超大對(duì)撞機(jī)，現(xiàn)在該建嗎？

一場罕見的、針鋒相對(duì)的辯論在科學(xué)界爆發(fā)。辯論焦點(diǎn)是“中國是否應(yīng)該建造超大對(duì)撞機(jī)”。支持方以華裔數(shù)學(xué)家丘成桐、中科院院士王貽芳為代表，反對(duì)方則有諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主楊振寧等。建造超大對(duì)撞機(jī)是對(duì)是錯(cuò)，或許需要幾十年甚至幾代人來證明。

最近，關(guān)于中國是否應(yīng)該建超大對(duì)撞機(jī)在科學(xué)界鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，并逐漸演變成公共話題。前有菲爾茲獎(jiǎng)獲得者、著名華裔數(shù)學(xué)家丘成桐表態(tài)支持中國建造超大對(duì)撞機(jī)，后有華人諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主楊振寧撰文《中國今天不宜建造超大對(duì)撞機(jī)》，又有中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳稱“建大型對(duì)撞機(jī)正當(dāng)其時(shí)”……

一時(shí)間，媒體、網(wǎng)友甚至普通民眾紛紛站隊(duì)，各抒己見。人們興奮于“親自參與重大科研項(xiàng)目的決斷”，也“堅(jiān)信真理越辯越明”，最重要的是“科學(xué)界大咖們毫不留情地開撕”是多少年都沒見過的場景。

宇宙大爆炸后，物質(zhì)世界是如何組成的？一系列猜想與理論是否正確？這是對(duì)撞機(jī)的使命。然而，這個(gè)工程可能花費(fèi)千億元，這還不算后期運(yùn)行的經(jīng)費(fèi)，以至于從它的科學(xué)意義、目標(biāo)、科技成果轉(zhuǎn)化等，到與其需要耗費(fèi)的資財(cái)、人力等是否相當(dāng)，成為辯者的靶點(diǎn)。

這場摻雜了基礎(chǔ)科學(xué)理論、工程建設(shè)等各種因素的辯論還在發(fā)酵。無論工程是否最終實(shí)施，辯論雙方究竟孰是孰非，或?qū)⑿枰獛资晟踔翈状藖碜C明。

目前的中國是不是下一代大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的合適選址？科學(xué)界對(duì)此尚有爭議。9月4日，楊振寧在《知識(shí)分子》發(fā)文，反對(duì)中國開始建造超大對(duì)撞機(jī)。次日，同在《知識(shí)分子》，王貽芳刊文回應(yīng)，反駁楊振寧的反對(duì)理由。

此前，丘成桐多次公開表示，支持中國建造超大對(duì)撞機(jī)，提出可以考慮將河北省秦皇島市山海關(guān)附近作為選址。8月29日，丘成桐在公眾號(hào)上再次針對(duì)超大對(duì)撞機(jī)發(fā)文，并表示對(duì)“楊振寧反對(duì)建造超大對(duì)撞機(jī)”一說存疑。此舉引來?xiàng)钫駥幵凇吨R(shí)分子》上發(fā)文。

早在2012年，在“上帝粒子”希格斯玻色子被歐洲核子研究組織（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)月后，王貽芳團(tuán)隊(duì)就提出了到本世紀(jì)30年代在中國建成對(duì)撞機(jī)的計(jì)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(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了CEPC-SPPC（正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)）的《初步概念設(shè)計(jì)報(bào)告》。

在規(guī)劃中，CEPC-SPPC項(xiàng)目將在50公里-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(jí)對(duì)撞機(jī)：正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和質(zhì)子對(duì)撞機(jī)。雖然正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的對(duì)撞能級(jí)將只有0.24TeV-0.35TeV，但它的存在可以為建造質(zhì)子對(duì)撞機(jī)削減大量成本。該質(zhì)子對(duì)撞機(jī)和LHC相似，都在環(huán)形通道內(nèi)使用質(zhì)子進(jìn)行對(duì)撞。但該對(duì)撞機(jī)的通道長度將是LHC的2倍至4倍，對(duì)撞能級(jí)可達(dá)70TeV-100TeV或100TeV-140TeV，遠(yuǎn)超LHC的14TeV。

