從左至右依次為：王貽芳、楊振寧、丘成桐。

科學“大咖”們最近在爭論中國現(xiàn)在要不要建大型對撞機“這種超大超貴的機器”。爭論緣起一則文章：

9月5日，中科院高能物理研究所所長王貽芳發(fā)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，并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。

科學“大咖”們到底在爭論什么？

總的來說，就是在爭論一個問題：中國今天要不要開始建造超大對撞機？

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(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（1336億元人民幣）。

資料圖片：全球目前最大加速器強子對撞機LHC

此外，楊振寧表示，中國人均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)藥健康等問題。建造超大對撞機，費用奇大，效果難以預料，中國現(xiàn)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(guī)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400億元。第二步質(zhì)子對撞機（SPPC）階段，工程造價在1000億元以內(nèi)，時間是在2040——2050年左右。這里如果減去國際貢獻約30%，中國政府應該出資大約300億元（每年30億元）和700億元（每年70億元），但不包括未來的通貨膨脹。

王貽芳說，從占GDP的比例來看，大型對撞機的造價并沒有超過上世紀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：制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(jīng)費，而且未來希望用對撞機發(fā)現(xiàn)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(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。

王貽芳認為，現(xiàn)在預言對撞機會發(fā)現(xiàn)或不會發(fā)現(xiàn)猜想中的粒子，過于武斷，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(chǎn)品實現(xiàn)國產(chǎn)化并走到世界最前沿。

“此外，成立這樣的大型科研項目，也有利于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(yǎng)幾千名物質(zhì)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(fā)現(xiàn)“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(nèi)，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(jù)，希望用極大對撞機發(fā)現(xiàn)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，70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。”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(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。”

粒子對撞后形成新粒子的運動軌跡圖片，由歐洲核子研究中心于2011年12月13日發(fā)布。（圖片來源：新華社/美聯(lián)）

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方面實現(xiàn)國產(chǎn)化，并領先國際。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、電子線路與芯片。

哈佛大學教授丘成桐說，值得高興的是，這一項目在美、歐等國和地區(qū)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，還可以借助項目吸引大批世界頂尖科學家到中國交流工作，甚至扎根中國，這將對中國科學發(fā)展產(chǎn)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(zhì)子對撞階段，國內(nèi)外相關技術還需一段時間的發(fā)展，目前尚不具備。

中國與世界的對撞機發(fā)展怎么樣？

1、世界發(fā)展狀況怎樣？

據(jù)介紹，早在２０世紀５０年代，歐洲、美國和蘇聯(lián)的科學家提出了各自建造對撞機的計劃。１９６２年，世界上第一臺對撞機在意大利弗拉斯卡蒂實驗室建成。次年，美國和蘇聯(lián)也分別建成了正負電子對撞機。在這以后，對撞機隨粒子物理的發(fā)展需求，如雨后春筍出現(xiàn)在世界各大高能物理實驗室。

據(jù)介紹，歐洲核子研究中心的大型強子對撞機是世界上最大的粒子加速器，它位于日內(nèi)瓦附近、瑞士和法國交界地區(qū)地下１００米深處的環(huán)形隧道內(nèi)，隧道環(huán)的周長為２７千米。

中科院高能物理研究所副研究員、國家“青年千人計劃”入選者朱宏博說，目前，國際上正在運行的除了歐洲大型強子對撞機，還有美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機，中國科學院高能物理研究所的北京正負電子對撞機等。擬建的有日本的國際直線對撞機，歐洲核子研究中心的未來環(huán)形對撞機和緊湊型高能直線正負電子對撞機等。

2、中國的對撞機發(fā)展如何？

中國科學院物理研究所研究員曹則賢表示，中國目前在北京、合肥和上海三地有加速器，但只有北京的加速器作為正負電子對撞機使用，運行在十億電子伏特的能量水平上。如果有大型對撞機，可以在更高能量水平上從事粒子物理研究。

回顧我國對撞機的發(fā)展歷程，朱宏博說，上世紀七八十年代，經(jīng)李政道、潘諾夫斯基等建議，國內(nèi)科學家設計并充分論證，經(jīng)國家領導人批示，建造北京正負電子對撞機。

