超大對撞機到底是什麼？ 楊振寧為何要反對建造

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　　9月4日，「知識分子」公號刊發諾貝爾獎獲得者楊振寧博士的一篇文章《中國今天不宜建造超大對撞機》。然而一篇文章激起千層浪，丘成桐、王貽芳等大師級科學家也相繼發聲表達觀點。中國該不該建造大型對撞機的爭論也由學界討論逐步進入公眾視野。

　　9月5日，中科院高能物理研究所所長王貽芳發表文章《中國今天應該建造大型對撞機》，文中觀點、立場與楊振寧剛好相反，並對楊振寧提出不宜建造大型對撞機的七點理由一一進行了反駁。

　　每日經濟新聞記者聯了系中國科學院高能物理研究所，該所宣傳部門表示：

　　王貽芳與楊振寧有關爭議的話題，我們已經接到通知，不予回應。一切以王所長的文章為準。我們也支持王所長的觀點。

　　和「明星離婚」、「師徒反目」這些熱門話題相比，討論大型對撞機的門檻要高得多。可能不少讀者還需要從什麼是對撞機這樣的基礎概念入手。既然如此，我們不妨做一名理性的聽眾，聽一聽大師們對於這個話題的觀點和博弈。

　　大型對撞機是什麼，為什麼要建？

　　從概念來看，對撞機是在高能同步加速器基礎上發展起來的一種裝置，其主要作用是積累並加速相繼由前級加速器注入的兩束粒子流，到一定束流強度及一定能量時使其在相向運動狀態下進行對撞，以產生足夠高的相互作用反應率。

　　一位中國科技大學物理專業研究人員告訴每日經濟新聞記者，簡單地說，對撞機原理就是通過不斷的提升能量和撞擊次數，能夠發現更多的新粒子或者粒子的新性質，從而有望解答我們在物理學中遇到的困惑。

　　「此前，最大的大型強子對撞機（LHC）位於日內瓦附近的侏羅山地下。大型強子對撞機直到現在，也沒有發現任何超對稱粒子存在的跡象。有科學家認為，這可能仍然是LHC的設計局限造成的。或許新的粒子中絕大多數的質量都超出了LHC可探測的能標。那麼，一台更大、更強的強子對撞機，應該就能夠回答我們的困惑。這也是很多科學家對中國建設新的強子對撞機寄予期待的原因。」上述研究人員說道。

　　中國科學院大學物理科技學院副院長鄭陽解釋說，用對撞機把能量加到很高，將動能轉化成物質。對撞機可以產生很高能量，將動能轉化成各種各樣新奇的粒子。

　　鄭陽認為「此前歐洲大型對撞機上發現的希格斯粒子，就因其是讓整個宇宙產生質量的原因，而被稱作『上帝粒子』。本來宇宙空無一物，『上帝粒子』卻讓物質產生了重量」。

　　分歧一：大加速器造價都是「無底洞」嗎？

　　在此次雙方的爭論中，巨額的建造成本無疑成為各方關注的焦點。楊振寧認為：

　　根據以往各國建造對撞機的經驗，比如美國中止了項目，浪費了30億美元；歐洲核子研究組織（CERN）現運行的大型強子對撞機LHC耗資100億美元，對撞機的建造成本是無底洞。他預估，中科院高能所建議的超大對撞機預算將高於200億美元（1335億人民幣）。

　　此外，楊振寧表示，中國人均GDP少於巴西、墨西哥，有數億農民與農民工，還有急待解決的環保、教育、醫藥健康等問題。建造超大對撞機，費用奇大，效果難以預料，中國現階段更應關注民生問題。

　　王貽芳在次日的文章中回應，到底需要多少錢？我們規劃的大型對撞機項目（以周長為100公里算）分兩步走：第一步正負電子對撞機（CEPC）建設階段，約在2022-2030年間，工程造價（不包括土地、「七通一平」等）約400億人民幣。第二步質子對撞機（SPPC）階段，工程造價在1000億人民幣以內，時間是在2040-2050年左右。這裡如果減去國際貢獻約30%，中國政府應該出資大約300億人民幣（每年30億）和700億人民幣（每年70億），但不包括未來的通貨膨脹。

　　王貽芳說，從佔GDP的比例來看，大型對撞機的造價並沒有超過上世紀80年代的北京正負電子對撞機。王貽芳認為，在下一個五年計劃開建大型對撞機，是高能物理領域領先國際的一個難得機遇。

　　分歧二：製造大型對撞機能破解難題？

　　楊振寧表示，建造大型對撞機不僅會大幅度擠壓其它基礎科學的科研經費，而且未來希望用對撞機發現猜想中的粒子也是不會成功的。

　　王貽芳則表示，目前中國的基礎研究經費佔研發經費的比重僅5%，低於發達國家的15%，這意味著基礎研究經費仍有大約每年1000億人民幣以上的增長空間。

　　王貽芳認為，現在預言對撞機會發現或不會發現猜想中的粒子，過於武斷，也不是國際高能物理學界的主流意見。造大型對撞機可以使我國在相關技術領域領先國際，使一些重要產品實現國產化並走到世界最前沿。

　　「此外，成立這樣的大型科研項目，也有利於形成一個國際科學與技術中心引進吸收國外的智力資源，培養幾千名物質科學及相關技術的頂尖人才。」王貽芳反駁道。

　　楊振寧則表示，有些高能物理學家希望用超大對撞機發現「超對稱粒子」，但找超對稱粒子已有很多年了，完全落空。

　　「國際上許多物理學家，包括自己在內，都認為超對稱粒子的存在只是一個猜想，沒有任何實驗根據，希望用極大對撞機發現此猜想中的粒子更只是猜想加猜想」。楊振寧說道。

　　分歧三：高能物理研究有益人類生活嗎？

　　楊振寧認為，七十年來高能物理的大成就對人類生活沒有實在的好處，未來也很難預測這類科研成果是否會給人類生活帶來直接的影響和好處。「高能物理的突破之前沒有、今後也無法在短中期內給人類生活帶來益處，反而會對解決國內的民生問題不利。」楊振寧說道。

　　王貽芳表示無法認同高能物理與人類生活的脫節。「沒有高能物理，就沒有（或者推遲出現）觸摸屏，智能手機就是一個夢想；沒有高能物理，就沒有WWW網頁，大家就不能上網，網路經濟更是無從談起。人類從WWW網頁中得到的收益，已遠遠大於此前對高能物理的全部投入。」

　　王貽芳表示，第一階段300億人民幣的投入，至少使我們可以在一些技術方面實現國產化，並領先國際。分別是高性能超導高頻腔；高效率、大功率微波功率源；大型低溫制冷機以及高速、抗輻照硅探測器、電子線路與晶元。

　　哈佛大學教授丘成桐說道：「值得高興的是，這一項目在美、歐等國和地區獲得了廣泛的支持。「美國、歐洲的物理學家都對這個項目表示支持。伴隨該項目的推進，中國不但可以成為相關領域的領跑者，還可以藉助項目吸引大批世界頂尖科學家到中國交流工作，甚至紮根中國，這將對中國科學發展產生巨大而深遠的影響。」

　　丘成桐還表示，當前對第一階段CEPC的建設，中國有一定的基礎，也有信心能夠完成。而升級為質子對撞階段，國內外相關技術還需一段時間的發展，目前尚不具備。

文章來源：微信公眾號每日經濟新聞