楊振寧堅決反對！這是中國科技界的什麼項目？

新聞 05-15

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無論如何，中國都會將更多的資源投入在基礎科學研究工作當中，為人類探索世界的奧秘提供更多助力。

兩周前，楊振寧再次公開反對大型對撞機計劃，再次將這場爭論推上風口浪尖（圖來自新京報）

眼下，中國科技界一場將論戰進入了白熱化階段，絕大多數華人頂尖物理學家捲入其中。中國科學院計劃建設大型對撞機，投資逾360億人民幣。

當代物理學泰斗——楊振寧則堅決反對這一項目。各位學界大能密集發表文章或是接受採訪，一時眾說紛紜。是勞民傷財還是必要投入？是吸引人才還是為人作嫁？關於它的爭論將決定未來幾十年中國科技發展的走向。

科學家們翹首以待的「新玩具」

本周末，中科院高能物理研究所北京正負電子對撞機（BEPC）將向公眾開放，它佔地五萬多平方米，擁有202米直線加速器和240米環形加速器。這台對撞機始建於上世紀80年代，經過多次改造升級，至今仍然是全球最先進的大科學裝置之一。

不過高能所此時向公眾展示這套「鎮所之寶」，多少讓人產生「哭窮要錢」的聯想。由他們所主導的下一代大型環形正負電子對撞機（CEPC）已經完成了概念設計，進入了技術設計環節。這台計劃中的大科學裝置，計劃坐落於深圳和汕頭之間的深汕特別合作區，主體是一個周長達100公里的環形加速器，其對撞能量是北京正負電子對撞機的上百倍。很多人預計，這座新的對撞機建成後，可能會圍繞它發展出一座小城市，全世界最頂尖的高能物理學家都會聚集在這裡，藉助這台對撞機進行研究。

通俗地說，這台展示給公眾的對撞機，和新對撞機的差距，可能比汽車和小朋友手裡的遙控車之間的差距還大。這座大科學裝置將刷新中國基礎科學研究工作投資的紀錄，而很多這一項目的支持者則認為，這是中國物理學人的歷史使命，也是一個歷史性的「大便宜」。

「上帝粒子」帶給中國的歷史機遇

大型對撞機成了中國的「歷史使命」，要從歐洲上一代超級對撞機的發現說起。

1964年，英國物理學家彼得·希格斯預言了一種基本粒子的存在，這種粒子生成後會立即衰變，極難被觀測到。人們將這種預言中的粒子成為希格斯玻色子，踏上了尋找它的漫漫征程。正是因為這種粒子的存在對於人類而言太難以觸及，有人將其稱為「上帝粒子」。

2012年，一條來自歐洲核子研究中心（CERN）的新聞瞬間佔據了全世界媒體的頭條。科學家們藉助世界上最先進的大型強子對撞機（LHC），和最強大的超級計算機網路，終於通過無數次的實驗證實了希格斯玻色子的存在。因為「上帝粒子」的名頭過於響亮，此後幾年，國際上甚至出現了一大批以此次試驗為基礎的科幻題材影視劇與遊戲。

2012年，歐洲核子研究中心（CERN）終於證實了希格斯玻色子的存在，成為當年最轟動的科技新聞（圖來自中新網）

事實上，對撞機這類的大科學裝置，是有其特有的建設和運營規律的。由於投資巨大，因此國際上每一個對撞機項目都是各有專精，負責不同領域的研究工作，建設所需的資金和技術大多由所在國牽頭，世界各國分攤，產生的數據也由各國共享。

歐洲的LHC證實了希格斯玻色子的存在，暫時沒能給人類帶來什麼實用化的技術進步，但讓人類掌握了更高效率產生希格斯玻色子，並觀測它們的方法。然而，在高能物理學界的幾個「大玩家」中，歐洲、美國現有的對撞機都無法完成這個任務，現有對撞機的改擴建工作也已安排完成，無法「調頭」去尋找希格斯玻色子。

原先，國際高能物理學界將日本牽頭的國際直線對撞機（ILC）計劃視為LHC的「接班人」，但實驗中發現，ILC方案並非產生希格斯玻色子的最佳選擇。正在這時，中國科學院高能物理研究所站了出來，向全世界提出了一個野心勃勃的重大設想：由中國主導，建設下一代的大型環形正負電子對撞機（CEPC），用於對希格斯玻色子進行研究。

中科院提出的方案被認為是人類最高效的「希格斯玻色子」工廠，可以以最高效率「生產」這種神秘的基本粒子。由於中國提出的方案過於誘人，國際科學界對日本ILC方案的態度變得十分曖昧，這個理論上早該開工的項目，至今已經多次被推遲建設。

更多人在期待中國牽頭推動CEPC項目，這也被認為是中國高能物理學界一個難得的機遇。2018年下半年，中科院拿出了CEPC的《概念設計報告》，CEPC項目進入了技術設計環節。幾個月後，歐洲核子研究中心（CERN）發布了未來環形對撞機（FCC）的概念設計報告，其技術路線和科學目標被認為與CEPC高度一致，但預計的完工時間比中國的CEPC晚了10年。許多人認為，全世界只需要CEPC或FCC中的一個，顯然，中國在這個項目上領先歐洲一個身位。而無論是CEPC還是FCC，得出最後結論的時間都已經越來越近了。

加速器沒用，但我們有錢啊

高能物理學家們說起計劃中的對撞機，往往說得眉飛色舞，但對普通人而言，更關注的一直還是同一個問題：研究這個名字繞嘴希格斯玻色子，到底有什麼用？對此，不同的物理學家給出過解釋，歸納來歸納去，基本上只能落在6個字上：

