要不要建大型对撞机？杨振宁：盛宴已过！王贻芳：正当其时！

来源：数理人文

五一节前，诺贝尔奖获得者、中科院院士杨振宁在国科大明德讲堂演讲后回答研究生提问时再一次表达了反对中国建造大型环形对撞机（CEPC）的态度。5月2日晚，CEPC 的主要提出者和推动者、中科院院士、中科院高能物理所所长王贻芳对科技日报记者：我主张中国应该建造 CEPC 的态度没有变。

针尖对麦芒。

左：杨振宁，右：王贻芳

杨王二院士 2016 年就为 CEPC 争论过

CEPC 计划是中国高能物理学家于 2012 年提出的，旨在高能物理领域探索和理解希格斯粒子性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质、真空稳定性等一系列未解的关键科学问题和寻找新的物理规律。

2016 年，杨振宁通过媒体透露，他反对中国现在建造 CEPC。他主要提出了7点理由。随即，王贻芳针对杨振宁的7点理由，也通过媒体发表了逐条的反驳。

例如，杨振宁反对的第1条理由中提到：“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。”

而王贻芳则认为：美国建世界最大对撞机（SSC）失败的原因有很多，包括当时的政府赤字、与国际空间站争夺经费、两党政治斗争、德克萨斯与其它地区的区域竞争，还有管理不善、预算错误、造价飙升、国际合作不够等。“预算超支”绝不是 SSC 失败的主要原因，而是有其特殊及偶然原因，主要是政治因素。

“对美国来说，SSC 中途下马是一个极为错误的决定，它使美国的高能物理研究失去了发现希格斯粒子的机会，失去了未来发展的基础和机遇，失去了国际领导地位，到现在还没有翻身。这个决定对美国的大科学研究产生了极为负面的影响，并使一代美国人失去了梦想的勇气。当年美国科学界反对 SSC 的理由跟我们今天在中国听到的有很多相似的地方。事实上 SSC 的终止并没有让任何科学家获得经费的增加，当然 SSC 的启动也没有减少任何人的经费，很多当年反对的人后来也后悔了。”王贻芳强调，美国终止建造 SSC 之后，欧洲建造了大型强子对撞机（LHC），并获得了极大的成功。虽有超支，但并不是太多。这说明大型加速器并不一定是“无底洞”，是可以成功的。

当然，杨振宁还提到了钱的问题，对于这项可能花费几百亿上千亿人民币的大科学工程，他说：中国 GDP 虽然已跃居世界第二，但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。

对此，中国 CEPC 团队当时也提出了自己的估计。按照他们估算，CEPC 从 2022 年建设到 2030 年左右完工，大约需要 360 亿人民币 (预计其中含 20-30% 海外国际合作贡献)。此外，前沿大科学工程的投入会在国民经济上有产出，国外各类研究表明，投资1元，相应的产出为1-3元；对于关键发明或是填补空白方面，新增的创新性的设施，产出远多于100%。【数理人文编注：经 CEPC 团队审阅后，对《科技日报》原文的这段内容作了修正。】

杨振宁“舌战群儒”

反对中国建造高能加速器

杨振宁反对中国建造大型的高能加速器不是 2016 年才开始的。早在上世纪70年代，他就曾经反对过中国建造高能加速器。

2018 年3月，杨振宁出版了《晨曦集》，公开披露了 1972 年夏天他从美国来华期间与中国科学家的一次座谈会内容。那时，杨振宁还是一位美籍华人。有学者称，在 1972 年 7 月 4 日下午的座谈会上，杨振宁在与中国科学家座谈时，“舌战群儒”，激烈反对中国建造高能加速器。杨振宁认为进入上世纪70年代以后，世界高能物理的发展前景，并不在于高能加速器能量的增加，而在于物理观念的突破。

