杨振宁和丘成桐反对,丘成桐赞成,中国不该建超大对撞机??

杨振宁:中国今天不宜建造超大对撞机
关键字: 对撞机杨振宁丘成桐超级对撞机中国对撞机欧洲对撞机杨振宁反对建超级对撞机高能物理
2012年以来,中国物理学界以及一些关心科学发展的民间人士,激烈争论是否要花费数百亿甚至上千亿,建立超级对撞机。现有最大对撞机是欧洲的LHC,2012年发现了希格斯例子。中国科学院高能物理研究所提出的超级对撞机,规模将远超LHC,支持方包括著名数学家、菲尔茨奖获得者、哈佛大学教授丘成桐以及超弦理论权威、菲尔茨奖得主威滕(Edward Witten)等。
由于丘成桐与王孟源近日的辩论中,涉及到了当代最重要的物理学家之一、1957年第一位华人诺贝尔奖得主杨振宁教授,杨教授9月4日授权科普公众号“知识分子”(微信ID:The-Intellectual)公布他的意见。在杨振宁的这篇题名为《中国今天不宜建造超大对撞机》的文章中,杨振宁对此前的一些争议话题做出回应,更表态“我绝不反对高能物理继续发展,我反对的是中国今天开始建造超大对撞机”。(杨振宁观点详细请点击此处)
杨振宁教授在文章中条理清晰地罗列了七点原因,其中包括:造巨型对撞机是“进无底洞”;“中国仍然只是一个发展中国家”;建造花费巨大,将会影响其他基础科学的发展;多数物理学家认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据;高能物理要发展不一定要靠造巨型对撞机,也有不费钱且符合世界经济发展趋势的途径。
更多关于超级对撞机的争论,可见此前观察者网所刊发的:《》《》《》等文章。
原标题:杨振宁:中国今天不宜建造超大对撞机
责任编辑:陈轩甫wh989898&于
11:53:49 发布在&凯迪社区&&&猫眼看人&
&&&&王贻芳、杨振宁、丘成桐。(从左至右)
&&&&原标题:中国该不该斥资数百亿元建造大型对撞机,得回答这四个问题
&&&&目前的中国是不是下一代大型强子对撞机的合适选址?可见的是,科学界对此尚有争议。9月4日,著名物理学家杨振宁在《知识分子》发文,反对中国开始建造大型对撞机。次日,同在《知识分子》,中国科学院高能物理研究所所长王贻芳刊文回应,一一反驳杨振宁的反对理由。
&&&&此前,菲尔兹奖获得者、著名华裔数学家丘成桐多次公开表示,支持中国建造大型对撞机,提出可以考虑将河北省秦皇岛市山海关附近作为选址。8月29日,丘成桐在公众号上再次针对大型对撞机发文,并表示对“杨振宁反对建造大型对撞机”一说存疑。此举引来杨振宁在《知识分子》上发文。
&&&&而早在2012年,在“上帝粒子”希格斯玻色子(Higgs
boson)被欧洲核子研究组织(CERN)大型强子对撞机LHC发现的几个月后,王贻芳的团队就提出了到本世纪30年代在中国建成对撞机的计划。在这之后,据王贻芳在反驳文中所提,中国为主的研究团队已经完成了CEPC-SPPC(正负电子对撞机-质子对撞机)的《初步概念设计报告》。
&&&&在规划中,CEPC-SPPC项目将在50-100公里长的地下环形通道内,利用相同的隧道,建造两座超级对撞机:正负电子对撞机和质子对撞机。虽然正负电子对撞机的对撞能级将只有0.24-0.35TeV,但它的存在可以为建造质子对撞机削减大量成本。该质子对撞机和LHC相似,都在环形通道内使用质子进行对撞。但该对撞机的通道长度将是LHC的2-4倍,对撞能级可达70-100TeV或100-140TeV,远超LHC的14TeV。
&&&&目前,不仅是中国有研究团队提出建造大型对撞机的规划,日本也有意建造国际直线对撞机(ILC)。据报道,日本文部科学省(MEXT)被期望在今年,就日本是否会建造ILC作出表态。如通过,ILC将在2030年左右建成,投入实验。但目前,出于对高成本的顾虑,日本还想旁观,看在2018年年底前,LHC是否会在第一次最大能量(14TeV)运行周期内,有重大发现。此外,主持LHC的欧洲核子研究组织也在考虑建立新一代超导磁体,将LHC的能级极限从14TeV提升至20TeV,抑或是另建一座“超级LHC”。
&&&&在王贻芳看来,最近十年是中国建造大型对撞机的“窗口期”,“在下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇。”欧洲核子研究所的LHC正面临能级触顶的困局,“欧洲、美国和日本手头都有项目,20年之内很难腾出手来,我们的竞争环境相对较好”。
&&&&尽管如此,在争论中国该不该建造大型对撞机时,要回答的是:造价几何?是利是弊?能解决科学难题吗?值不值得?这四个问题。
&&&&造价几何?
