中國(guó)是否該建超大對(duì)撞機(jī)？科學(xué)人物公開辯論 真理越辯越明

　　近日，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家楊振寧在微信公眾號(hào)上發(fā)表文章，反對(duì)“中國(guó)今天建造超大對(duì)撞機(jī)”。中國(guó)現(xiàn)在是否該建造超大對(duì)撞機(jī)?丘成桐、楊振寧、中科院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳等大師級(jí)科學(xué)家近日相繼“發(fā)聲”論戰(zhàn)，成為輿論熱點(diǎn)。在這場(chǎng)論戰(zhàn)中，普通公眾不僅得以一窺科學(xué)前沿的最新進(jìn)展，還借助網(wǎng)絡(luò)直接參與討論，這一現(xiàn)象本身就反映出科技的進(jìn)步。

　　典型觀點(diǎn)

　　丘成桐：五十年來(lái)歐美的高能對(duì)撞機(jī)每一次得出來(lái)的重要成果，都能震撼人心。

　　楊振寧：用超大對(duì)撞機(jī)來(lái)找到超對(duì)稱粒子，只是一部分高能物理學(xué)家的一個(gè)猜想。

　　王貽芳：一個(gè)五年計(jì)劃開建大型對(duì)撞機(jī)，是高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)際的一個(gè)難得機(jī)遇。

　　論戰(zhàn)焦點(diǎn)集中在兩個(gè)方面

　　這場(chǎng)論戰(zhàn)可以大體歸納為兩方面。

　　交鋒1 建超大對(duì)撞機(jī)花多少錢?

　　楊振寧在文中稱，建造超大對(duì)撞機(jī)預(yù)算不可能少于200億美元，高能所倡議在中國(guó)建造超大對(duì)撞機(jī)，費(fèi)用由許多國(guó)家分?jǐn)?，“可是其中中?guó)的份額必極可觀”。他還在文中回顧了美國(guó)建造大對(duì)撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn)： 1989年美國(guó)開始建造當(dāng)時(shí)世界最大對(duì)撞機(jī)，預(yù)算開始預(yù)估為30億美元，后來(lái)數(shù)次增加，達(dá)到80億美元，引起眾多反對(duì)聲音，以致1992年國(guó)會(huì)痛苦地終止了此計(jì)劃，白費(fèi)了約30億美元。這使大家普遍認(rèn)為造大對(duì)撞機(jī)是無(wú)底洞。

　　對(duì)于到底需要花多少錢，王貽芳回應(yīng)稱，規(guī)劃的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目將分兩步走：第一步正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)建設(shè)階段(2022-2030年)，工程造價(jià)約400億人民幣;第二步質(zhì)子對(duì)撞機(jī)階段(2040年至2050年)，工程造價(jià)在1000億人民幣以內(nèi)。如果減去國(guó)際貢獻(xiàn)約30%，中國(guó)政府兩個(gè)階段分別出資大約300億人民幣(每年30億)和700億人民幣(每年70億)。

　　楊振寧在文中稱，中國(guó)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(wèn)題。建造超大對(duì)撞機(jī)，費(fèi)用奇大，對(duì)解決這些問(wèn)題不利。

　　王貽芳說(shuō)，從占GDP的比例來(lái)看，大型對(duì)撞機(jī)的造價(jià)并沒(méi)有超過(guò)上世紀(jì)80年代的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。王貽芳認(rèn)為，在下一個(gè)五年計(jì)劃開建大型對(duì)撞機(jī)，是高能物理領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)際的一個(gè)難得機(jī)遇。

　　交鋒2 超大對(duì)撞機(jī)科研價(jià)值如何?