在那次来华访问期间，他与中国科学家多次座谈，当被问到美国高能物理发展为何取得许多成绩时，杨振宁特别指出，一是经费充足，二是人才众多。

而处于文革中的中国科学事业，显然缺乏杨振宁所说的这两个条件。

CEPC《概念设计报告》诞生

1984 年 10 月，中国开始建造北京正负电子对撞机。开启了中国大科学工程建设的新时代。

北京正负电子对撞机探测器分总体

（图片来源：BEPC官网）

2007 年 10 月，中国科学院高能物理所开始建造大亚湾中微子实验工程，并于 2012 年 3 月宣布：在世界上发现了中微了第三种振荡模式。王贻芳等科学家还因此而获得 2015 年美国基础物理学突破奖。

正是在这样的背景下，中国科学家在 2012 年又提出了建造 CEPC 的建议。

2018 年 11 月 14 日，两卷本的 CEPC《概念设计报告》在北京正式发布。这一报告阐述了加速器和探测器的可行性设计方案，以及该项目的科学意义。同时也详细地评估了 CEPC 相对于欧洲大型强子对撞机在科学上的优势。引人注目的是，《报告》吸纳了全球高能物理学界多位科学家包括诺贝尔奖获得者的意见，全球有上千位科学家参与了这项研究。国际未来加速器委员会和亚洲未来加速器委员会主席、墨尔本大学 Geoffrey Taylor 教授，2017年诺贝尔物理学奖获得者、领导 LIGO 实验发现引力波的加州理工大学教授 Barry Barish 等都对 CEPC《概念设计报告》的完成表示了祝贺和称赞。

CEPC 机构委员会主席、北京大学教授高原宁表示: “《概念设计报告》标志着我们完成了整个项目的加速器、探测器和土木工程的基本设计。下一步将重点关注CEPC关键技术和原型机的研发。希望今后能得到政府的积极回应 。”

中欧两个方案的竞争

就在中国 CEPC 完成《概念设计报告》两个多月后，欧洲核子中心也公布了“未来环形对撞机”（FCC）的概念设计报告。中国科学家要建超大对撞机，欧洲科学家也想建超大对撞机。

如果仔细对比中欧两个方案，可以发现，欧核的 FCC 与中国的 CEPC 大同小异：都是周长100公里，技术路线都是先搞电子对撞而后升级到质子加速。当然，两者的造价不一样，中国的全部费用约为欧核费用的一半左右。

中欧两个方案的建设时间表也很有意思。中国 CEPC 的一期工程是计划到 2030 年完成，二期工程计划 2040 年完成；而欧核的 FCC 一期工程计划在 2040 年前后完成，二期计划能在 2050 年代后期投入使用。前后相差大约都是10年。

技术路线大致相同，时间中国比欧核要早10年左右。正是在这个意义上，王贻芳等科学家认为，对中国高能物理研究来说，建设超大环形对撞机是一次重大机遇。“我们有10年的窗口期，有非常大的把握取得成功，可能改变世界高能物理研究的格局。如果错过这个机遇，我们就只能继续做拾遗补缺的工作了。”

王贻芳所说的拾遗补缺的工作，指的就是像北京正负电子对撞机所开展的研究工作。应该说，到目前为止，我们还没有与其他国家和地区在最热门和关键的大科学装置上开展过直接竞争，我们更多地是在做填补空白和拾遗补缺的工作。这一次建超大对撞机可以说是中国科学家与国外科学家“迎头竞争，正面挑战”。

俯瞰北京正负电子对撞机（2009 年摄）

当中国科学家完成CEPC的《概念设计报告》后，欧核也马上跟进公布了他们的FCC《概念设计报告》。一般人可能会想：我发布报告要建世界最大的超大对撞机，你也发布要建，这于我不利。但中国科学家现在已经有了一颗强大的心脏：很好，欧核等于为中国的CEPC方案做了一次“免费的第三方论证”，证明我们中国的设计方案是正确的。

杨振宁反对中国建造超大对撞机，王贻芳认为中国应该建设超大对撞机。双方各持己见。在此问题上，高能物理领域内的反对方人数不多，或说公开表态的人不多，但其代表人物是诺贝尔奖的获得者；而支持者一方名气虽不如杨振宁大，但中国高能物理领域许多人表示支持，国际高能物理领域也有不少人支持。

一场拉锯战还在进行。