&&&&在此次杨振宁和王贻芳关于大型对撞机的公开讨论中,巨额的建造成本被摆放在争议的显眼位置。
&&&&杨振宁认为,根据以往各国建造对撞机的经验,比如美国中止了项目,浪费了30亿美元;欧洲核子研究组织(CERN)现运行的大型强子对撞机LHC耗资100亿美元,对撞机的建造成本是无底洞。他预估,中科院高能所建议的超大对撞机预算将高于200亿美元(1335亿人民币)。
&&&&在反驳文中,王贻芳详细地算了一笔账,并表示“有成熟的估价、建造、管理经验”。在王贻芳团队的规划中,正负电子对撞机和质子对撞机将先后建设。不包括土地、“七通一平”等,预计在年竣工的正负电子对撞机工程造价约400亿人民币。质子对撞机是否建设建立在正负电子对撞机是否有新物理迹象的前提上,工程造价在1000亿人民币以内。其中,中国将承担70%的费用,即大约300亿人民币(每年30亿)和700亿人民币(每年70亿),但不包括未来的通货膨胀。
&&&&王贻芳还强调,高能所在北京正负电子对撞机等超过亿元的大型加速器及探测器工程中,“均按工期、指标完成,实际造价与预算相比,连5%都没有超。”并因为质子对撞机的启动条件是正负电子对撞机有所成绩,王贻芳认为这不会是无底洞。
&&&&巨额建设资金将如何筹得?据《自然》杂志报道,王贻芳的团队在去年得到科技部3500万人民币的资助,用于大型强子对撞机项目的开展,但在7月,发改委拒绝了该项目下一轮8亿人民币的资助请求。在国际高能物理大会(ICHEP)上,王贻芳表示将专注于提高国际社会对该项目的兴趣。
&&&&是利是弊?
&&&&杨振宁认为,对撞机的项目必将挤压其他基础科学的经费。
&&&&但王贻芳认为,目前中国的基础研究经费占研发经费的比重仅5%,低于发达国家的15%,这意味着基础研究经费仍有大约每年1000亿人民币以上的增长空间。
&&&&此外,王贻芳认为,对撞机的项目会拉动国内科学仪器的发展,且和其他基础科学并不矛盾,“事实上这个投入也没有大大改变各领域的投资比例,从长期来看,是使各领域的比例与国际上基本一致(目前国内粒子物理、核物理比例严重偏低是一个事实)。”
&&&&再者,杨振宁认为,高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处,反而会对解决国内的民生问题不利。
&&&&王贻芳表示无法认同高能物理与人类生活的脱节,“没有高能物理,就没有(或者推迟出现)触摸屏,智能手机就是一个梦想;没有高能物理,就没有WWW网页,大家就不能上网,网络经济更是无从谈起。人类从WWW网页中得到的收益,已远远大于此前对高能物理的全部投入。”
&&&&值得一提的是,万维网的创始人蒂姆.伯纳斯.李(Tim
Berners-Lee)正是为了打破信息孤岛,解决欧洲原子核研究会的核物理学家数据互通的问题,而开发了万维网。
&&&&就大型对撞机而言,王贻芳认为,它对中国科技带来的裨益是多方面的,不仅可以让相关技术实现国际化,领先国际,还可以将顶尖的科学家和工程师引进到中国,让中国成为国际化的科学中心。在他看来,这和民生问题一样,是中国亟待解决的问题,不可偏废。他还提醒,“从占GDP的比例来看,大型对撞机的造价(即使包括SPPC)并没有超过上世纪80年代的北京正负电子对撞机,也低于国际上的LEP、LHC、SSC、ILC等各类已完成的和计划中的设施。”
&&&&能破解科学难题吗?