　　楊振寧說(shuō)，有些高能物理學(xué)家希望用超大對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)“超對(duì)稱粒子”，但找超對(duì)稱粒子已有很多年了，完全落空。楊振寧說(shuō)，多數(shù)物理學(xué)家，包括他自己，都認(rèn)為超對(duì)稱粒子的存在只是一個(gè)猜想，沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)根據(jù)，“希望用極大對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)此猜想中的粒子更只是猜想加猜想”。

　　王貽芳認(rèn)為，現(xiàn)在預(yù)言對(duì)撞機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)或不會(huì)發(fā)現(xiàn)猜想中的粒子，過(guò)于武斷，也不是國(guó)際高能物理學(xué)界的主流意見(jiàn)。造大型對(duì)撞機(jī)可以使我國(guó)在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先國(guó)際，使一些重要產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并走到世界最前沿，并形成一個(gè)國(guó)際科學(xué)與技術(shù)中心引進(jìn)吸收國(guó)外的智力資源，可以培養(yǎng)幾千名物質(zhì)科學(xué)及相關(guān)技術(shù)的頂尖人才。

　　對(duì)于楊振寧提出的，“超大對(duì)撞機(jī)90%的工作將由非中國(guó)人來(lái)主導(dǎo)，諾貝爾獎(jiǎng)也不會(huì)是中國(guó)人”，王貽芳表示，將來(lái)超大對(duì)撞機(jī)70%的工作將由中國(guó)人來(lái)主導(dǎo)完成，至少會(huì)與中國(guó)的出資比例一致。

　　國(guó)際知名數(shù)學(xué)家丘成桐也表示，大對(duì)撞機(jī)的吸引力，勝過(guò)目前中國(guó)招徠海外人才的計(jì)劃。他認(rèn)為，一方面中國(guó)的青少年更可能受到感召加入科學(xué)事業(yè)，一方面也會(huì)有國(guó)外科學(xué)家全職來(lái)華工作。他表示：“楊先生(楊振寧)反對(duì)高能物理須要有更進(jìn)一步的發(fā)展，使人費(fèi)解!這更不是華爾街一般的商人能夠理解的事情。”

　　中國(guó)對(duì)撞機(jī)是什么水平?

　　昨日，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)物理科技學(xué)院副院長(zhǎng)鄭陽(yáng)恒解釋說(shuō)，愛(ài)因斯坦曾以e=mc2的公式揭示物質(zhì)質(zhì)量與能量的關(guān)系，而對(duì)撞機(jī)則是將能量轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的過(guò)程，其反面則是將物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量的過(guò)程，典型應(yīng)用就是原子彈、氫彈的爆炸。

　　“用對(duì)撞機(jī)把能量加到很高，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成物質(zhì)”，他說(shuō)，對(duì)撞機(jī)可以產(chǎn)生很高能量，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成各種各樣新奇的粒子。

　　此前歐洲大型對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)的希格斯粒子，就因其是讓整個(gè)宇宙產(chǎn)生質(zhì)量的原因，而被稱作“上帝粒子”，“本來(lái)宇宙空無(wú)一物，‘上帝粒子’卻讓物質(zhì)產(chǎn)生了重量”。

　　鄭陽(yáng)恒說(shuō)，目前中科院高能所在北京擁有一臺(tái)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，是基于電子及其反粒子，也就是正電子，在對(duì)撞機(jī)上把兩個(gè)粒子能量加得比較高，發(fā)生碰撞而進(jìn)行研究。

　　“是比歐洲大型對(duì)撞機(jī)更加干凈的方式”，他說(shuō)，歐洲的大型對(duì)撞機(jī)本體噪聲較大，而中國(guó)的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)則較為干凈，且研究成果已經(jīng)得到國(guó)際認(rèn)可，并經(jīng)常與國(guó)際物理學(xué)家進(jìn)行交流。

　　他認(rèn)為，中國(guó)下一步的對(duì)撞機(jī)的發(fā)展方向，是要將能量對(duì)撞提高大約100倍，“目前還沒(méi)有，但是科技實(shí)力完全具備”，裝備大約需要耗資300億元人民幣。

　　參與爭(zhēng)論反映出時(shí)代進(jìn)步

　　對(duì)普通公眾來(lái)說(shuō)，該不該建超大對(duì)撞機(jī)這個(gè)話題似乎太過(guò)高深。但實(shí)際上，能見(jiàn)證這種級(jí)別的科學(xué)爭(zhēng)論，并在網(wǎng)上發(fā)言“摻和”，本身就反映時(shí)代的進(jìn)步。

