超大對撞機，現在該建嗎？

一場罕見的、針鋒相對的辯論在科學界爆發。辯論焦點是“中國是否應該建造超大對撞機”。支持方以華裔數學家丘成桐、中科院院士王貽芳為代表，反對方則有諾貝爾物理學獎得主楊振寧等。建造超大對撞機是對是錯，或許需要幾十年甚至幾代人來證明。

最近，關于中國是否應該建超大對撞機在科學界鬧得沸沸揚揚，并逐漸演變成公共話題。前有菲爾茲獎獲得者、著名華裔數學家丘成桐表態支持中國建造超大對撞機，后有華人諾貝爾物理學獎得主楊振寧撰文《中國今天不宜建造超大對撞機》，又有中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳稱“建大型對撞機正當其時”……

一時間，媒體、網友甚至普通民眾紛紛站隊，各抒己見。人們興奮于“親自參與重大科研項目的決斷”，也“堅信真理越辯越明”，最重要的是“科學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，物質世界是如何組成的？一系列猜想與理論是否正確？這是對撞機的使命。然而，這個工程可能花費千億元，這還不算后期運行的經費，以至于從它的科學意義、目標、科技成果轉化等，到與其需要耗費的資財、人力等是否相當，成為辯者的靶點。

這場摻雜了基礎科學理論、工程建設等各種因素的辯論還在發酵。無論工程是否最終實施，辯論雙方究竟孰是孰非，或將需要幾十年甚至幾代人來證明。

目前的中國是不是下一代大型強子對撞機的合適選址？科學界對此尚有爭議。9月4日，楊振寧在《知識分子》發文，反對中國開始建造超大對撞機。次日，同在《知識分子》，王貽芳刊文回應，反駁楊振寧的反對理由。

此前，丘成桐多次公開表示，支持中國建造超大對撞機，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超大對撞機發文，并表示對“楊振寧反對建造超大對撞機”一說存疑。此舉引來楊振寧在《知識分子》上發文。

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）大型強子對撞機LHC發現的幾個月后，王貽芳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，據王貽芳在反駁文中所提，中國為主的研究團隊已經完成了CEPC-SPPC（正負電子對撞機-質子對撞機）的《初步概念設計報告》。

在規劃中，CEPC-SPPC項目將在50公里-100公里長的地下環形通道內，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子對撞機。雖然正負電子對撞機的對撞能級將只有0.24TeV-0.35TeV，但它的存在可以為建造質子對撞機削減大量成本。該質子對撞機和LHC相似，都在環形通道內使用質子進行對撞。但該對撞機的通道長度將是LHC的2倍至4倍，對撞能級可達70TeV-100TeV或100TeV-140TeV，遠超LHC的14TeV。

對撞機的使命是弄清楚宇宙大爆炸后，物質世界是如何組成的（圖/攝圖網）

在王貽芳看來，最近十年是中國建造超大對撞機的“窗口期”，“在下一個五年計劃開建超大對撞機，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正面臨能級觸頂的困局，歐洲、美國和日本手頭都有項目，20年之內很難騰出手來，我們的競爭環境相對較好。”

盡管如此，在爭論中國該不該建造超大對撞機時要回答的是：造價幾何、是利是弊、能否解決科學難題、值不值得這四個問題。

巨額的建造成本，成為包括楊振寧在內的反對者的首要“攻擊點”。

楊振寧認為，根據以往各國建造對撞機的經驗，比如美國中止了項目，浪費了30億美元;CERN現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（1335億元人民幣）。

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、管理經驗”。在王貽芳團隊的規劃中，正負電子對撞機和質子對撞機將先后建設。不包括土地、“七通一平”等，預計在2022年至2030年竣工的正負電子對撞機工程造價約400億元人民幣。質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1000億元人民幣以內。其中，中國將承擔70%的費用，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。

王貽芳還強調，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%都沒超。”并因為質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《自然》雜志報道，王貽芳的團隊在去年得到科技部3500萬元人民幣的資助，用于大型強子對撞機項目的開展，但在7月，發改委拒絕了該項目下一輪8億元人民幣的資助請求。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。

楊振寧認為，對撞機的項目必將擠壓其他基礎科學的經費。

但王貽芳認為，目前中國的基礎研究經費占研發經費的比重僅5%，低于發達國家的15%，這意味著基礎研究經費仍有大約每年1000億元人民幣以上的增長空間。

此外，王貽芳認為，對撞機的項目會拉動國內科學儀器的發展，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。”

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給人類生活帶來益處，反而會對解決國內的民生問題不利。

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

值得一提的是，萬維網的創始人蒂姆·伯納斯·李正是為了打破信息孤島，解決歐洲原子核研究會的核物理學家數據互通的問題而開發了萬維網。

就超大對撞機而言，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，超大對撞機的造價（即使包括SPPC）并沒有超過20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。”

在楊振寧看來，對撞機能否幫助物理學家找到猜想中的超對稱粒子仍未可知。他認為，中國高能所成立以來的成果不明顯，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濟和符合總趨勢的研究方向。

LHC近期平淡的表現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，尚未在發現標準模型外的新粒子上有新進展。

去年12月，LHC疑似發現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，該跡象只是統計漲落，通過分析5倍于去年12月的數據，該跡象幾乎衰減至無。

對于動則幾十億、幾百億元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，王貽芳回應，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、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是否發現新物理，CEPC都是需要的，這是粒子物理發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子對撞機（SPPC），王貽芳承認：“未來第二階段質子加速器的工作，我們目前確實經驗不足，需要努力。”同時，他表示：“我們還有二十多年，可以實現‘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。”

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，CERN國際關系部部長、物理學家魯迪格·沃斯博士表示了擔憂：“如果真要建造一部富于前瞻性的、有潛質的新機器，那么50公里的隧道長度會太短。粒子物理學研究50年的經驗已經表明，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現，你通常需要增加10倍的能量。”

魯迪格·沃斯評論稱：“CEPC-SPPC項目本身非常有趣，從純科學的角度來看，它很值得去做。但從歐洲的角度來看，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。”（本刊綜合）