&&&&在杨振宁看来,对撞机是否能帮助物理学家找到猜想中的超对称粒子仍未知。他认为,中国高能所成立以来,成果不明显,并建议,相比超大对撞机,寻找新加速器原理和寻找美妙的几何结构是更为经济和符合总趋势的研究方向。
&&&&LHC近期平淡的表现让有些科学家在通过对撞机来破解基础物理难题这一路径上打上问号。LHC已经完成了寻找希格斯玻色子的任务,但之后一度沉寂,尚未在发现标准模型外的新粒子上有新进展。
&&&&去年12月,LHC疑似发现比希格斯玻色子更重的粒子的迹象,但今年8月5日,来自LHC的两个独立实验――ATLAS和CMS的代表在美国芝加哥召开的国际高能物理大会上宣布,该迹象只是统计涨落,通过分析5倍于去年12月的数据,该迹象几乎衰减至无。
&&&&对于动则几十亿、几百亿人民币的大科学装置,项目对科学本身的效益是关键因素之一。
&&&&对此,王贻芳的回应认为,由于在希格斯粒子上,CEPC较LHC高10倍的测量精度,CEPC在确认希格斯粒子的性质、自耦和、是否与标准模型预言完全一致等上会有所突破,“无论LHC是否发现新物理,CEPC都是需要的,这是粒子物理发展中跳不过去的一步。”
&&&&对于CEPC能否成功建设,王贻芳在回应文中表示了信心,并提到:“电子对撞机还没有不成功的先例。”而对于技术要求较高的质子对撞机(SPPC),王贻芳承认,“未来第二阶段质子加速器的工作,我们目前确实经验不足,需要努力。”同时,他表示:“我们还有二十多年,可以实现‘完成工作与出资比例相当’这个最低目标。以我们过去三十多年进步的记录来看,这个目标是可以完成的。”
&&&&值不值得?
&&&&另一方面,在耗资巨大的CEPC能否成为一个“高寿”的科学装置这一问题上,欧洲核子研究组织国际关系部部长、物理学家鲁迪格.沃斯(Rudiger
Voss)博士在去年接受澎湃新闻专访时,表示了担忧,“如果真要建造一部富于前瞻性的、有潜质的新机器,那么50公里的隧道长度会太短。粒子物理学研究50年的经验已经表明,利用大型加速器,要想从一代升级到下一代,要想真正有可能做出重要的新发现,你通常需要增加10倍的能量。”
&&&&鲁迪格.沃斯评论称:“(CEPC-SPPC)本身是一个非常有趣的项目,从纯科学的角度来看,它很值得去做。这一点毫无疑问。从欧洲的角度来看,担心在于,这个项目是用大量资金投入去研究一个范围极为有限的科学问题。这就提出了金钱投入的科学价值的问题,也就是金钱投入在建设一个富于前瞻性、长期的科学未来方面的可能性问题。”
发表于:16-09-06 15:25
被系统删除于: 12:41:18
发表于:16-09-06 18:20
被系统删除于: 00:34:44
发表于:16-09-06 18:30
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发表于:16-09-06 18:31
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发表于:16-09-06 18:42
被系统删除于: 00:34:44
发表于:16-09-06 19:02
高精尖的物理知识没几个人懂,但绝大多数人知道那么多外汇与其用来去买美国国债坐等贬值,不如用来做科研!
曾参曰:吾日三省吾身,为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎
发表于:16-09-06 20:13
被系统删除于: 00:34:44
发表于:16-09-06 20:47
从逻辑上来说,我觉得杨振宁的更靠谱建议也更合理
A&ray&of&hope&flickers&in&the&sky,
A&tiny&star&lights&up&way&up&high,
All&across&the&land
Dawns&a&brand-new&morn,
This&comes&to&pass
When&a&child&is&born.
&&&科学是人类进步的第一推动力
发表于:16-09-06 21:19
追求高大上,从来就是目标,会去听过了气的咧咧?
