楊振寧反對中國花千億建大對撞機 中科院所長駁斥

　　王貽芳、楊振寧、丘成桐。（從左至右）

　　原標題：中國該不該斥資數(shù)百億元建造大型對撞機，得回答這四個問題

　　目前的中國是不是下一代大型強子對撞機的合適選址？可見的是，科學界對此尚有爭議。9月4日，著名物理學家楊振寧在《知識分子》發(fā)文，反對中國開始建造大型對撞機。次日，同在《知識分子》，中國科學院高能物理研究所所長王貽芳刊文回應，一一反駁楊振寧的反對理由。

　　此前，菲爾茲獎獲得者、著名華裔數(shù)學家丘成桐多次公開表示，支持中國建造大型對撞機，提出可以考慮將河北省秦皇島市山海關附近作為選址。8月29日，丘成桐在公眾號上再次針對大型對撞機發(fā)文，并表示對“楊振寧反對建造大型對撞機”一說存疑。此舉引來楊振寧在《知識分子》上發(fā)文。

　　而早在2012年，在“上帝粒子”希格斯玻色子（Higgs boson）被歐洲核子研究組織（CERN）大型強子對撞機LHC發(fā)現(xiàn)的幾個月后，王貽芳的團隊就提出了到本世紀30年代在中國建成對撞機的計劃。在這之后，據(jù)王貽芳在反駁文中所提，中國為主的研究團隊已經(jīng)完成了CEPC-SPPC（正負電子對撞機-質(zhì)子對撞機）的《初步概念設計報告》。

　　在規(guī)劃中，CEPC-SPPC項目將在50-100公里長的地下環(huán)形通道內(nèi)，利用相同的隧道，建造兩座超級對撞機：正負電子對撞機和質(zhì)子對撞機。雖然正負電子對撞機的對撞能級將只有0.24-0.35TeV，但它的存在可以為建造質(zhì)子對撞機削減大量成本。該質(zhì)子對撞機和LHC相似，都在環(huán)形通道內(nèi)使用質(zhì)子進行對撞。但該對撞機的通道長度將是LHC的2-4倍，對撞能級可達70-100TeV或100-140TeV，遠超LHC的14TeV。

　　目前，不僅是中國有研究團隊提出建造大型對撞機的規(guī)劃，日本也有意建造國際直線對撞機（ILC）。據(jù)報道，日本文部科學�。∕EXT）被期望在今年，就日本是否會建造ILC作出表態(tài)。如通過，ILC將在2030年左右建成，投入實驗。但目前，出于對高成本的顧慮，日本還想旁觀，看在2018年年底前，LHC是否會在第一次最大能量（14TeV）運行周期內(nèi)，有重大發(fā)現(xiàn)。此外，主持LHC的歐洲核子研究組織也在考慮建立新一代超導磁體，將LHC的能級極限從14TeV提升至20TeV，抑或是另建一座“超級LHC”。

　　在王貽芳看來，最近十年是中國建造大型對撞機的“窗口期”，“在下一個五年計劃開建大型對撞機，是我們在高能物理領域領先國際的一個難得的機遇。”歐洲核子研究所的LHC正面臨能級觸頂?shù)睦Ь�，“歐洲、美國和日本手頭都有項目，20年之內(nèi)很難騰出手來，我們的競爭環(huán)境相對較好”。

　　盡管如此，在爭論中國該不該建造大型對撞機時，要回答的是：造價幾何？是利是弊？能解決科學難題嗎？值不值得？這四個問題。

　　造價幾何？

　　在此次楊振寧和王貽芳關于大型對撞機的公開討論中，巨額的建造成本被擺放在爭議的顯眼位置。

　　楊振寧認為，根據(jù)以往各國建造對撞機的經(jīng)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(xiàn)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于200億美元（1335億人民幣）。

　　在反駁文中，王貽芳詳細地算了一筆賬，并表示“有成熟的估價、建造、管理經(jīng)驗”。在王貽芳團隊的規(guī)劃中，正負電子對撞機和質(zhì)子對撞機將先后建設。不包括土地、“七通一平”等，預計在2022-2030年竣工的正負電子對撞機工程造價約400億人民幣。質(zhì)子對撞機是否建設建立在正負電子對撞機是否有新物理跡象的前提上，工程造價在1000億人民幣以內(nèi)。其中，中國將承擔70%的費用，即大約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。

　　王貽芳還強調(diào)，高能所在北京正負電子對撞機等超過億元的大型加速器及探測器工程中，“均按工期、指標完成，實際造價與預算相比，連5%都沒有超�！辈⒁驗橘|(zhì)子對撞機的啟動條件是正負電子對撞機有所成績，王貽芳認為這不會是無底洞。

　　巨額建設資金將如何籌得？據(jù)《自然》雜志報道，王貽芳的團隊在去年得到科技部3500萬人民幣的資助，用于大型強子對撞機項目的開展，但在7月，發(fā)改委拒絕了該項目下一輪8億人民幣的資助請求。在國際高能物理大會（ICHEP）上，王貽芳表示將專注于提高國際社會對該項目的興趣。

　　是利是弊？

　　楊振寧認為，對撞機的項目必將擠壓其他基礎科學的經(jīng)費。

　　但王貽芳認為，目前中國的基礎研究經(jīng)費占研發(fā)經(jīng)費的比重僅5%，低于發(fā)達國家的15%，這意味著基礎研究經(jīng)費仍有大約每年1000億人民幣以上的增長空間。