對(duì)撞機(jī)的使命是弄清楚宇宙大爆炸后，物質(zhì)世界是如何組成的（圖/攝圖網(wǎng)）

在王貽芳看來，最近十年是中國建造超大對(duì)撞機(jī)的“窗口期”，“在下一個(gè)五年計(jì)劃開建超大對(duì)撞機(jī)，是我們在高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國際的一個(gè)難得的機(jī)遇。歐洲核子研究所的LHC正面臨能級(jí)觸頂?shù)睦Ь郑瑲W洲、美國和日本手頭都有項(xiàng)目，20年之內(nèi)很難騰出手來，我們的競爭環(huán)境相對(duì)較好?！?/p>

盡管如此，在爭論中國該不該建造超大對(duì)撞機(jī)時(shí)要回答的是：造價(jià)幾何、是利是弊、能否解決科學(xué)難題、值不值得這四個(gè)問題。

巨額的建造成本，成為包括楊振寧在內(nèi)的反對(duì)者的首要“攻擊點(diǎn)”。

楊振寧認(rèn)為，根據(jù)以往各國建造對(duì)撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，比如美國中止了項(xiàng)目，浪費(fèi)了30億美元;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）。

在反駁文中，王貽芳詳細(xì)地算了一筆賬，并表示“有成熟的估價(jià)、建造、管理經(jīng)驗(yàn)”。在王貽芳團(tuán)隊(duì)的規(guī)劃中，正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和質(zhì)子對(duì)撞機(jī)將先后建設(shè)。不包括土地、“七通一平”等，預(yù)計(jì)在2022年至2030年竣工的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程造價(jià)約400億元人民幣。質(zhì)子對(duì)撞機(jī)是否建設(shè)建立在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是否有新物理跡象的前提上，工程造價(jià)在1000億元人民幣以內(nèi)。其中，中國將承擔(dān)70%的費(fèi)用，即大約300億元人民幣（每年30億元）和700億元人民幣（每年70億元），但不包括未來的通貨膨脹。

王貽芳還強(qiáng)調(diào)，高能所在北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等超過億元的大型加速器及探測器工程中，“均按工期、指標(biāo)完成，實(shí)際造價(jià)與預(yù)算相比，連5%都沒超?！辈⒁?yàn)橘|(zhì)子對(duì)撞機(jī)的啟動(dòng)條件是正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)有所成績，王貽芳認(rèn)為這不會(huì)是無底洞。

巨額建設(shè)資金將如何籌得？據(jù)《自然》雜志報(bào)道，王貽芳的團(tuán)隊(duì)在去年得到科技部3500萬元人民幣的資助，用于大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目的開展，但在7月，發(fā)改委拒絕了該項(xiàng)目下一輪8億元人民幣的資助請(qǐng)求。在國際高能物理大會(huì)（ICHEP）上，王貽芳表示將專注于提高國際社會(huì)對(duì)該項(xiàng)目的興趣。

楊振寧認(rèn)為，對(duì)撞機(jī)的項(xiàng)目必將擠壓其他基礎(chǔ)科學(xué)的經(jīng)費(fèi)。

但王貽芳認(rèn)為，目前中國的基礎(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)國家的15%，這意味著基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)仍有大約每年1000億元人民幣以上的增長空間。

此外，王貽芳認(rèn)為，對(duì)撞機(jī)的項(xiàng)目會(huì)拉動(dòng)國內(nèi)科學(xué)儀器的發(fā)展，且和其他基礎(chǔ)科學(xué)并不矛盾。“事實(shí)上這個(gè)投入也沒有大大改變各領(lǐng)域的投資比例，從長期來看，是使各領(lǐng)域的比例與國際上基本一致。”

