the RAS genes, which create constitutively-active Ras proteins, can result in uncontrolled proliferation or survival in tumor cells.----
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4278912/
Robert Weinberg
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%BD%97%E4%BC%AF%E7%89%B9%C2%B7%E6%B8%A9%E4%BC%AF%E6%A0%BC
https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Weinberg
He is best known for his discoveries of the first human oncogene Ras and the first tumor suppressor gene Rb
Signalling pathways are deregulated in cancer. Hanahan and Weinberg compared the signalling pathways to electronic circuits where transistors are replaced by proteins. The prototypical Ras pathway starts with an extracellular signal from growth factors (such as TGF-α). Other major extracellular signals are anti-growth factors (such as TGF-β), death factors (such as FASL), cytokines (such as IL-3/6)and survival factors (such as IGF1). Proteins inside the cell control the cell cycle, monitor for DNA damage and other abnormalities, and trigger cell suicide (apoptosis). Hanahan and Weinberg's signal pathway illustration is at Cell 100:59
https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Heinrich_Warburg
Cancer hypothesis
Main article: Warburg hypothesis
Warburg hypothesized that cancer growth is caused by tumor cells generating energy (as e.g. adenosine triphosphate / ATP) mainly by anaerobic breakdown of glucose (known as fermentation, or anaerobic respiration). This is in contrast to healthy cells, which mainly generate energy from oxidative breakdown of pyruvate. Pyruvate is an end product of glycolysis, and is oxidized within the mitochondria. Hence, and according to Warburg, cancer should be interpreted as a mitochondrial dysfunction.
Cancer, above all other diseases, has countless secondary causes. But, even for cancer, there is only one prime cause. Summarized in a few words, the prime cause of cancer is the replacement of the respiration of oxygen in normal body cells by a fermentation of sugar.
— Otto H. Warburg,
Warburg continued to develop the hypothesis experimentally, and gave several prominent lectures outlining the theory and the data.
Today, mutations in oncogenes and tumor suppressor genes are thought to be responsible for malignant transformation, and the metabolic changes are considered to be a result of these mutations rather than a cause.
https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Heinrich_Warburg
Cancer hypothesis
Main article: Warburg hypothesis
Warburg hypothesized that cancer growth is caused by tumor cells generating energy (as e.g. adenosine triphosphate / ATP) mainly by anaerobic breakdown of glucose (known as fermentation, or anaerobic respiration). This is in contrast to healthy cells, which mainly generate energy from oxidative breakdown of pyruvate. Pyruvate is an end product of glycolysis, and is oxidized within the mitochondria. Hence, and according to Warburg, cancer should be interpreted as a mitochondrial dysfunction.
Cancer, above all other diseases, has countless secondary causes. But, even for cancer, there is only one prime cause. Summarized in a few words, the prime cause of cancer is the replacement of the respiration of oxygen in normal body cells by a fermentation of sugar.
— Otto H. Warburg,
Warburg continued to develop the hypothesis experimentally, and gave several prominent lectures outlining the theory and the data.
Today, mutations in oncogenes and tumor suppressor genes are thought to be responsible for malignant transformation, and the metabolic changes are considered to be a result of these mutations rather than a cause.