发表于:16-09-06 22:20
基础研究不一定去拼烧钱。爱恩斯坦的理论至今超前,他做得并不全是烧钱的研究。自由下落的电梯,为他提供研究太空物理印窗口,数学是他解释宇宙规律的得心应手的工具。现在全世界很多地方在烧钱来验证他的一些理论。赞成杨的说法,中国还没有去拼海量烧钱的本钱。
发表于:16-09-07 00:15
支持老杨。
1、 学习老杨好榜样。
2、 国外搞大型对撞机是理论先行,思维远远走在实践的前面。
3、 国外搞对撞机,起码没有那么多失学儿童,没有那么多跳楼的博士,硕士。
4、 与其搞对撞机,不如现把各个大学的党委书记全部判刑。他们就是扼杀中国自由创新思想的具体刽子手。
中国两千多年统治者都是这样的:
贫民,弱民,贱民,愚民。
民,贫则重赏,弱则畏官,贱则尊爵,愚则盲从。
发表于:16-09-07 00:30
这个我不懂也没有细看。但是有一点我懂,那就是只要是花大钱的事一定上,如三峡,还有邓公上的电子对撞机;邓发表电视讲话我还记得:我们的体制有一个好处就是决策容易;这个对撞机应该可以拿出来讨论,它这三十年做出来什么成果?
发表于:16-09-07 06:29
明眼人一看便知,项目越大,忽悠的钱越多,捞起来更爽。
上千亿!还是用来解决紧迫的民生问题吧。
快乐的活着!
发表于:16-09-07 15:50
捞大钱的机会来了?以国家科技的名义捞钱?忽悠那些傻子们&把钱&?
发表于:16-09-08 15:33
以下是引用 第9楼 @虞春 的话:从逻辑上来说,我觉得杨振宁的更靠谱建议也更合理...
发表于:16-09-08 17:45
& & 4、 与其搞对撞机,不如现把各个大学的党委书记全部判刑。他们就是扼杀中国自由创新思想的具体刽子手。
& 连同他们的后台老板一起判
发表于:16-09-08 22:05
13楼的话很好,很对,回过头来检查一下对撞机几十年来出了哪些成果?我认为,中科院高能所的这班人如果有了这个项目,就一辈子不愁吃不愁用了,出不了成果也有借口:对撞机还没有造好啊,他们已经退休了,不要负责了。
发表于:16-09-09 00:36
得不偿失,劳民伤财,不切实际的又一个骗钱工程。
发表于:16-09-09 10:11
杨老头说的都对!
发表于:16-09-09 10:31
上千亿!还是用来解决紧迫的民生问题吧。
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杨振宁丘成桐打嘴仗,科普成赢家
作者:谢江珊 刘巍&&&
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  [摘要] 近日,关于“中国现在是否应该建造大型对撞机”的论战,因杨振宁的公开发文反对,成为舆论热点,引发了一场科学界的“华山论剑”,并席卷普通大众,成为公共话题。
  时代周报记者 谢江珊 刘巍 发自上海、深圳
  金庸笔下的第一次“华山论剑”,见于《射雕英雄传》。华山顶上,东邪、西毒、南帝、北丐、中神通五人斗了七天七夜,争夺《九阴真经》。近日,关于“中国现在是否应该建造大型对撞机”的论战,因杨振宁的公开发文反对,成为舆论热点,引发了一场科学界的“华山论剑”,并席卷普通大众,成为公共话题。
  网友们跟随科学界的大佬站成了两队。
  赞成派认为建成大型对撞机是基础科学及高技术研究中具有标志性的重大领域,可以在技术发展和人才引进方面产生巨大效益。这一方的领队是菲尔兹奖获得者、著名华裔数学家丘成桐,以及中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王贻芳。诺贝尔物理学奖得主杨振宁则是反对派领袖,该派认为大型对撞机项目耗时长、费用奇大、是个“无底洞”,且有美国终止建造超大对撞机的“前车之鉴”。
  相较于网民踊跃站队,著名科幻作家刘慈欣的态度谨慎。实际上,在其获得雨果奖最佳长篇小说奖的科幻小说《三体》里,就有大型对撞机的戏份:三体人的智能机器“智子”,通过大型粒子对撞机实现数据随机化,锁死了人类获取物理进步的可能性。
  “科幻小说不是严格的科学,”刘慈欣在接受时代周报记者采访时坦言,“我不懂大型对撞机。它该不该建?这与很多专业问题有关,比如,它能在高能物理学里起到什么作用?它取得高能物理最前沿成果的可能性有多大?不懂的话,很难说出什么有价值的观点。网民当然可以站队,但是提出的意见则没有多少价值。该不该建大型对撞机,这个问题应该由专家、学者和科技方面的决策者来讨论,我没有资格。”
  刘慈欣的坦承,也许正是这次“华山论剑”背后的真正意义所在。
  9月9日,《人民日报》发表评论称:“一个月前,中国99.99%的人可能对大型对撞机还一无所知。但一个月后,它却逐渐演变为一个公共话题。这种&对撞&有助于提升公众的科学素质。没有全民科学素质的普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果的快速转化。”