　　首先，科技發(fā)展讓我們有幸見(jiàn)證和參與科學(xué)最前沿的爭(zhēng)論。上世紀(jì)，愛(ài)因斯坦與玻爾關(guān)于量子力學(xué)爭(zhēng)論的科學(xué)意義和影響力更大，但當(dāng)時(shí)的普通民眾有幾個(gè)知曉?互聯(lián)網(wǎng)和新媒體的發(fā)展，讓今天的普通人都能在網(wǎng)上直接看到大師級(jí)科學(xué)家的公開文章和觀點(diǎn)，甚至在一定程度上參與討論。

　　有意思的是，人們參與討論所用的萬(wàn)維網(wǎng)系統(tǒng)，就是起源于負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)“大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)”的歐洲核子研究中心。在這里工作的蒂姆·伯納斯-李為了更好地分享資料而發(fā)明了萬(wàn)維網(wǎng)，這也是高能物理研究開出的一枝“意外之花”。

　　其次，“該不該建”能成為問(wèn)題，也反映出中國(guó)科技實(shí)力的進(jìn)步。曾幾何時(shí)，空間站、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)之類的前沿大科學(xué)工程似乎都是發(fā)達(dá)國(guó)家的“專利”，中國(guó)只能望而興嘆。如今，中國(guó)即將建設(shè)自己的空間站，而在有關(guān)超大對(duì)撞機(jī)的爭(zhēng)論中已沒(méi)有人懷疑中國(guó)是否擁有建設(shè)能力和實(shí)力，雙方主要的爭(zhēng)議在于“是否劃算”“是否值得”的層面。

　　第三，眾多網(wǎng)友發(fā)言，說(shuō)明中國(guó)公眾的科學(xué)素養(yǎng)和對(duì)科學(xué)的關(guān)注度都在提高。在多年科普教育之后，認(rèn)為自己能對(duì)這些“高大上”的議題說(shuō)兩句、并且也希望就此表達(dá)觀點(diǎn)的人更多了。根據(jù)中國(guó)科協(xié)發(fā)布的第九次中國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)調(diào)查結(jié)果，2015年中國(guó)具備科學(xué)素質(zhì)的公民比例達(dá)到6.20%，高于2010年的3.27%。

　　背景

　　大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) LHC大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)究竟是什么?

　　大型對(duì)撞機(jī)在現(xiàn)代高能物理中起到的作用確實(shí)不可小視。簡(jiǎn)單而言，對(duì)撞機(jī)的原理是通過(guò)產(chǎn)生高能量的粒子，對(duì)另一個(gè)粒子進(jìn)行轟擊，轟擊可能產(chǎn)生出新的粒子，也可能會(huì)造成兩者的相互作用，相互作用后的粒子會(huì)和探測(cè)器物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這樣人們就可以了解作用后的粒子狀態(tài)，再將它與之前的粒子狀態(tài)進(jìn)行比較，就可以倒推出新粒子的性質(zhì)。

　　此外，對(duì)撞機(jī)還可以使得微觀尺度上模擬宇宙大爆炸后的宇宙初期形態(tài)，幫助科學(xué)家研究宇宙起源。它還可以幫助我們理解夸克和電子是否是宇宙的最小單元，暗物質(zhì)和反物質(zhì)的性質(zhì)，引力的本質(zhì)，宇宙的維度等重要的物理學(xué)問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō)，通過(guò)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)，從而解答我們?cè)谖锢韺W(xué)中遇到的種種困惑。

　　目前世界最大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)

　　目前，世界最大的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(lhc)位于日內(nèi)瓦附近的侏羅山地下，除了“最大的粒子對(duì)撞機(jī)”外，它還有“世界上最大的機(jī)器”，“世界上最快的跑道”，“太陽(yáng)系里最真空的空間”等殊榮。它最大的發(fā)現(xiàn)是2012年近似發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”中預(yù)言的“希格斯玻色子”存在的跡象。這一結(jié)果將人類“標(biāo)準(zhǔn)模型”物理學(xué)大廈的屋頂上蓋上了最后一塊磚，因此被稱為是堪比人類登月的偉大成就。也讓曾經(jīng)預(yù)言“無(wú)法發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子”的霍金輸了100美元。