再者，楊振寧認(rèn)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(huì)對(duì)解決國內(nèi)的民生問題不利。

王貽芳表示無法認(rèn)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(jī)就是一個(gè)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(luò)經(jīng)濟(jì)更是無從談起。人類從WWW網(wǎng)頁中得到的收益，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此前對(duì)高能物理的全部投入?！?/p>

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

就超大對(duì)撞機(jī)而言，王貽芳認(rèn)為，它對(duì)中國科技帶來的裨益是多方面的，不僅可以讓相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)國際化，領(lǐng)先國際，還可以將頂尖的科學(xué)家和工程師引進(jìn)到中國，讓中國成為國際化的科學(xué)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，超大對(duì)撞機(jī)的造價(jià)（即使包括SPPC）并沒有超過20世紀(jì)80年代的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，也低于國際上的LEP、LHC、SSC、ILC等各類已完成的和計(jì)劃中的設(shè)施?！?/p>

在楊振寧看來，對(duì)撞機(jī)能否幫助物理學(xué)家找到猜想中的超對(duì)稱粒子仍未可知。他認(rèn)為，中國高能所成立以來的成果不明顯，并建議，相比超大對(duì)撞機(jī)，尋找新加速器原理和尋找美妙的幾何結(jié)構(gòu)是更為經(jīng)濟(jì)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(xué)家在通過對(duì)撞機(jī)來破解基礎(chǔ)物理難題這一路徑上打上問號(hào)。LHC已經(jīng)完成了尋找希格斯玻色子的任務(wù)，但之后一度沉寂，尚未在發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型外的新粒子上有新進(jìn)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(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)ATLAS和CMS的代表在美國芝加哥召開的國際高能物理大會(huì)上宣布，該跡象只是統(tǒng)計(jì)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(duì)于動(dòng)則幾十億、幾百億元人民幣的大科學(xué)裝置，項(xiàng)目對(duì)科學(xué)本身的效益是關(guān)鍵因素之一。

對(duì)此，王貽芳回應(yīng)，由于在希格斯粒子上，CEPC較LHC高10倍的測量精度，CEPC在確認(rèn)希格斯粒子的性質(zhì)、自耦和、是否與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言完全一致等上會(huì)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?！?/p>

對(duì)于CEPC能否成功建設(shè)，王貽芳在回應(yīng)文中表示了信心，并提到：“電子對(duì)撞機(jī)還沒有不成功的先例?！倍鴮?duì)于技術(shù)要求較高的質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC），王貽芳承認(rèn)：“未來第二階段質(zhì)子加速器的工作，我們目前確實(shí)經(jīng)驗(yàn)不足，需要努力?！蓖瑫r(shí)，他表示：“我們還有二十多年，可以實(shí)現(xiàn)‘完成工作與出資比例相當(dāng)這個(gè)最低目標(biāo)。以我們過去三十多年進(jìn)步的記錄來看，這個(gè)目標(biāo)是可以完成的。”

另一方面，在耗資巨大的CEPC能否成為一個(gè)“高壽”的科學(xué)裝置這一問題上，CERN國際關(guān)系部部長、物理學(xué)家魯?shù)细瘛の炙共┦勘硎玖藫?dān)憂：“如果真要建造一部富于前瞻性的、有潛質(zhì)的新機(jī)器，那么50公里的隧道長度會(huì)太短。粒子物理學(xué)研究50年的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，利用大型加速器，要想從一代升級(jí)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?！?/p>

魯?shù)细瘛の炙乖u(píng)論稱：“CEPC-SPPC項(xiàng)目本身非常有趣，從純科學(xué)的角度來看，它很值得去做。但從歐洲的角度來看，這個(gè)項(xiàng)目是用大量資金投入去研究一個(gè)范圍極為有限的科學(xué)問題。這就提出了金錢投入的科學(xué)價(jià)值的問題，也就是金錢投入在建設(shè)一個(gè)富于前瞻性、長期的科學(xué)未來方面的可能性問題?！保ū究C合）