  “有一件事值得庆祝:今天,中国科学界终于可以公开争论了。” 中山大学天文与空间科学研究院院长李淼对时代周报记者表示,“这种论战不常见,说明现在学术氛围相对自由了。要在几年前,你让我说这番话,我不敢,因为说了有可能得罪双方,但现在我敢说了。”李淼笑言,“这场论战的意义或许已经大于论战本身,毕竟政府肯定不会依靠大家在公开场合的论战来做最终决策。科学家公开论战,让公众了解最前沿的物理学家在想什么、说什么,很有意义”。
  争论由来已久
  作为此次论战的主战场,9月4日、5日两天,公号“知识分子”先后刊登了杨振宁与王贻芳的文章。面对时代周报记者提出的采访请求,“知识分子”回绝了:“经过内部沟通后决定,这个事情我们暂时不说了。”而作为中国大型对撞机最主要的承担方,中国科学院高能物理研究所亦以“所里现在不太想炒作这件事”为由,明确拒绝了时代周报记者的采访。
  中国物理学界内部围绕是否应该建立大型对撞机的争论由来已久。
  早在2012年,在“上帝粒子”希格斯玻色子(Higgs boson)被欧洲核子研究组织(CERN)大型强子对撞机(LHC)发现数月后,中国科学院高能物理研究所的王贻芳团队就提出了一个伟大的目标:至本世纪30年代,在中国建成高能对撞机。
  根据王贻芳团队的规划,这一项目名为“CEPC-SPPC”,预计在50-100公里长的地下环形通道内,利用相同的隧道,建造两座大型对撞机。项目分为两期,项目一期建设正负电子对撞机(CEPC)作为希格斯粒子工厂,精确测量希格斯性质,深入研究标准模型、电弱对称性自发破缺机制和质量起源等基本问题,寻找超出标准模型的新物理的线索;如果第一步成功,CEPC有新物理的迹象,且高场磁铁所需新型超导材料技术成熟,二期可在同一隧道中建造50-70 TeV质子对撞机(SPPC),通过高能量粒子对撞研究新物理。
  规划起步并不顺利。
  据《自然》杂志报道,2015年,王贻芳团队得到了科技部3500万元人民币的资助,用于大型对撞机项目的开展,但在7月,发改委拒绝了该项目下一轮8亿元人民币的资助请求。
  事实上,不独中国如此,美国大型对撞机的建造之路也颇为曲折,充满争议。1989年,美国开始建造当时世界上最大的对撞机(SSC),预算为30亿美元,后总预算增加至82.5亿美元—随着预算一再增加,美国国内反对SSC的呼声日益高涨。1993年,美国国会终止了SSC项目。自1987年1月里根总统批准正式立项到1993年10月被两院投票否决,美国SSC项目耗时7年,投入近20亿美元。
  2008年9月,欧洲核子研究中心(CERN)宣布启动被称为“世界上规模最庞大的科学工程” 欧洲大型强子对撞机(LHC)。2012年,LHC发现了被誉为“上帝粒子”的希格斯玻色子,之后沉寂,目前尚未在发现“标准模型”外的新粒子上获取新进展。
  自年建成迄今,LHC共花费65亿瑞士法郎(约合412亿元人民币),却并未撼动美国在世界高能物理界的地位。
  民生与科研之争
  此次论战中,巨额的建造成本是争论的焦点之一。
  杨振宁认为,根据以往各国经验,对撞机的建造成本是“无底洞”,预算不可能少于200亿美元,而“中国仍是发展中国家,环保、教育、医药健康问题亟待解决,建造超大对撞机费用奇大,不利解决燃眉问题,目前不宜考虑。而建造超大对撞机,必将大大挤压其他基础科学的经费”。
  在针对杨振宁的反驳文章中,王贻芳详细地算了一笔账,表示预计年竣工的正负电子对撞机(CEPC)的工程造价约为400亿元人民币(不包括土地、“七通一平”等);质子对撞机(SPPC)是否建设,则建立在正负电子对撞机是否有新物理迹象的前提上,时间在年,工程造价在1000亿元人民币以内。
共 2 页&& 1
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  2012年以来,中国物理学界以及一些关心科学发展的民间人士,激烈争论是否要花费数百亿甚至上千亿,建立超级对撞机。现有最大对撞机是欧洲的LHC,2012年发现了希格斯例子。中国科学院高能物理研究所提出的超级对撞机,规模将远超LHC,支持方包括著名数学家、菲尔茨奖获得者、哈佛大学教授丘成桐以及超弦理论权威、菲尔茨奖得主威滕(Edward Witten)等。
  由于丘成桐与王孟源近日的辩论中,涉及到了当代最重要的物理学家之一、1957年第一位华人诺贝尔奖得主杨振宁教授,杨教授9月4日授权科普公众号“知识分子”公布他的意见。
  中国今天不宜建造超大对撞机
  杨振宁
  8月29日微信公众号《老顾谈几何》中有一篇文章,题目是《丘成桐:关于中国建设高能对撞机的几点意见并回答媒体的问题》,讲到他(丘)赞成中国建造超大对撞机,而我(杨)反对,他难相信。其中一段如下:
  这些实验背后的基础理论都用到杨先生的学说。每一次突破后,我们对杨先生的学问更加佩服!所以说杨先生反对高能物理需要有更进一步的发展,使人费解!