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探索心靈與意識
ghttps://www.pixnet.net/blog/articles/category/35
http://gloriapeng2.pixnet.net/blog/post/457148285-%E3%80%8A%E8%AA%B0%E6%98%AF%E6%88%91%EF%BC%9F%E6%84%8F%E8%AD%98%E7%9A%84%E5%93%B2%E5%AD%B8%E8%88%87%E7%A7%91%E5%AD%B8%E3%80%8B%EF%BC%8F%E6%B4%AA%E8%A3%95%E5%AE%8F%E6%95%99%E6%8E%88
Feb 02 Thu 2017
《誰是我？意識的哲學與科學》／洪裕宏教授
諾貝爾物理學獎得主溫伯格（Steven Weinberg）非常樂觀地說：「目前我們尚未有最後的理論（the final theory），而且不太可能在短時間內發現最後的理論。但是我們一次又一次捕捉到一些暗示，告訴我們其到來之日不遠。物理學家在討論問題時，若發現漂亮的數學觀念與真實世界相干時，總覺得黑板之後有深刻的真理，預示存在一個最後的理論，使我們的數學觀念與世界如此相干。」溫伯格是一個科學的樂觀主義者，相信有一天可以發現最後的理論，解釋世界的一切事物。在特定的意義下，溫伯格認為物理科學能夠描繪完整的世界，人類的理性與悟性可以完全理解世界。
像溫伯格這樣的素樸樂觀論者不在少數，但也不乏悲觀論者，天文生物學家夏爾夫（Caleb A. Scharf）在《科學美國人》雜誌（Scientific American）提出幾個我們尚不瞭解、甚至可能永遠不能瞭解的問題，其中一個是為什麼這宇宙存在？為什麼這世界是有（being）而不是一無所有（nothingness）？霍根（John Horgan）在其《科學之終結》一書中認為，科學的主要領域如粒子物理學、宇宙學與演化生物學等，已發展至其顛峰。物理學家已無法超越量子力學與相對論，無法提出比大爆炸理論（The Big Bang Theory）更深刻的理論；生物學家已無法超越達爾文（Charles Darwin）的演化論與基因遺傳學。1999年時，霍根甚至悲觀地預測人類永遠沒有希望完全瞭解意識（consciousness）與心靈。
每個人都有意識經驗，它是我們生活中非常真實的經驗。然而，科學家到近20年來才開始嚴肅地探討意識問題。在80年代以前，尤其是在行為主義的全盛期，意識研究甚至於是科學上的禁忌。知名腦科學家科赫（Christof Koch）在其《意識：一個浪漫化約論者的懺悔》書中說：「到80年代末，撰寫關於意識的論文代表你的研究已經衰落，嚴謹的自然科學家不可以談論意識，只有退休的諾貝爾獎得主?哲學家與神祕論者可以。」科赫開始與克里克（Francis Crick）合作研究意識時，還沒有取得終身職。有資深科學家找科赫去用午餐，告訴他在拿到終身職之前不要研究意識。克里克已是諾貝爾獎得主，倒是科赫自己的工作尚無保障，最好做學界主流接受的研究，至於意識就等退休後、或是生命告終前擔心靈魂往哪裡去時，再研究吧！
1962年，克里克與沃森（James Watson）因共同發現DNA的分子結構而獲得諾貝爾生醫學獎，克里克於1976年60歲時轉而研究意識。從1990年起到2004年他過世為止，和科赫合作發表了許多重要論文，奠定了意識研究的里程碑。1972年諾貝爾生醫學獎得主艾德蒙（Gerald Edelman），從90年代開始，發表了許多意識研究的論文和書籍。這些重量級學者帶頭衝破保守的學院禁忌，帶動許多年輕學者投入意識研究，近30年後的今天，意識研究已成為主流學界的重要研究領域，年輕學者已經可以研究意識並取得終身職。