不知道，想知道！

「用全人類的資源去滿足你們自己的好奇心，這跟公款嫖娼有什麼區別？」借故事中一位政客之口，中國科幻作家劉慈欣在其代表作《朝聞道》中，如此調侃探索基礎物理學前沿的科學家。

值得一提的是，故事中的科學家對此回復說：「我們一直這麼解釋自己的工作，直到今天終於有人相信這個說法了」。

建造大型對撞機、研究構成世界的基本粒子，除了滿足物理學家的好奇心，確實沒什麼實際成果——因為這是一項基礎科學研究。一個經常被提起的例子是，高斯等一批數學家發展了非歐幾里得幾何體系，但終其一生都沒有找到這種理論可以實際應用的地方。直到近百年後，這種「思維遊戲」才成為廣義相對論的核心基礎。

發現希格斯玻色子的歐洲大型強子對撞機（LHC），全壽命費用近100億美元（圖來自科技日報）

而現在的中國科學界，也確實有錢投入這些「沒用」的學問中。2018年，中國國務院印發了《國務院關於全面加強基礎科學研究的若干意見》，提出從建設一批國家重大科技基礎設施等方面入手，全面增加基礎科學研究的投入。文中沒有提及具體的投入數額，但如果按照科學界的呼籲，將中國基礎科學研究投入占科研總投入的比例提升至國際平均水平，每年因此增加的投入也在千億元人民幣這個量級。作為對比，計劃中的SEPC項目，十年的總投資，也「才」360億元人民幣左右。

物理學泰斗的一盆冷水

但哪怕是站在「基礎科學研究沒有用，但我們仍然應該大手筆向裡面投資」這個基礎上，仍然有很多人反對中國上馬SEPC項目。其中最著名的一位，就是物理學泰斗楊振寧。2016年，SEPC項目剛剛進入概念設計階段，楊振寧就發表了題為《中國今天不宜建造超大對撞機》的文章，與中科院高能物理所所長王貽芳、菲爾茨獎獲得者丘成桐等大家進行論戰。而在兩周之前，楊振寧再次在與國科大學生交流時重複了反對建設SEPC的立場。楊振寧用「盛宴已過」來形容高能物理學的前景，拉開了關於對撞機爭論的「決戰」序幕。

楊振寧認為，建造超大對撞機往往會遭遇工程超支的問題，最終建造支出或許會達到200億美元。在這一方向的巨額支出，必將大大擠壓其他基礎科學的經費。楊振寧還提到，中國的高能物理學研究底子還很薄，建造超大對撞機，其設計以及建成後的運轉與分析，必將由90%的非中國人來主導。如果因此能得到諾貝爾獎，獲獎者一定不是中國人。楊振寧的建議是，把錢用在其他更小、更容易出成果的方向，比如研究弦論等物理學理論、尋找新的加速器原理等。

而支持建設超大對撞機的陣營，則用和楊振寧幾乎相同的論據，提出了近乎相反的論點：超大對撞機落戶在中國，將導致數千位全球頂尖的物理學家聚集在中國，形成一個在國際上舉足輕重的科學城（這一數字參考了此前歐洲LHC項目尋找希格斯玻色子時，六千多位科學家齊聚歐洲核子研究中心的歷史）。

「幾千個智慧的頭腦匯聚於此，會『自動』產生很多重要的、超越物理領域的技術和學問。」SEPC項目的支持者丘成桐如是評價這個項目的意義。反對者認為，SEPC項目哪怕能產生諾貝爾獎級，也是發給某個用中國設備工作的外國人的。但在支持者的陣營看來，只需要投資建設加速器，就能「買」來一個匯聚全球最頂尖學者的研究機構，簡直是千年一遇的「打折促銷」。

對撞機的經濟賬

事實上，對撞機帶給人類的好處、更多地體現在建設過程中，先進技術大規模應用帶來的產業騰飛。科普作家袁嵐峰博士用當年中美兩國相繼建設電子對撞機的故事舉例：最初，建造對撞機需要的超導材料價格十分昂貴。美國費米實驗室的Tevatron對撞機項目投入建設後，成噸採購超導材料，促使其價格大幅下降。而超導磁鐵的成本降低，又使得核磁共振（MRI）得以實用化，出現在醫院的診室中。

無獨有偶，中國建設自己的對撞機時，也經歷了類似的情況：為了提供對撞機使用的超導磁鐵，中國也上馬了自己的超導磁鐵項目，技術向民間轉移後，雖然沒能直接帶來經濟收益，但也迫使外國公司大幅下調了MRI設備的進口價格，促進了核磁共振在中國醫療機構的普及。

從長遠來看，大科學裝置項目給社會帶來的好處往往是來自很「偏門」的地方。大科學裝置帶給人類最寶貴的禮物，來自於的80年代歐洲核子研究中心——當時他們為了完善內部的信息系統，分享來自大科學裝置的數據，找來了英國人蒂姆·博納斯·李。蒂姆的工作後來逐漸進化為互聯網的基礎，WWW協議。

中科院高能物理所所長王貽芳此前曾喊出「CEPC項目國產化率可以達到95%」的口號，這也意味著，不管這個項目最終能不能得到改變世界的偉大成果，都可以大大提高中國在大型計算機、通信、真空、超導、製冷等方面的產業發展水平。而不管這台對撞機能否真正取得突破性的科研進展，CEPC建成後，其「人類最強物理學科學裝置」的地位都是難以撼動的。試想，如果下一個十年，科幻故事的背景板不再是歐洲CERN，而是中國新的科學城，那對中國軟實力的提升，又會起到何種作用呢？