每經(jīng)編輯 張懷水    

張懷水 

9月4日，“知識(shí)分子”公號(hào)刊發(fā)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧博士的一篇文章《中國(guó)今天不宜建造超大對(duì)撞機(jī)》。然而一篇文章激起千層浪，丘成桐、王貽芳等大師級(jí)科學(xué)家也相繼發(fā)聲表達(dá)觀點(diǎn)。中國(guó)該不該建造大型對(duì)撞機(jī)的爭(zhēng)論也由學(xué)界討論逐步進(jìn)入公眾視野。

9月5日，中科院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳發(fā)表文章《中國(guó)今天應(yīng)該建造大型對(duì)撞機(jī)》，文中觀點(diǎn)、立場(chǎng)與楊振寧剛好相反，并對(duì)楊振寧提出不宜建造大型對(duì)撞機(jī)的七點(diǎn)理由一一進(jìn)行了反駁。

每日經(jīng)濟(jì)新聞?dòng)浾呗?lián)了系中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所，該所宣傳部門(mén)表示：王貽芳與楊振寧有關(guān)爭(zhēng)議的話題，我們已經(jīng)接到通知，不予回應(yīng)。一切以王所長(zhǎng)的文章為準(zhǔn)。我們也支持王所長(zhǎng)的觀點(diǎn)。

和“明星離婚”、“師徒反目”這些熱門(mén)話題相比，討論大型對(duì)撞機(jī)的門(mén)檻要高得多?？赡懿簧僮x者還需要從什么是對(duì)撞機(jī)這樣的基礎(chǔ)概念入手。既然如此，我們不妨做一名理性的聽(tīng)眾，聽(tīng)一聽(tīng)大師們對(duì)于這個(gè)話題的觀點(diǎn)和博弈。

大型對(duì)撞機(jī)是什么，為什么要建？

從概念來(lái)看，對(duì)撞機(jī)是在高能同步加速器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種裝置，其主要作用是積累并加速相繼由前級(jí)加速器注入的兩束粒子流，到一定束流強(qiáng)度及一定能量時(shí)使其在相向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行對(duì)撞，以產(chǎn)生足夠高的相互作用反應(yīng)率。

一位中國(guó)科技大學(xué)物理專(zhuān)業(yè)研究人員告訴每日經(jīng)濟(jì)新聞?dòng)浾?，?jiǎn)單地說(shuō)，對(duì)撞機(jī)原理就是通過(guò)不斷的提升能量和撞擊次數(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)更多的新粒子或者粒子的新性質(zhì)，從而有望解答我們?cè)谖锢韺W(xué)中遇到的困惑。

“此前，最大的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）位于日內(nèi)瓦附近的侏羅山地下。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)直到現(xiàn)在，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何超對(duì)稱(chēng)粒子存在的跡象。有科學(xué)家認(rèn)為，這可能仍然是LHC的設(shè)計(jì)局限造成的。或許新的粒子中絕大多數(shù)的質(zhì)量都超出了LHC可探測(cè)的能標(biāo)。那么，一臺(tái)更大、更強(qiáng)的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，應(yīng)該就能夠回答我們的困惑。這也是很多科學(xué)家對(duì)中國(guó)建設(shè)新的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)寄予期待的原因。”上述研究人員說(shuō)道。

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)物理科技學(xué)院副院長(zhǎng)鄭陽(yáng)解釋說(shuō)，用對(duì)撞機(jī)把能量加到很高，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成物質(zhì)。對(duì)撞機(jī)可以產(chǎn)生很高能量，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成各種各樣新奇的粒子。

鄭陽(yáng)認(rèn)為“此前歐洲大型對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)的希格斯粒子，就因其是讓整個(gè)宇宙產(chǎn)生質(zhì)量的原因，而被稱(chēng)作‘上帝粒子’。本來(lái)宇宙空無(wú)一物，‘上帝粒子’卻讓物質(zhì)產(chǎn)生了重量”。

分歧一：大加速器造價(jià)都是“無(wú)底洞”嗎？

在此次雙方的爭(zhēng)論中，巨額的建造成本無(wú)疑成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)。楊振寧認(rèn)為：根據(jù)以往各國(guó)建造對(duì)撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，比如美國(guó)中止了項(xiàng)目，浪費(fèi)了30億美元；歐洲核子研究組織（CERN）現(xiàn)運(yùn)行的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC耗資100億美元，對(duì)撞機(jī)的建造成本是無(wú)底洞。他預(yù)估，中科院高能所建議的超大對(duì)撞機(jī)預(yù)算將高于200億美元（1335億元人民幣）。

此外，楊振寧表示，中國(guó)人均GDP少于巴西、墨西哥，有數(shù)億農(nóng)民與農(nóng)民工，還有急待解決的環(huán)保、教育、醫(yī)藥健康等問(wèn)題。建造超大對(duì)撞機(jī)，費(fèi)用奇大，效果難以預(yù)料，中國(guó)現(xiàn)階段更應(yīng)關(guān)注民生問(wèn)題。