意識研究最重要的學會「意識科學研究學會（Association for the Scientific Study of Consciousness, ASSC）」於1997年成立，年會輪流在歐、美兩洲舉行。我從第4屆開始爭取於臺北舉辦年會的機會，原先學會執行委員會不願意到臺北召開年會，擔心學者因為距離太遠而不肯出席；但多數執行委員與我熟識，查默斯（David Chalmers）又是我在印地安那大學同學，委員會終於同意，並決議若臺北年會成功，以後便改為歐、美、亞三區輪流舉行。最後2008年在臺北主辦第12屆年會，並有300多篇論文發表，同時，臺北年會被譽為最好的一次年會，2016年阿根廷布宜諾斯艾利斯年會上，還再度被公開贊揚。這也促成了2011年日本京都年會和2017年北京年會。
在臺北的年會上，有天晚上我和科赫及加州理工學院的下條信輔（Shinsuke Shimojo）聊天。當時的科赫和下條信輔仍然是死硬的化約論者，相信意識只是腦神經系統的作用，但他們兩位竟然都表示腦科學恐怕無法解釋意識現象，認為我們可能需要更狂野的假說才有可能暸解人的心靈。
我非常驚訝這兩位化約論者會有這樣的言論。下條信輔說：「其實我們只有白天是化約論者，晚上不受限啦！」回想起來，那段談話已埋下4年後科赫公開發表懺悔錄的伏筆。科赫在其懺悔書上這樣說：「在過去數年，當我的生命開始無可迴避的衰落，我迷路了。我無法控制的熱情把我帶向深層的危機，迫使我去衝撞長久以來的信念及內心的魔鬼。」
經過30餘年的發展，人類對意識之瞭解大幅進步，然而對於某些核心問題，至今似乎束手無策。許多解決問題的策略被提出來，但是這些策略本身似乎製造出更多問題。到底有沒有希望解決意識問題？如果答案是否定的，自然科學出了什麼問題？什麼因素使意識成為如此難解的現象？它是生命經驗中最核心卻也最撲朔迷離的部分。沒有意識，人類的一切經驗都不可能。
人腦是宇宙已知事物中最複雜的東西，如果意識由腦產生，欲瞭解意識則必須瞭解腦。然而瞭解腦是否需要瞭解整個物理世界？也許和宇宙起源及其生成變化的奧祕相比，腦的奧祕也不相上下。如果真是這樣，那麼大概不必期望意識問題可以很快獲得解決。
到底意識現象的奧祕何在？針對困難的物理現象所提出的解釋，科學社群都可以得到共識，為什麼唯獨解釋意識現象時，至今仍眾說紛紜、各說各話？本書希望至少能勾畫出一個解決之道的輪廓，或者指出突破意識問題的困難所在。
最主要的問題可能出在對世界的基本假設。我們習慣以心物二元的架構來思考問題，用物理科學的角度看世界，因為因果作用都發生在物質之間；這種世界觀的確有用，飛機、汽車、電腦等都是這樣製造出來。
這也給人一種錯覺：以為世界就是這個樣子。但是這樣看世界讓我們感到困惑，心靈、意識、意義、道德、目的、價值等，在物理世界的秩序中到底存不存在？這些去除了也就無所謂人性價值的東西如何在世界裡獲得一個位置？意識經驗離我們最近，卻最令人困惑。或許如一些人所主張，我們可以瞭解整個宇宙，但是就是不能瞭解自己。如同你可以用望遠鏡觀察外太空，但是看不到望遠鏡自身。如果不是這樣，也許是我們對世界最基本的存在是什麼有所誤解，必須從最基層開始重新思考這世界的構成。
時間與自由意志
李北特認為，如果人有自由意志，行動應該由有意識的意圖或決定啟動。先意識到想做什麼，接下來才開始大腦歷程，控制身體、執行行動。李北特設計了一個實驗，用腦波圖（EEG）記錄運動皮質區的就緒電位（readiness potential），然後要求受試者報告他決定活動左手的時間，另外還有一部儀器測量左手活動的時間。如果自由意志存在，那麼這3個事件發生的順序應該是受試者報告他的決定，就緒電位完成，最後活動左手。
就緒電位在活動左手前500毫秒已經完成。這合乎上節所說，意識經驗的產生需要550毫秒。與直覺相反的是，意圖或決定發生在就緒電位之後350毫秒。換句話說，為了活動左手，腦部相關區位早就做完該做的事，意圖或決定只是伴隨現象，沒有因果角色。我們的行為直接由腦做完必要的工作，心靈或意識毫無作用。這個實驗很顯然地證明我們沒有自由意志。
