要不要建大型對撞機?楊振寧:盛宴已過,王貽芳:正當其時

李大慶/科技日報微信公眾號

五一節前，諾貝爾獎獲得者、中科院院士楊振寧在國科大明德講堂演講後回答研究生提問時再一次表達了反對中國建造大型環形對撞機（CEPC）的態度。5月2日晚，CEPC的主要提出者和推動者、中科院院士、中科院高能物理所所長王貽芳對科技日報記者：我主張中國應該建造CEPC的態度沒有變。

針尖對麥芒。

左：楊振寧，右：王貽芳

楊王二院士2016年就為CEPC爭論過

CEPC計劃是中國高能物理學家於2012年提出的，旨在高能物理領域探索和理解希格斯粒子性質、宇宙早期演化、反物質丟失、尋找暗物質、真空穩定性等一系列未解的關鍵科學問題和尋找新的物理規律。

2016年，楊振寧通過媒體透露，他反對中國現在建造CEPC。他主要提出了7點理由。隨即，王貽芳針對楊振寧的7點理由，也通過媒體發表了逐條的反駁。

例如，楊振寧反對的第1條理由中提到：「建造大對撞機美國有痛苦的經驗。1989年美國開始建造當時世界最大對撞機，預算開始預估為30億美元，後來數次增加，達到80億美元，引起眾多反對聲音，以致1992年國會痛苦地終止了此計劃，白費了約30億美元。這項經驗使大家普遍認為造大對撞機是進無底洞。」

而王貽芳則認為：美國建世界最大對撞機（SSC）失敗的原因有很多，包括當時的政府赤字、與國際空間站爭奪經費、兩黨政治鬥爭、德克薩斯與其它地區的區域競爭，還有管理不善、預算錯誤、造價飆升、國際合作不夠等。「預算超支」絕不是SSC失敗的主要原因，而是有其特殊及偶然原因，主要是政治因素。

「對美國來說，SSC中途下馬是一個極為錯誤的決定，它使美國的高能物理研究失去了發現希格斯粒子的機會，失去了未來發展的基礎和機遇，失去了國際領導地位，到現在還沒有翻身。這個決定對美國的大科學研究產生了極為負面的影響，並使一代美國人失去了夢想的勇氣。當年美國科學界反對SSC的理由跟我們今天在中國聽到的有很多相似的地方。事實上SSC的終止並沒有讓任何科學家獲得經費的增加，當然SSC的啟動也沒有減少任何人的經費，很多當年反對的人後來也後悔了。」王貽芳強調，美國終止建造SSC之後，歐洲建造了大型強子對撞機（LHC），並獲得了極大的成功。雖有超支，但並不是太多。這說明大型加速器並不一定是「無底洞」，是可以成功的。

當然，楊振寧還提到了錢的問題，對於這項可能花費幾百億上千億人民幣的大科學工程，他說：中國GDP雖然已躍居世界第二，但中國仍然只是一個發展中國家，人均GDP還少於巴西、墨西哥或馬來西亞，還有數億農民與農民工，還有急待解決的環保問題，教育問題，醫藥健康問題等等。

對此，王貽芳當時也提出了自己的看法。他估算了中國的CEPC從2022年建設到2050年左右完工，大約需要1千億元左右的人民幣。

楊振寧「舌戰群儒」

反對中國建造高能加速器

楊振寧反對中國建造大型的高能加速器不是2016年才開始的。早在上世紀70年代，他就曾經反對過中國建造高能加速器。

2018年3月，楊振寧出版了《晨曦集》，公開披露了1972年夏天他從美國來華期間與中國科學家的一次座談會內容。那時，楊振寧還是一位美籍華人。有學者稱，在1972年7月4日下午的座談會上，楊振寧在與中國科學家座談時，「舌戰群儒」，激烈反對中國建造高能加速器。楊振寧認為進入上世紀70年代以後，世界高能物理的發展前景，並不在於高能加速器能量的增加，而在於物理觀念的突破。