  丘教授的理解有误!我绝不反对高能物理继续发展。我反对的是中国今天开始建造超大对撞机,原因如下:
  (一)建造大对撞机美国有痛苦的经验: 1989年美国开始建造当时世界最大对撞机,预算开始预估为30亿美元,后来数次增加,达到80亿美元,引起众多反对声音,以致1992年国会痛苦地终止了此计划,白费了约30亿美元。这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。
  目前世界最大对撞机是CERN的LHC。2012 年6000 位物理学家用此对撞机发现了Higgs粒子,是粒子物理学的大贡献,验证了“标准模型”。LHC的建造前后用了许多年,建造费加上探测器费等等加起来一共不少于100亿美元。高能所建议的超大对撞机预算不可能少于200亿美元。
  (二)高能所倡议在中国建造超大对撞机,费用由许多国家分摊。可是其中中国的份额必极可观。今天全世界都惊叹中国GDP已跃居世界第二。可是中国仍然只是一个发展中国家,人均GDP还少于巴西,墨西哥或马来西亚,还有数亿农民与农民工,还有急待解决的环保问题,教育问题,医药健康问题,等等。建造超大对撞机,费用奇大,对解决这些燃眉问题不利,我认为目前不宜考虑。
  (三)建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费,包括生命科学,凝聚态物理,天文物理,等等。
  (四)为什么有不少高能物理学家积极赞成建造超大对撞机呢?原因如下:
  A.高能物理学是二战后的一个新兴领域,此领域七十年来有了辉煌的成就,验证了“标准模型”,使人类对物质世界中三种基本力量有了深入了解。可是还有两项大问题没有解决:
  甲)对剩下的第四种基本力量,引力,的深入了解还有基本困难。
  乙) 还没有能了解如何统一力量与质量。希望解决此二问题当然是所有物理学家的愿望。
  B.有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”,从而为人类指出解决此二问题的方向。
  但是找超对称粒子已经有很多年了,完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。
  (五)七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢?没有。假如高能所建议的超大对撞机能实现,而且真能成功地将高能物理学更推进一大步,对人类生活有没有实在好处呢?我认为短中期内不会有,三十年,五十年内不会有。而且我知道绝大多数物理学家都同意我的这个说法。
  (六)中国建立高能所到今天已有三十多年。如何评价这三十多年的成就?今天世界重要高能物理学家中,中国占有率不到百分之一、二。建造超大对撞机,其设计,以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果能得到诺贝尔奖,获奖者会是中国人吗?
  (七)不建超大对撞机,高能物理就完全没有前途了吗?不然。我认为至少有两个方向值得探索:A. 寻找新加速器原理。B.寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。
  那么丘成桐支持,杨振宁反对的“中国造大型强子对撞机”究竟是什么?为什么我们要建它?
  (发现希格斯玻色子的大型强子对撞机)
  什么是大型强子对撞机?为什么要建设大型强子对撞机?