意識在自主行動中真的沒有任何角色嗎？李北特認為雖然意識在自主行為上沒有因果角色，卻有否決的作用。當受試者的就緒電位已經完成，意即大腦已經做完所有該做的事，550毫秒過去，行動就會發生。然而受試者的意識依然保有否決權，可以中止這個行動，這在日常生活中常常發生。想做一件事時，突然在最後關頭改變主意。不過否決權的使用必須在行動前150-200毫秒之間。用英文來說，雖然我們沒有「free will」，可是有「free won’t」。
心理學家魏格納（Daniel Wegner）同意李北特的結論，認為自由意志是錯覺。他的實驗很簡單，卻很有說服力。讓受試者站在鏡子前面，在鏡中安排一雙手，看起來類似受試者的手，其實是別人的。受試者戴著耳機接受指令，依照指令活動雙手。受試者看到的手也依指令活動。結果受試者覺得是自己在運動那雙他人的手。那雙活動的手明明是別人的，但是受試者會產生錯覺，將其解釋成是自己的手，並誤以為自己的意志在控制那雙手的活動。
我們真的沒有自由意志嗎？所有行為真的只是神經生理歷程，完全依循自然律運作嗎？如果我們只是生物機器，自由意志只是錯覺，或者雖然我們掌握有限的否決空間，但那有限的否決權也許只是另一個神經生理歷程，如何解釋意義與目的？如何理解道德與責任？如康德所言，倫理學與道德判斷的可能性預設自由意志。如果我們所思所為一切都依據因果律，那麼我們就談不上有道德或法律責任。對康德而言，自由是理性的基礎，人有理性代表我們具有自發行為能力，不受因果之影響或限制。
李北特並未全然否定自由意志，至少我們有自由決定不做某些事，雖然對那些事大腦已經一切就緒，在0.2秒內就要引發身體行為了。也許對欲望的否定正是意志自由的顯現。當有強烈的欲望以行動時，要停止下來往往有難度，需要用一點意志力。例如要一個有酗酒習慣的人不喝酒很難，上癮的吸毒者要壓抑再度吸毒的想法也非易事。這些當然是大腦已經就緒，箭已在弦上的極端例子。對一般人來說，週末夜晚到底要在家工作、還是去酒館與朋友瞎混，也是困難的決定。所以李北特的說法似乎與日常經驗相容。至於「自由意志只是錯覺」的說法，倒有過度推廣之嫌。儘管常常發生視覺上的錯覺，但不會因此推論所有的視覺都是錯覺。魏格納的確在實驗室製造出自由意志的錯覺，但是由此推論所有自由意志都是錯覺，恐怕是邏輯上過度推廣的謬誤。
It from Bit：一切從訊息來
物理學家碰到「世界的根本存在是什麼」這樣的問題時，其實也與哲學家感到同等的混亂與困惑。有人說物理學家是馴服的形上學家。相對而言，哲學家比起來更野、更不受拘束。惠勒（John A. Wheeler）是大師級的物理學家，家喻戶曉的黑洞、蟲洞這些詞就是他創造的。他與波耳（Niels Bohr）共同提出核融合理論，也與愛因斯坦合作發展了統一電磁力與重力理論。他不僅是物理學家，也是不受拘束的哲學家。他帶出許多很有成就的學生：費曼（Richard Feynman）得了諾貝爾奬；索恩參與《星際效應》電影製作，擔任科學顧問；埃弗里特（Hugh Everett）是多重宇宙觀的開創者。
惠勒在他的自傳《重力電磁體，黑洞與量子泡沫》中，將自己的一生分成3個階段，代表3個對根本存在的不同看法。第1階段是「萬物都是粒子」；第2階段是「萬物都是場」；第3階段是「萬物都是訊息（information）」。從他的自傳可以看出，惠勒一生最關心的問題是：世界的根本存在是什麼？他和許多科學家、哲學家一樣，從粒子世界觀開始發展本體論。很多人到「萬物都是場」就卡住，因為再往前，就要脫離物理論的形上學了。二元論或唯心論對大部分的科學家而言，是不可承受之重。惠勒很不一樣，思想愈怪異愈迷人。他說：「如果今天你尚未發現奇怪的事物，那你今天是白過了。」存在的本質是他最著迷的問題。當他知道自己罹癌，生命所剩有限，從此只做最重要的事，就是問存在是什麼？什麼是世界最根本的存在？