北京正負電子對撞機是世界八大高能加速器中心之一。１９８８年１０月１６日，兩束正負電子在北京西郊一個羽毛球拍狀的巨型機器里成功對撞，揭開了我國高能物理研究的新篇章。在穩(wěn)定、高效運行了１５年后，北京正負電子對撞機于２００３年圓滿完成了預定的科學使命。

北京正負電子對撞機重大改造工程于２００４年１月動工，耗資６。４億元，于２００９年５月成功通過驗收，性能比改造前提高了３０多倍，繼續(xù)保持了我國在國際高能物理研究上的優(yōu)勢。“在中國工業(yè)基礎薄弱的條件下，我們選擇了自主研發(fā)各類關鍵技術設備，最終使得改造工程對撞機部件的國產(chǎn)化率達到８５％。”朱宏博說。

什么是對撞機？為什么要建？

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(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)更多的新粒子或者粒子的新性質(zhì)，從而有望解答我們在物理學中遇到的困惑。

從概念來看，對撞機是在高能同步加速器基礎上發(fā)展起來的一種裝置，其主要作用是積累并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(tài)下進行對撞，以產(chǎn)生足夠高的相互作用反應率。

上世紀以來，人類對于物質(zhì)結構的認知已經(jīng)從分子、原子、原子核層次，逐步深入到更小的結構單位夸克和輕子。如何對這些愈加微小粒子進行研究，這活兒只能讓對撞機干。

“對撞機是人類探索微觀物質(zhì)世界的‘超強顯微鏡’。科學家要研究的粒子愈微小，選用的對撞機體積就要愈龐大、粒子加速的能級也越高?，F(xiàn)代大型加速器的周長可達數(shù)十千米，造價在幾十億到幾百億美元不等。”在國內(nèi)外大型對撞機工作多年的上海應用物理研究所所長趙振堂說。

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(zhuǎn)化成物質(zhì)。對撞機可以產(chǎn)生很高能量，將動能轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)的希格斯粒子，就因其是讓整個宇宙產(chǎn)生質(zhì)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(zhì)產(chǎn)生了重量”。

對撞機家族成員眾多。按照對撞粒子的種類分，可分為電子對撞機、質(zhì)子——質(zhì)子對撞機、電子-質(zhì)子對撞機和重離子對撞機等；按照對撞機的形狀分，可分為環(huán)形對撞機和直線對撞機。

歐洲強子對撞機 完成首階段質(zhì)子對撞

在科學家眼中，對撞機就像一個具有神奇法力的“大魔盒”。因為當粒子被加速到極高能量、進行對撞后，沒準兒就會產(chǎn)生地球上極為稀少的重要物理現(xiàn)象，通過捕捉、測量這些新現(xiàn)象，人類可以進一步發(fā)現(xiàn)自然世界的基本規(guī)律。

當然，對撞機并不是科學“大咖”們的專利品，它對社會經(jīng)濟民生以及人類科技發(fā)展也有巨大的推進作用。“比如從加速器技術發(fā)展出質(zhì)子治癌技術，提高癌癥治愈率。從加速器技術衍生出的散裂中子源、同步輻射光源等為材料、生物研究提供先進技術手段等；從對撞機實驗發(fā)展出的諸多精密探測器技術也在國土安全、航空航天、工業(yè)探測、醫(yī)療成像等領域得到廣泛應用。”朱宏博說。

到底值得不值得？

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?middot;沃斯（Rüdiger 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?middot;沃斯評論稱：“CEPC-SPPC（環(huán)形正負電子對撞機和超級質(zhì)子對撞機）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。”

說了這么多，無論建與不建，以上科學家個個都是著作等身、譽滿全球，他們大可見好就收、沽名釣譽。然而他們卻選擇放下身段，認認真真的辯論一番，如果這都不算科學家追求真理，這都不算是愛國敬業(yè)，還要怎么樣才是追求真理、愛國敬業(yè)呢？

在娛樂圈，一個出軌新聞動不動幾億閱讀量的時候，這些科學家的聲音就像一股清流。我們在這場爭論里，看到的恰恰是久違的赤子之心。要是能多幾位這樣的先生，中國科學研究何愁不崛起？

綜合整理自知識分子（ID：The-Intellectual）、網(wǎng)易新聞、每日經(jīng)濟新聞、新華視點、澎湃新聞（王盈穎）、新華社、參考消息、酷玩實驗室