  很多人对对撞机最感性的认识来自于《三体》,在《三体》中,三体人的智能机器 “ 智子 ” 通过大型使粒子对撞机的实验出现数据随机化,锁死了人们物理进步的可能性。很多科学家难以在现有理论体系找到一个自洽的结果,最终在压力下自杀。而人类的物理知识无法进步,又使得在与三体人的战争中不堪一击,节节败退。
  小说的确有夸张的成分,但大型对撞机在现代高能物理中起到的作用确实不可小视。简单而言, 对撞机的原理是通过产生高能量的粒子,对另一个粒子进行轰击,轰击可能产生出新的粒子,也可能会造成两者的相互作用,相互作用后的粒子会和探测器物质发生反应。这样人们就可以了解作用后的粒子状态,再将它与之前的粒子状态进行比较,就可以倒推出新粒子的性质。此外,对撞机还可以使得微观尺度上模拟宇宙大爆炸后的宇宙初期形态,帮助科学家研究宇宙起源。它还可以帮助我们理解夸克和电子是否是宇宙的最小单元,暗物质和反物质的性质,引力的本质,宇宙的维度等重要的物理学问题。简单的说,通过不断的提升能量和撞击次数,能够发现更多的新粒子或者粒子的新性质,从而解答我们在物理学中遇到的种种困惑。
  此前,最大的大型强子对撞机(LHC)位于日内瓦附近的侏罗山地下,除了 “ 最大的粒子对撞机 ” 外,它还有 “ 世界上最大的机器 ” ,“ 世界上最快的跑道 ”,“太阳系里最真空的空间 ” 等殊荣。它最大的发现是 2012 年近似发现了物理学 “ 标准模型 ” 中预言的 “ 希格斯玻色子 ” 存在的迹象。这一结果将人类 “标准模型” 物理学大厦的屋顶上盖上了最后一块砖,因此被称为是堪比人类登月的伟大成就。也让曾经预言 “ 无法发现希格斯玻色子 ” 的霍金输了 100 美元。
  不过,完成了标准模型并不意味着科学家会就此止步。标准模型虽然看上去很完美,但是仍然无法描述引力,而且它描述的粒子还不到宇宙中存在粒子的 5 %。目前人们正在寻找能够比标准模型更好的物理学模型,超对称理论便是其中之一。很多人热爱超对称理论,因为它看上去非常完美而优雅,如果超对称理论能够被验证,它能够告诉我们为什么粒子有现在的质量,为什么交互作用产生不同的强度,为什么宇宙会是现在这个样子?
  不过,尽管理论非常优雅,但超对称理论在实验上却不如人意。大型强子对撞机直到现在,也没有发现任何超对称粒子存在的迹象。今年 LHC 曾经发现一种新的粒子,但是最终也被证明只是统计涨落给人造成的错觉。这已经造成了很多人对超对称理论甚至包括弦论产生质疑,但也有科学家认为,这可能仍然是 LHC 的设计局限造成的。或许新的粒子中绝大多数的质量都超出了 LHC 可探测的能标。如果是后一种,那么,一台更大,更强的强子对撞机,应该就能够回答我们的困惑。
  (目前的世界大型粒子对撞机尺寸对比,中国的 BEPC 正负电子对撞机最小,但未来建立的 CEPC 虚线红圈区域则最大)
  强子对撞机要花费多少费用?真的会对财政造成负担吗?
  LHC 的意义与作用上文已经说明,这也是很多科学家例如美国著名物理学家大卫 & 格罗斯对中国建设新的强子对撞机寄予期待原因 “ 我把这个梦想叫做‘中国的伟大加速器(The Great Accelerator)’,这会和万里长城(The Great Wall)一样引人瞩目。它会比万里长城的作用更大,会在科学技术各领域有突破和发现。 ”
  如果一台更强大的 LHC 能够如此有效的解决人类的困惑,那么为什么不是欧美而是中国抢先建造?
  答案至少有一点,它的费用非常昂贵。作为人类最精密最巨型的机械,它对地址选择,设备建设,能量耗费都有极其苛刻的要求,美国曾经打算建设一台 SSC (超导超级对撞机),但因成本过高而草草收场。即使是建成的 LHC 迄今共花费 65 亿瑞士法郎(约合412亿元人民币)。而中国要建设的强子对撞机耗费则更加昂贵,杨振宁认为 “ 高能所建议的超大对撞机预算不可能少于 200 亿美元 ”。
  许多国际科学家都是关注到了中国近几年不断增加科技投入,对中国寄予期待。但即便如此,在一个发展中国家进行这样的大型工程仍不简单。根据财政部的统计,中央本级支出中科学技术支出为 2706.43 亿元。就目前汇率而看,即便按照杨振宁的估算,也会占至少一半的科研支出。当然,对撞机修建很可能是多年完成,但在经济趋冷的情况下,对其他学科产生挤压是必然的。
  (目前中国 CEPC 项目的预估时间表)
  支持与反对强子对撞机的理由各是什么?