在那次來華訪問期間，他與中國科學家多次座談，當被問到美國高能物理發展為何取得許多成績時，楊振寧特別指出，一是經費充足，二是人才眾多。

而處於文革中的中國科學事業，顯然缺乏楊振寧所說的這兩個條件。

CEPC《概念設計報告》誕生

1984年10月，中國開始建造北京正負電子對撞機。開啟了中國大科學工程建設的新時代。

北京正負電子對撞機探測器分總體（圖片來源：BEPC官網）

2007年10月，中國科學院高能物理所開始建造大亞灣中微子實驗工程，並於2012年3月宣布：在世界上發現了中微了第三種振蕩模式。王貽芳等科學家還因此而獲得2015年美國基礎物理學突破獎。

正是在這樣的背景下，中國科學家在2012年又提出了建造CEPC的建議。

2018年11月14日，兩卷本的CEPC《概念設計報告》在北京正式發布。這一報告闡述了加速器和探測器的可行性設計方案，以及該項目的科學意義。同時也詳細地評估了CEPC相對於歐洲大型強子對撞機在科學上的優勢。引人注目的是，《報告》吸納了全球高能物理學界多位科學家包括諾貝爾獎獲得者的意見，全球有上千位科學家參與了這項研究。國際未來加速器委員會和亞洲未來加速器委員會主席、墨爾本大學Geoffrey Taylor教授，2017年諾貝爾物理學獎獲得者、領導LIGO實驗發現引力波的加州理工大學教授Barry Barish等都對CEPC《概念設計報告》的完成表示了祝賀和稱讚。

CEPC機構委員會主席、北京大學教授高原寧表示: 「《概念設計報告》標誌著我們完成了整個項目的加速器、探測器和土木工程的基本設計。下一步將重點關注CEPC關鍵技術和原型機的研發。希望今後能得到政府的積極回應 。」

中歐兩個方案的競爭

就在中國CEPC完成《概念設計報告》兩個多月後，歐洲核子中心也公布了「未來環形對撞機」（FCC）的概念設計報告。中國科學家要建超大對撞機，歐洲科學家也想建超大對撞機。

如果仔細對比中歐兩個方案，可以發現，歐核的FCC與中國的CEPC大同小異：都是周長100公裡，技術路線都是先搞電子對撞而後升級到質子加速。當然，兩者的造價不一樣，中國的全部費用約為歐核費用的一半左右。

中歐兩個方案的建設時間表也很有意思。中國CEPC的一期工程是計劃到2030年完成，二期工程計劃2040年完成；而歐核的FCC一期工程計劃在2040年前後完成，二期計劃能在2050年代後期投入使用。前後相差大約都是10年。

技術路線大致相同，時間中國比歐核要早10年左右。正是在這個意義上，王貽芳等科學家認為，對中國高能物理研究來說，建設超大環形對撞機是一次重大機遇。「我們有10年的窗口期，有非常大的把握取得成功，可能改變世界高能物理研究的格局。如果錯過這個機遇，我們就只能繼續做拾遺補缺的工作了。」

王貽芳所說的拾遺補缺的工作，指的就是像北京正負電子對撞機所開展的研究工作。應該說，到目前為止，我們還沒有與其他國家和地區在最熱門和關鍵的大科學裝置上開展過直接競爭，我們更多地是在做填補空白和拾遺補缺的工作。這一次建超大對撞機可以說是中國科學家與國外科學家「迎頭競爭，正面挑戰」。

俯瞰北京正負電子對撞機（2009年攝）

當中國科學家完成CEPC的《概念設計報告》後，歐核也馬上跟進公布了他們的FCC《概念設計報告》。一般人可能會想：我發布報告要建世界最大的超大對撞機，你也發布要建，這於我不利。但中國科學家現在已經有了一顆強大的心臟：很好，歐核等於為中國的CEPC方案做了一次「免費的第三方論證」，證明我們中國的設計方案是正確的。

楊振寧反對中國建造超大對撞機，王貽芳認為中國應該建設超大對撞機。雙方各持己見。在此問題上，高能物理領域內的反對方人數不多，或說公開表態的人不多，但其代表人物是諾貝爾獎的獲得者；而支持者一方名氣雖不如楊振寧大，但中國高能物理領域許多人表示支持，國際高能物理領域也有不少人支持。

一場拉鋸戰還在進行。

本文來源：科技日報社-中國科技網 責任編輯：張祖韜_NT5054