惠勒說：「沒有空間，沒有時間，沒有重力，沒有電磁，沒有粒子，一無所有。我們又退回到柏拉圖、亞里斯多德、帕米尼德斯所困惑的偉大問題：怎麼會有宇宙？怎麼會有我們？怎麼會有所有東西？很高興對這些問題我們可以回答說：那是因為我們。」「『it from bit』意謂物理世界中的所有東西，終極上源自於非物質，即所有物理事物源自訊息。宇宙是參與式的宇宙。」惠勒認為，宇宙的存在是因為我們參與其中。我們不是旁觀者，世界不是客觀存在，而是由我們的經驗所創造。惠勒一生從物理論者一步步走向唯心論。
惠勒的「萬物源於訊息」概念意謂著物理學不是研究客觀世界。沒有一個一直存在在那裡的世界可以研究、瞭解。物理學研究的是我們觀察到的世界。觀察是什麼意思？觀察是用感官或其他工具來測量對象，因此產生訊息。物理學是關於這些訊息的研究。訊息就是實在界，就是世界，世界並非獨立於訊息的存在。
不做觀察時，粒子在哪裡？在做什麼？惠勒認為這問題沒有意義。不觀察時，我們只知道粒子在許多不同地方的機率。當我們觀察時，粒子卻只在特定位置出現。就像薛丁格的貓，不打開盒子看時，貓既死且活；打開盒子看時，貓是活的就不會是死的。世界是觀察的結果，我們參與了這個世界的生成變化。
「一切都源於訊息」到底是什麼意思？觀察世界時，感官或儀器會登錄觀察結果。所有命題都有真假值，一個命題不是真就是假。盒中之貓在觀察前真與假同時成立，一旦打開盒子，觀察儀器就會登錄真或假。這是一個二元選擇。一個比特（bit）不是0就是1，不可能既是0也是1。因此惠勒說任何東西（it）其功能、意義與存在均源自0或1，就是比特，也就是訊息。表象上看起來是連續的世界，其本質都是離散的零或一組成的訊息。連時間都不是存在本質的一部分，時間得由訊息導出，空間亦然。時空都在訊息中，都在我們的觀察經驗中，時空並非獨立於我們的經驗存在。它在我們的經驗裡，我們從經驗推導出時空。
惠勒提出了一個「延遲選擇實驗」，證明世界不是客觀地獨立於我們的意識存在。這個實驗是大家都很熟悉的雙狹縫實驗的微小修訂版。雙狹縫實驗證明粒子通過雙狹縫時，會產生干涉現象。即使只發射一個電子，電子應該走其中一個狹縫。事實發現，電子通過兩個狹縫，因為產生干涉現象。一個電子走兩條路徑，如何可能？只能說電子以波的方式存在，就可以解釋它同時走兩條路徑。現在擺一個儀器在雙狹縫板之前，在電子通過狹縫前觀察它會走哪一個狹縫，結果干涉現象消失了。這是因為電子被觀察後不再是波，而變成粒子。粒子只走一條路徑。現在來修改一下實驗設計，將觀察儀器置於雙狹縫板之後。電子以波的方式通過了雙狹縫後再觀察它，結果干涉現象也消失了。這如何可能？電子已經以波的模式走了兩條路徑，似乎必須回到過去，再「決定」以粒子模式再走一遍。簡單來說，可以在事件發生之後再做「選擇」，改變過去已發生的事。這個實驗顯示世界不是客觀的，是主觀觀察的結果。
觀察者到底是什麼？是有意識的人嗎？或是沒有生命的裝置，例如相片膠卷，可以登錄光子的存在？如果無生命裝置也算觀察者，那麼任意兩個物理系統之間的交互作用，都算是觀察。物理學家潘羅斯就是持這種看法，他稱之為波函數的客觀崩現；惠勒則認為觀察者是有意識的主體。在延遲選擇實驗中，惠勒認為在觀察前電子到底是粒子還是波，這樣的問題沒有意義，電子是粒子或波全賴我們如何去觀察。我認為物理裝置本身無所謂觀察，它做為人的工具是意識的延伸。只有在人使用工具去測量一個電子時，才能有意義的說電子是粒子還是波。
惠勒的訊息概念源自於向農（Cladue E. Shannon）的訊息理論。對向農而言，訊息指傳送一個訊息需要的比特量。例如每個比特不是0就是1。3個比特可以有8個不同的組合，因此3個比特可以傳送8個不同的信息。例如（0, 0, 0）、（0, 1, 0）……（1, 1, 1）。 其次，也可以說訊息就是用來測量不確定的熵（entropy）。不確定性或亂度愈高，訊息量愈大。