  目前,支持和反对方都在公共媒体上发出自己的声音,可以想见人数还会逐渐增多,如果把数学家丘成桐看做是支持方,杨振宁和王孟源以及部分网民视为反对方,他们各自有以下一些理由。
  首先是对于基本理论的争辩,上文所述,丘成桐和许多国际物理学家将更大,能量层级更高的对撞机作为一种物理学发展的方向。但作为当代物理学巨 擘,杨振宁认为 “ 今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验 根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。” 在国外,LHC 的研究结果曾表明 “超对称理论的原始参数空间已经有99.9%被否定掉了”。《科学美国人》在 2014 年曾经发布一篇文章,题目也非常直接《 超对称玩完了 ?》 。
  然而除了科学问题,更多的讨论则集中于强子对撞机的象征意义。丘成桐首先指出强子对撞机会使得中国成为粒子物理学的新中心,项目建成后,至少会有五六千名各国一流科学家为做实验举家迁往中国,且长期居住。这对中国的科技水平有极大的促进作用。除此之外,强子对撞机有利于增强民族自豪感,也是中国的民族尊严得到体现的表现。丘成桐甚至在文中激动地写: “今日的中国,已非吴下阿蒙,难道不需要为这个人类最崇高的理想作出贡献?难道我们只是在游戏机、在房地产、互联网上赚点好处,就心满意足?在我记忆所及,中外古今都还没有过这样的大国!” PingWest 记者看到,部分支持派网民将此与 “ 郑和下西洋 ” 做比,希望政府不要失去下一次科技革命的机会。
  而反对者则认为,强子对撞机实际上是一个国内出钱供国外人和设备表演的无底洞。杨振宁指出 “ 其设计,以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果能得到诺贝尔奖,获奖者会是中国人吗?”。知乎用户 “ rendao ” 贴出一张图,证明核心设备仍然是西门子。
  更重要的是,很多反对者认为,中国仍然是发展中国家,有更加需要的项目如民生需要投入。即便在科研中,国内仍需要更多的基础人才培养,学术环境改善,物理学处于也有更实证,见效更快的方向,在这些都未加强的情况下,投入一个可能上百年才会对人类生活产生改变的方向,实在太过奢侈。在国内新闻评论网站观察者网,许多网民认为美国不要的设备,搬到中国来,是“不安好心”。针对支持派的“郑和下西洋”,也有人指出这是一次类似于郑国渠的 “ 疲秦之计 ” 。
  (华人物理学家杨振宁)
  反思:科学的未来与公众的关系是?
  大型强子对撞机的争议还在发酵,但目前而言,论战双方都开始更多诉诸如民族主义一样公众情感而非科技论证。这似乎暗喻一个事实:像西方许多国家一样,中国的科技发展也在越来越受到社会,尤其是公众舆论的影响。
  传统意义上,科学曾经是一个独立的技术领域,但是随着科技的发展,科技所需要的成本越来越高,对社会其他部分的依赖越发的强。尤其是对于对撞机这样投入极高,时间极慢的基础性研究,势必要得到更多的社会或经济支持。因此,科学和公共舆论关系越发紧密。从正向看,对于环保、反核、动物权利的呼吁,多多少少制约了科学发展的负面作用,使之更加注意人道和社会有益。但有时部分科学进步也要考虑民间的反馈和意见,从而对这些学科发展造成影响。但如少数人将正常的科学研究分歧诉诸政治话语,其结果往往如同苏联的 “ 李森科学派 ” 一样非常糟糕。
  中国人对此并不陌生,“ 郑和下西洋 ” 是一个令许多中国人都印象深刻的故事。明朝官员对于郑和下西洋徒费钱财、缺乏回报的谴责,在当时的历史情况下不能说没有道理。但结果是间接使中国错过了地理大发现的行程。今天的网民距离尖端科学,比当初的明朝官员距离航海费用要远得多,但公共舆论却已经成为了新的 “ 言官”。如何平衡科学要求与社会其他发展之间的关系?如何保证科学发展不会成为少数人决策多数人接受的结果,但又不会影响到科学的独立性?这些问题是需要人们去思考的。
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