　　此外，王貽芳認為，對撞機的項目會拉動國內(nèi)科學儀器的發(fā)展，且和其他基礎科學并不矛盾，“事實上這個投入也沒有大大改變各領域的投資比例，從長期來看，是使各領域的比例與國際上基本一致（目前國內(nèi)粒子物理、核物理比例嚴重偏低是一個事實）�！�

　　再者，楊振寧認為，高能物理的突破之前沒有、今后也無法在短中期內(nèi)給人類生活帶來益處，反而會對解決國內(nèi)的民生問題不利。

　　王貽芳表示無法認同高能物理與人類生活的脫節(jié)，“沒有高能物理，就沒有（或者推遲出現(xiàn)）觸摸屏，智能手機就是一個夢想；沒有高能物理，就沒有WWW網(wǎng)頁，大家就不能上網(wǎng)，網(wǎng)絡經(jīng)濟更是無從談起。人類從WWW網(wǎng)頁中得到的收益，已遠遠大于此前對高能物理的全部投入�！�

　　值得一提的是，萬維網(wǎng)的創(chuàng)始人蒂姆·伯納斯·李（Tim Berners-Lee）正是為了打破信息孤島，解決歐洲原子核研究會的核物理學家數(shù)據(jù)互通的問題，而開發(fā)了萬維網(wǎng)。

　　就大型對撞機而言，王貽芳認為，它對中國科技帶來的裨益是多方面的，不僅可以讓相關技術實現(xiàn)國際化，領先國際，還可以將頂尖的科學家和工程師引進到中國，讓中國成為國際化的科學中心。在他看來，這和民生問題一樣，是中國亟待解決的問題，不可偏廢。他還提醒，“從占GDP的比例來看，大型對撞機的造價（即使包括SPPC）并沒有超過上世紀80年代的北京正負電子對撞機，也低于國際上的LEP、LHC、SSC、ILC等各類已完成的和計劃中的設施�！�

　　能破解科學難題嗎？

　　在楊振寧看來，對撞機是否能幫助物理學家找到猜想中的超對稱粒子仍未知。他認為，中國高能所成立以來，成果不明顯，并建議，相比超大對撞機，尋找新加速器原理和尋找美妙的幾何結構是更為經(jīng)濟和符合總趨勢的研究方向。

　　LHC近期平淡的表現(xiàn)讓有些科學家在通過對撞機來破解基礎物理難題這一路徑上打上問號。LHC已經(jīng)完成了尋找希格斯玻色子的任務，但之后一度沉寂，尚未在發(fā)現(xiàn)標準模型外的新粒子上有新進展。

　　去年12月，LHC疑似發(fā)現(xiàn)比希格斯玻色子更重的粒子的跡象，但今年8月5日，來自LHC的兩個獨立實驗——ATLAS和CMS的代表在美國芝加哥召開的國際高能物理大會上宣布，該跡象只是統(tǒng)計漲落，通過分析5倍于去年12月的數(shù)據(jù)，該跡象幾乎衰減至無。

　　對于動則幾十億、幾百億人民幣的大科學裝置，項目對科學本身的效益是關鍵因素之一。

　　對此，王貽芳的回應認為，由于在希格斯粒子上，CEPC較LHC高10倍的測量精度，CEPC在確認希格斯粒子的性質(zhì)、自耦和、是否與標準模型預言完全一致等上會有所突破，“無論LHC是否發(fā)現(xiàn)新物理，CEPC都是需要的，這是粒子物理發(fā)展中跳不過去的一步�！�

　　對于CEPC能否成功建設，王貽芳在回應文中表示了信心，并提到：“電子對撞機還沒有不成功的先例。”而對于技術要求較高的質(zhì)子對撞機（SPPC），王貽芳承認，“未來第二階段質(zhì)子加速器的工作，我們目前確實經(jīng)驗不足，需要努力。”同時，他表示：“我們還有二十多年，可以實現(xiàn)‘完成工作與出資比例相當’這個最低目標。以我們過去三十多年進步的記錄來看，這個目標是可以完成的�！�

　　值不值得？

　　另一方面，在耗資巨大的CEPC能否成為一個“高壽”的科學裝置這一問題上，歐洲核子研究組織國際關系部部長、物理學家魯?shù)细瘛の炙梗≧diger Voss）博士在去年接受澎湃新聞專訪時，表示了擔憂，“如果真要建造一部富于前瞻性的、有潛質(zhì)的新機器，那么50公里的隧道長度會太短。粒子物理學研究50年的經(jīng)驗已經(jīng)表明，利用大型加速器，要想從一代升級到下一代，要想真正有可能做出重要的新發(fā)現(xiàn)，你通常需要增加10倍的能量。”

　　魯?shù)细瘛の炙乖u論稱：“（CEPC-SPPC）本身是一個非常有趣的項目，從純科學的角度來看，它很值得去做。這一點毫無疑問。從歐洲的角度來看，擔心在于，這個項目是用大量資金投入去研究一個范圍極為有限的科學問題。這就提出了金錢投入的科學價值的問題，也就是金錢投入在建設一個富于前瞻性、長期的科學未來方面的可能性問題。”