物理學家巴伯（Julian Barbour）認為這個意義下的訊息只是符號與機率，脫離它們所表徵的事物後，本身並無意義。所以向農的訊息理論只是關於形式符號的傳輸，並不滿足惠勒所需的訊息概念。日常語言中的訊息其實是事實內容，不是比特。另外，巴伯提到第3種訊息概念：內存的語意訊息。地質學有時間膠囊的概念，指化石、岩石等物。化石或岩層本身封存了過去的歷史記憶，地質學家可以「閱讀」其中的訊息。不過這些時間膠囊都是物體，不是比特。巴伯認為應該是「bit from it」而不是「it from bit」。
我認為惠勒的訊息概念有別於向農的概念。向農的訊息是被動的、消極的訊息，本身沒有內存意義，而要依賴有意識的觀察者賦予意義。惠勒的訊息是萬物之源，空間、時間、重力、電磁、粒子等等，都從訊息而來。如果訊息沒有內存意義，要靠行為者給予，那麼行為者才是萬物之源。這與「it from bit」大相逕庭。主動訊息是歷程，不是事物、狀態或性質。訊息不是被觀察的對象，非存在在意識之外，也非意識之內。它是產生這世界萬物及意識的基礎，是最根本的存在。既非物質，也非心靈，而是物理世界與心靈的源起。
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【新华社】记中科院高能物理研究所所长王贻芳：“粒子捕手”
2016-10-24
http://www.ihep.cas.cn/xwdt/cmsm/2016/201610/t20161024_4683505.html
▲9月30日,王贻芳在接受采访。新华每日电讯记者完颜文豪摄
中国有没有必要巨资建造大型对撞机?
王贻芳态度坚决:“科学的钱是科学的钱,民生是民生的钱,任何国家永远不可能拿科学的钱做民生,没有必要说要用科学的钱去挤占民生的钱”
如何向公众解释高能物理研究的应用价值?
王贻芳认为这是个两难的问题,说得通俗了,人家说你不严谨；说得严谨了,人家看不懂。“科学不可能通俗,但公众有权知道科学家‘在搞些什么名堂’”
新华每日电讯记者完颜文豪、黄海波
此时此刻,一万亿个中微子,正在穿过我们的身体,而我们一点都感觉不到。它还能“嗖”地一下穿过地球。
就像用砖盖房一样,所有的基本粒子,也像砖块一样构成了宇宙。这些砖共有12种,其中3种是中微子。
中微子伴随着宇宙从产生到演化的整个过程,成为构成我们物质世界最基本单元,也是物理学家王贻芳过去十几年潜心研究的方向。
在入选今年《自然》杂志“中国十大科技之星”之前,中科院院士、高能物理研究所所长王贻芳已经获得了足够多的荣誉:2012年,“十佳全国科技工作者”；2013年,美国物理学会潘诺夫斯基实验粒子物理学奖；2016年,“基础物理突破奖”……
尽管近几年国内高能物理研究在国际上声名鹊起,他还是觉得这次入选是《自然》杂志随机选出来的,“不觉得这样就真的选出了最好的或者最有希望的中国科学家,跟我一样的人还有很多。”
用偶然和运气解释个人成就
王贻芳办公室的墙上挂着画家黄永玉的国画作品《砸个正》:画中人鼻子尖尖,眯缝着眼睛,瘫坐在地上,双手撑地。一个大苹果刚好砸在他的脑袋上,脸蛋跟苹果一样红。
在科学发展史上,很多发现都源自偶然,“牛顿与苹果树”的故事经常被引用来说明这一现象。偶然也多次发生在王贻芳身上。
谈到自己的成长经历和科研成就时,这个说话严谨的科学家,却喜欢用偶然与运气来解释。
1984年,王贻芳从南京大学原子核物理专业毕业。恰好那年,诺贝尔物理奖获得者丁肇中到中国招收高能物理研究生。王贻芳被选中,成了丁肇中项目团队的一名学生。
这对王贻芳来说,“很大程度上是偶然的,他来选人这件事就很偶然,选了我也是偶然的。”丁肇中后来没有说起过选择王贻芳的理由,王贻芳更愿意把这归因于自己运气好。
