中国该不该斥资数百亿元建造大型对撞机,先回答这四个问题

如今的中国事不是下一代大型强子对撞机的适合选址？可见的是，科学界对此另有争议。9月4日，知名物理学家杨振宁在《知识份子》发文，否决中国开始建造大型对撞机。翌日，同在《知识份子》，中国科学院高能物理研究所所长王贻芳刊文回应，逐个辩驳杨振宁的否决缘由。

此前，菲尔兹奖获得者、知名华裔数学家丘成桐屡次公布表示，赞同中国建造大型对撞机，提出能够考虑将河北省秦皇岛市山海关附近作为选址。8月29日，丘成桐在大众号上再次针对大型对撞机发文，并表示对“杨振宁否决建造大型对撞机”一说存疑。此举引来杨振宁在《知识份子》上发文。

而早在2012年，在“天主粒子”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筹划。在这以后，据王贻芳在辩驳文中所提，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50-100千米长的地下环形通道内，利用一样的地道，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，但它的存在能够为建造质子对撞机减少大批本钱。该质子对撞机和LHC类似，都在环形通道内应用质子进行对撞。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。

如今，不只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）被期许在今年，就日本是不是会建造ILC作出亮相。如通过，ILC将在2030年左右建成，投入试验。但如今，出于对高本钱的挂念，日本还想观察迟疑，看在2018年年末前，LHC是不是会在第一次最大能量（14TeV）运转周期内，有重大发现。另外，主持LHC的欧洲核子研究组织也在考虑树立新一代超导磁体，将LHC的能级极限从14TeV提高至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”，“在下一个五年筹划开建大型对撞机，是我们在高能物理领域抢先国际的一个难得的机会。”欧洲核子研究所的LHC正面对能级触顶的困局，“欧洲、美国和日本手头都有项目，20年之内很难腾出手来，我们的竞争环境相比较较好”。

虽然如此，在争辩中国该不应建造大型对撞机时，要答复的是：造价几何？是利是弊？能处文科学困难吗？值不值得？这四个问题。

▲王贻芳、杨振宁、丘成桐。（从左至右）

造价几何？

在此次杨振宁和王贻芳关于大型对撞机的公布议论中，巨额的建造本钱被摆放在争议的显眼地位。

杨振宁以为，依据以往各国建造对撞机的经历，好比美国中断了项目，浪费了30亿美元；欧洲核子研究组织（CERN）现运转的大型强子对撞机LHC耗资100亿美元，对撞机的建造本钱是无底洞。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）。

在辩驳文中，王贻芳具体地算了一笔账，并表示“有成熟的估价、建造、管理经历”。在王贻芳团队的规划中，正负电子对撞机和质子对撞机将前后建设。不包含土地、“七通一平”等，估计在2022-2030年完工的正负电子对撞机工程造价约400亿人民币。质子对撞机是不是建设树立在正负电子对撞机是不是有新物理迹象的条件上，工程造价在1000亿人民币之内。其中，中国将承当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），但不包含将来的通货扩张。

王贻芳还强调，高能所在北京正负电子对撞机等超出亿元的大型加快器及探测器工程中，“均按工期、指标完成，实际造价与预算对比，连5%都没有超。”并缘由是质子对撞机的启动条件是正负电子对撞机有所成就，王贻芳以为这不会是无底洞。

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获得科技部3500万人民币的赞助，用于大型强子对撞机项目的展开，但在7月，发改委拒绝了该项面前目今一轮8亿人民币的赞助要求。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致。

是利是弊？

杨振宁以为，对撞机的项目势必挤压其他基础科学的经费。

但王贻芳以为，如今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。

另外，王贻芳以为，对撞机的项目会拉动国外科学仪器的发展，且和其他基础科学其实不抵触，“事实上这个投入也没有大大转变各领域的投资比例，从长久来看，是使各领域的比例与国际上基本一致（如今国内粒子物理、核物理比例严重偏低是一个事实）。”

再者，杨振宁以为，高能物理的冲破之前没有、往后也没办法在短中期内给人类生活带来好处，反而会对处理国内的民生问题不利。

王贻芳表示没办法认同高能物理与人类生活的脱节，“没有高能物理，就没有（或许推延出现）触摸屏，智能手机就是一个理想；没有高能物理，就没有WWW网页，大家就不能够上网，网络经济更是无从谈起。人类从WWW网页中获得的收益，已远弘远于此前对高能物理的所有投入。”

值得一提的是，万维网的创始人蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee）恰是为了打破信息孤岛，处理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，王贻芳以为，它对中国科技带来的裨益是多方面的，不只能够让有关技术完成国际化，抢先国际，还能够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，是中国亟待处理的问题，不可偏废。他还提示，“从占GDP的比例来看，大型对撞机的造价（即便包含SPPC）并没有超出上世纪80年代的北京正负电子对撞机，也低于国际上的LEP、LHC、SSC、ILC等各类已完成的和筹划中的设施。”

能破解科学困难吗？

在杨振宁看来，对撞机是不是能帮助物理学家找到料想中的超对称粒子仍未知。他以为，中国高能所成立以来，成果不显著，并建议，对比超大对撞机，寻觅新加快器原理和寻觅美好的几何构造是更为经济和相符总趋向的研究方向。

LHC近期平庸的体现让有些科学家在通过对撞机来破解基础物理困难这一道路上打上问号。LHC已经完成了寻觅希格斯玻色子的任务，但以后一度沉静，还没有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的两个独自试验——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告，该迹象只是统计涨落，通过火析5倍于去年12月的数据，该迹象几乎衰减至无。

关于动则几十亿、几百亿人民币的大科学装配，项目对科学自己的效益是关键因素之一。

对此，王贻芳的回应以为，因为在希格斯粒子上，CEPC较LHC高10倍的丈量精度，CEPC在确认希格斯粒子的性质、自耦和、是不是与标准模型预言彻底一致等上会有所冲破，“不管LHC是不是发现新物理，CEPC都是需求的，这是粒子物理发展中跳可是去的一步。”

关于CEPC可否成功建设，王贻芳在回应文中表示了信念，并提到：“电子对撞机还没有不成功的先例。”而关于技术要求较高的质子对撞机（SPPC），王贻芳认可，“将来第二阶段质子加快器的工作，我们如今确实经历缺乏，需求尽力。”同时，他表示：“我们还有二十多年，能够完成‘完成工作与出资比例相当’这个最低目的。以我们过去三十多年提高的记载来看，这个目的是能够完成的。”

值不值得？

另外一方面，在耗资庞大的CEPC可否成为一个“遐龄”的科学装配这一问题上，欧洲核子研究组织国际关系部部长、物理学家鲁迪格·沃斯（Rüdiger Voss）博士在去年接纳彭湃新闻专访时，表示了担忧，“假如真要建造一部富于前瞻性的、有潜质的新机器，那么50千米的地道长度会太短。粒子物理学研究50年的经历已经表示，利用大型加快器，要想从一代升级到下一代，要想真正有也许做出重要的新发现，你通常需求增加10倍的能量。”

鲁迪格·沃斯评论称：“（CEPC-SPPC）自己是一个特别风趣的项目，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，担忧在于，这个项目是用大批资金投入去研究一个范围极其有限的科学问题。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、长久的科学将来方面的也许性问题。”

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