圖片來源：《三體》電視劇截圖

“對撞機居然是實景”“細節(jié)太用心”“被震撼了”近日，《三體》電視劇版熱播，劇中楊冬進行粒子實驗的良湘加速器，其龐大的裝置、硬科幻的布景引起了熱議。有媒體求證中國科學院高能物理研究所，劇中的場景正是在我國第一臺大科學裝置——北京正負電子對撞機（BEPC）國家實驗室取景。

(資料圖片)

有細心的網友發(fā)現，在片尾字幕處，制片方鳴謝的科學顧問中，有中國科學院高能物理研究所、國家納米中心、清華大學、復旦大學等科研機構，還有一大批教授學者的名字。這個龐大的科學顧問團隊，究竟給《三體》帶來了怎樣的支持？國內首個大科學裝置亮相電視劇，又有何意義？天目新聞專訪了其中一位科學顧問，粒子物理研究學者、中國科學院大學物理科學學院副教授劉倩。

硬科幻之美怎么做出來的？

細節(jié)精確到一個實驗信號

“細節(jié)拉滿”“誠意十足”，這是網友們對劇中一幕的高度評價。在《三體》電視劇中，粒子物理學家楊冬在BEPC加速器儲存環(huán)進行檢查，并在北京譜儀（BES）值班大廳進行取數，真實展示了這一大科學裝置的工作場景和工作流程。

圖片來源：中科院高能物理所

“這一細節(jié)處理的初衷是，我們希望做一些經得起推敲的硬科幻，用真實的科學裝置，通過鏡頭語言展現出科技之美。所以大家在劇中看到了一個非常漂亮的合成鏡頭，人站在大型機器前顯得很渺小，但又凌駕在整個對撞機之上，有一種萬物主宰的感覺，這種沖突與對比令人印象深刻。”劉倩說。

當初，三體的劇組找上劉倩，他立刻想到了中科院高能物理研究所的BEPC，建議對方去實地拍攝。北京正負電子對撞機BEPC及其實驗裝置北京譜儀BES是我國最大的基礎科學實驗研究設備之一。BEPC于1988年建成，是我國唯一的一臺高能粒子對撞機，它是科技自立自強的典范，也展現了我國的科研實力，堅定了科技創(chuàng)新的自信。

簡單來說，BEPC負責把正負電子加速到接近光速，讓電子以非常高的速度“奔跑”。那么這一幕該如何展現？在《三體》劇里，劉倩給了一個建議，通過CG動畫去展現這加速和對撞的過程。對撞會產生一系列新的末態(tài)產物，通過研究這些末態(tài)產物，科學家來研究亞原子尺度的物質結構，理解基本粒子間的相互作用。

從電視劇上看，還有一個特別用心的細節(jié)。楊冬在良湘加速器的實驗室值班，畫面上出現了粒子對撞實時事例顯示圖，這就是北京譜儀BES探測器上的觀測畫面。

圖片來源：《三體》電視劇截圖

“我們肉眼無法看見微觀粒子對撞，必須要用借助外部儀器去觀測。按照《三體》劇中的設定，楊冬所觀測的實驗結果必須很反常，而且可以快速出結果。為此，我們特意選擇了一個J/psi粒子輕子味道破缺的稀有物理衰變過程，利用模擬軟件生成了一系列粒子對撞的事例。”劉倩介紹。

在劇中，大家看到大屏幕上不停晃動的圖像，就是北京譜儀BES實時取數時會看到的探測器圖像。“粒子物理學家一眼就能看出來，這是末態(tài)為電子和繆子的輕子味道破缺物理過程。這在標準模型里是一個發(fā)生概率非常小的過程，但實驗卻觀測到了反常的巨大信號，意味著劇中的物理研究出現了問題。”劉倩說。

有趣的是，《三體》原著中并沒有這一細節(jié)，而劉倩填補了一塊物理上的“空缺”。“原著中沒有說楊冬具體在計算和研究什么物理過程，為了讓楊冬的行為更合理，我們必須要賦予一定的實際物理事實作為支撐。”