这次偶然,成了王贻芳人生经历中一个重大的转折点,也是一次巨大机遇。其后11年里,他在丁肇中的指导下研究高能粒子,参加欧洲核子中心的L3实验。
2012年3月8日,王贻芳的团队在大亚湾国际实验中测到新的中微子振荡模式,该实验在这年底入选美国《科学》杂志评出的“2012十大科学进展”。
中科院高能物理研究所博士后赵洁对中微子研究做了这样的科普:中微子很难捕捉到,但它可以发生一定的反应,我们可以通过探测器,把反应产物转化成光信号,通过电子学能够读出光信号,看到这个东西。我们测到了最难测的最后唯一剩下的这个参数,这为下一代各种中微子实验,打开了一扇门。如果这个参数测不到,下一代的中微子实验是没办法进行的。
在多个国家同时“捕捉”中微子的激烈竞争中,王贻芳的团队领先了一步。这一次,这个科学史上偶然掉落的“苹果”砸中了王贻芳。
2016年,王贻芳作为大亚湾中微子项目的首席科学家获得“基础物理突破奖”,这也是获得该奖项的首位中国科学家。
不愿被贴上“科学狂人”的标签
曾有媒体在报道王贻芳的时候,用了“科学狂人”来形容他,他却不太乐意被贴上这个标签,“人是很复杂和多面的,用一个词概括不科学”。
尽管他习惯用偶然与运气来解释获得成功的原因,但在哈佛大学数学家丘成桐眼中,王贻芳最优秀的品质之一是坚持,“而且他往往都会成功”。
王贻芳也坦言自己是个不太容易放弃的人。无论是在中国要不要建设大型对撞机的国际争论中,还是“大型环形正负电子对撞机(CEPC)”项目因一票之差未能进入发改委的下一步评审,他对自己的这项计划都没有表达过动摇的想法。
在采访中,勤奋,是他唯一用来直接自我描述的词。这个自认为“勤奋程度超过绝大部分人、干活时间比研究所里年轻人都长”的科学家,多年坚持的作息表是:早上八点上班,下午六点半下班,晚上回家再工作3个小时。
中科院高能物理研究所实验物理中心副研究员温良剑,10年前曾是王贻芳的研究生,至今仍清晰地记得这位严厉的导师对他的要求,“他(王贻芳)在美国的时候一周工作70个小时,也没要求我同样勤奋,但至少要一周工作50个小时。”
作为中科院高能物理研究所所长的王贻芳,要在科研工作者和行政管理者两种角色间不停转换,每天要处理建设江门中微子实验、筹建CEPC、高能所行政工作三件事。
在同事曹国富印象中,王贻芳精力总是很旺盛,似乎都不怎么睡觉,“经常夜里一两点给王所长发邮件,他都秒回。第二天他照常早起。”
相比于在高能物理领域各种会议和专业争论中的活跃,同事和学生极少听他谈起私人事务。有媒体曾风趣地说,让他说说自己的故事,简直比获取实验数据还要困难。
他说在生活中没有什么爱好,稍有点空闲时间会陪陪家人或读点文史书籍。认识他10多年的学生温良剑,只知道他乒乓球打得还不错,那还是温良剑在一次集体出游中偶然发现的。
温良剑对王贻芳的最深印象是严厉。在科研上“犯错”时,往往会遭到王的狠批。“真的很难受,不是因为他说话凶,而是他能一针见血指出我的问题。”温良剑回忆。
很多人看来,物理学家是一群思维与行为异于常人的“疯子”,就像美剧《生活大爆炸》里的那四个科学怪人。王贻芳不赞同这种看法,他的圈子里大部分科学家都是普通人,“我自己也是”。
如果期望从他的成长经历中挖出某些异于常人的行为,恐怕多半会失望。
上世纪80年代,上大学选专业流行一句“学好数理化,走遍天下都不怕”。
1980年,王贻芳考到南京大学物理系,在他记忆中,“出于从众心理学了数理化,数学太抽象,化学不好玩,学物理是个极其自然的选择。”
1984年他跟随丁肇中赴欧洲核子研究中心深造,1992年获得意大利佛罗伦萨大学博士学位,其后又在美国麻省理工学院、斯坦福大学做科研工作。
2001年,38岁的王贻芳觉察到国内科研项目快速发展的机遇,于是选择来到中科院高能所工作。
“没有必要说要用科学的钱去挤占民生的钱”
对于未来几十年的中国高能物理发展,王贻芳有一个计划,他想建造一座周长50-100千米的环形粒子对撞机,超越欧洲核子中心周长27千米的大型强子对撞机(LHC)。