王貽芳在次日的文章中回應(yīng)，到底需要多少錢(qián)？我們規(guī)劃的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目（以周長(zhǎng)為100公里算）分兩步走：第一步正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）建設(shè)階段，約在2022~2030年間，工程造價(jià)（不包括土地、“七通一平”等）約400億元。第二步質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC）階段，工程造價(jià)在1000億元以?xún)?nèi)，時(shí)間是在2040~2050年左右。這里如果減去國(guó)際貢獻(xiàn)約30%，中國(guó)政府應(yīng)該出資大約300億元（每年30億元）和700億元（每年70元），但不包括未來(lái)的通貨膨脹。

王貽芳說(shuō)，從占GDP的比例來(lái)看，大型對(duì)撞機(jī)的造價(jià)并沒(méi)有超過(guò)上世紀(jì)80年代的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。王貽芳認(rèn)為，在下一個(gè)五年計(jì)劃開(kāi)建大型對(duì)撞機(jī)，是高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)際的一個(gè)難得機(jī)遇。

分歧二：制造大型對(duì)撞機(jī)能破解難題？

楊振寧表示，建造大型對(duì)撞機(jī)不僅會(huì)大幅度擠壓其它基礎(chǔ)科學(xué)的科研經(jīng)費(fèi)，而且未來(lái)希望用對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)猜想中的粒子也是不會(huì)成功的。

王貽芳則表示，目前中國(guó)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)占研發(fā)經(jīng)費(fèi)的比重僅5%，低于發(fā)達(dá)國(guó)家的15%，這意味著基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)仍有大約每年1000億人民幣以上的增長(zhǎng)空間。

王貽芳認(rèn)為，現(xiàn)在預(yù)言對(duì)撞機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)或不會(huì)發(fā)現(xiàn)猜想中的粒子，過(guò)于武斷，也不是國(guó)際高能物理學(xué)界的主流意見(jiàn)。造大型對(duì)撞機(jī)可以使我國(guó)在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)際，使一些重要產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并走到世界最前沿。

“此外，成立這樣的大型科研項(xiàng)目，也有利于形成一個(gè)國(guó)際科學(xué)與技術(shù)中心引進(jìn)吸收國(guó)外的智力資源，培養(yǎng)幾千名物質(zhì)科學(xué)及相關(guān)技術(shù)的頂尖人才。”王貽芳反駁道。

楊振寧則表示，有些高能物理學(xué)家希望用超大對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)“超對(duì)稱(chēng)粒子”，但找超對(duì)稱(chēng)粒子已有很多年了，完全落空。

“國(guó)際上許多物理學(xué)家，包括自己在內(nèi)，都認(rèn)為超對(duì)稱(chēng)粒子的存在只是一個(gè)猜想，沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)根據(jù)，希望用極大對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)此猜想中的粒子更只是猜想加猜想”。楊振寧說(shuō)道。

分歧三：高能物理研究有益人類(lèi)生活嗎？

楊振寧認(rèn)為，70年來(lái)高能物理的大成就對(duì)人類(lèi)生活沒(méi)有實(shí)在的好處，未來(lái)也很難預(yù)測(cè)這類(lèi)科研成果是否會(huì)給人類(lèi)生活帶來(lái)直接的影響和好處。“高能物理的突破之前沒(méi)有、今后也無(wú)法在短中期內(nèi)給人類(lèi)生活帶來(lái)益處，反而會(huì)對(duì)解決國(guó)內(nèi)的民生問(wèn)題不利。”楊振寧說(shuō)道。

王貽芳表示無(wú)法認(rèn)同高能物理與人類(lèi)生活的脫節(jié)。“沒(méi)有高能物理，就沒(méi)有（或者推遲出現(xiàn)）觸摸屏，智能手機(jī)就是一個(gè)夢(mèng)想；沒(méi)有高能物理，就沒(méi)有WWW網(wǎng)頁(yè)，大家就不能上網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)更是無(wú)從談起。人類(lèi)從WWW網(wǎng)頁(yè)中得到的收益，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此前對(duì)高能物理的全部投入。”

王貽芳表示，第一階段300億元的投入，至少使我們可以在一些技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并領(lǐng)先國(guó)際。分別是高性能超導(dǎo)高頻腔；高效率、大功率微波功率源；大型低溫制冷機(jī)以及高速、抗輻照硅探測(cè)器、電子線路與芯片。

哈佛大學(xué)教授丘成桐說(shuō)道：“值得高興的是，這一項(xiàng)目在美、歐等國(guó)和地區(qū)獲得了廣泛的支持。“美國(guó)、歐洲的物理學(xué)家都對(duì)這個(gè)項(xiàng)目表示支持。伴隨該項(xiàng)目的推進(jìn)，中國(guó)不但可以成為相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，還可以借助項(xiàng)目吸引大批世界頂尖科學(xué)家到中國(guó)交流工作，甚至扎根中國(guó)，這將對(duì)中國(guó)科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。”

丘成桐還表示，當(dāng)前對(duì)第一階段CEPC的建設(shè)，中國(guó)有一定的基礎(chǔ)，也有信心能夠完成。而升級(jí)為質(zhì)子對(duì)撞階段，國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)還需一段時(shí)間的發(fā)展，目前尚不具備。