在劉慈欣的小說里，邏輯是自洽的，但為了讓它更貼近真實，所以劉倩精心挑選了一個在北京譜儀研究范疇內、但當前實驗數據中不太可能觀測到的反常結果的一個物理過程。“我們想盡可能把科幻電視劇做的扎實一點，才能經得起推敲。”事實上，BES于2022年年底發(fā)表了這一物理過程最新的測量結果，在約100億個J/psi粒子的衰變中并沒有發(fā)現任何信號的跡象。劇中表現的很大的信號與現實相比是個巨大的反常。

科學顧問工作也需要靠團隊的力量來完成。雖然沒有出現在《三體》片尾的顧問名單中，中國科學院大學呂曉睿、吳佳俊、孫雅文和郭奉坤四位老師，以及侯穎銳博士都對此做出了貢獻。

圖片來源：《三體》電視劇截圖

圖片來源：中科院高能物理所

從《三體》回到現實世界

粒子物理為何重要？

這次掀起的“三體熱”背后，也激發(fā)了大眾對基礎科學的好奇。《三體》中花了非常多的篇幅，介紹科學家對粒子物理和天體物理的研究，這兩個學科恰恰是人類在突破極限的兩大方向。

在劉倩看來，天體物理和粒子物理是相輔相成的存在。“我們是什么，我們從哪來，我們到哪去”，人類帶著對這三個問題的好奇心，驅使我們往內看，看到物質的內部結構和相互作用，同時驅使我們向外看，看天體的運動和宇宙的演化。

“粒子物理研究是人類實現突破性技術變革的原動力。三體中是這么寫的，現實生活中也確實是這樣，粒子物理作為一門基礎學科，它是一個科學創(chuàng)新的發(fā)動機。”劉倩介紹。

回到現實世界，粒子物理是當前科學的最前沿，也是技術的最前沿。粒子物理已取得了輝煌的成就，有1/3的諾貝爾獎與之有關，它也為其他學科，包括化學材料、生命醫(yī)學等領域提供基礎技術，但仍有很多基本問題等待解答。

可以說，BEPC的建立開啟了中國粒子物理研究的新篇章。時至今日，我國不僅在加速器物理方面取得了豐碩成果，在非加速器物理方面，如大亞灣中微子實驗，錦屏地下實驗室的PANDAX與CDEX項目，“慧眼”硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星，“悟空”號暗物質粒子探測衛(wèi)星，高海拔宇宙線觀測站等，同樣也取得了舉世矚目的物理成果。

而在技術應用層面，我國在粒子探測器研制的多個領域也達到了國際領先，如微結構氣體探測器MPGD達到國際先進水平，窄氣隙阻性板探測器RPC在多個國際大型實驗上得到應用等。目前粒子探測領域正在大力發(fā)展硅探測器，這一技術的研制成功必將推動一系列高新產業(yè)的發(fā)展。

“作為一名研究基礎學科的高校教師，我在科研實踐中深刻感受到培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的迫切性。只有創(chuàng)新的工作才能培養(yǎng)出創(chuàng)新性人才。在中國科學院大學與科學院各研究所的科教融合模式之下，我們得以將本科教學與科研實踐緊密結合來培養(yǎng)人才。”劉倩說。

值得一提的是，每年5月份高能物理研究所都會舉辦公眾開放日，高校的很多學生會去參觀大科學實驗裝置。“當時三體一播出來，看到熟悉的裝置，同學們都非常興奮。通過這種大IP影視化展現，他們換了一個角度審視學習工作環(huán)境，也能激發(fā)學習熱情。”劉倩表示。

雖然在上個世紀，中國缺席了粒子物理的大部分重要發(fā)現，但經過中國粒子物理科學家們的努力，已經將中國的粒子物理發(fā)展至前所未有的水平。隨著國力的發(fā)展，下一代的大科學裝置正在設計建設或預制研究中。“作為青年科研人員，我們也會接好這一基礎研究的接力棒，實現高水平科技的自立自強。”劉倩說。

標簽： 物理過程 物理研究所 中國科學院大學