这项计划的第一步是在2020-2030年间建设环形正负电子对撞机(CEPC),造价约400亿元；第二步在2040-2050年间,建设超级质子对撞机,造价1000亿元。
减去国际贡献的30%,这项计划需要投入千亿元。高额的造价也引发了关于中国要不要建大型对撞机的争辩,诺贝尔物理学奖得主杨振宁、著名华裔数学家丘成桐也参与其中。
争辩的焦点集中在这项计划的高额造价上:对于中国这样一个发展中国家来说,建设超大对撞机不是燃眉之急,1000亿元的投入是不是应该先去解决民生问题。
谈到这个质疑时,王贻芳眉尖上翘,态度坚决:“科学的钱是科学的钱,民生是民生的钱,任何国家永远不可能拿科学的钱做民生,它们之间没有关系,没有必要说要用科学的钱去挤占民生的钱。”
他算了一笔账,10年时间建设环形正负电子对撞机,需要政府投入300亿元,建成后还能用10-20年,相当于20-30年里每年花费10-15亿元。我国的基础研究经费目前占研发经费的比重大约是5%,发达国家这个占比一般是15%,如果未来5年我国的这个比例增加到10%,基础研究经费还有巨大的增长空间(大约每年1000亿元人民币以上)。
“每年投入十几亿元,跟增加的1000亿元相比,钱不算多,并没有挤占任何人的钱。”
面对舆论的质疑,王贻芳觉得解释清楚是一件两难的事情。在他看来,学界争论对专业性要求很高,受过科学训练的人和没有受过科学训练的人在争论科学问题时,方式方法和语言上都不一样,“把一个非常专业的科学问题给普通大众解释清楚是不容易的”。同时,他也理解大众的关注,研究经费花的是纳税人的钱,他们也有权知道这些科学家们“整天在搞些什么名堂”。
“科学问题,说得通俗了,人家说你不严谨；说得严谨了,人家看不懂。科学家遇到的这个两难在全世界都一样。”王贻芳在不止一个场合表达过作为高能物理科学家的这种无奈。
在录制央视一档节目时,主持人问他:您的研究项目能不能尽量通俗易懂地讲给我们听一下?
王贻芳断然拒绝,“没可能,如果所有的科学,都能通俗易懂地讲出来,证明我们那么多年的研究就白费了,因为科学是严谨的。”
在节目中,有人好奇地问他,你研究的东西在日常生活中有什么用?王贻芳的回答也很直接:没什么用。
事实上,王贻芳所做的对撞机研究在医疗设备、材料结构、广播雷达、航空航天等领域意义重大。
速调管是对撞机加速器上的必备部件,在广播发射和军用雷达上也都要用到。目前大功率的速调管都靠进口,“一根3米长的管子600万元”。对撞机用的速调管功率最高、要求最严苛,如果王贻芳团队在建设对撞机时把这项技术攻克了,大型速调管就能实现国产。
对撞机建设中,也附加有一个同步辐射光源。它的能量、光强可以做到世界最高水平。这个辐射光源能做很多事情,比如测试航空飞机发动机的材料特性和缺陷,及其在运转中的状态。
和画家黄永玉私交甚好的王贻芳,办公室里还挂着一幅黄永玉的字:触类旁通。
这四个字源自他和黄永玉的一次对话。那天俩人谈起艺术跟科学之间的关系,“黄永玉说艺术和科学有很多共通的地方,都是需要创新的,要有创新性思维,要跟别人不一样。他就写了‘触类旁通’。”
“这是很通俗的四个字,很多人都知道,但真正有这个感受不容易。”王贻芳双手交叉,坦言自己也很难“捕捉”到“触类旁通”。
但他提到自己常有一种感觉:20个人在一起开会,每人都提出了新的想法,他能立刻判断这些想法中,哪些可行哪些不可行。结果证明他的判断往往基本正确。
这是王贻芳目前引以为傲的工作状态,或许也是他对“触类旁通”最好的解释。
在同事曹国富的印象中,科研中同一个事情,自己最多能看到未来一年,王贻芳可以看到它的未来10年。
（来源： 新华每日电讯8版 2016年10月24日）
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