錢煒

許多年以后，不論大對(duì)撞機(jī)有沒有建成，王貽芳都會(huì)想起他的前輩：王淦昌、張文裕、唐孝威……對(duì)于中國粒子物理學(xué)家來說，他們的命運(yùn)似乎總是相似的——畢生愿望就是能夠進(jìn)行世界級(jí)的研究，但卻受制于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施的匱乏。只是這一次，王貽芳比他的前輩們離目標(biāo)更為接近，他和他的團(tuán)隊(duì)還在努力一搏，希望改寫歷史的走向。

但與前輩們有所不同的是，王淦昌與張文裕是要在理論的框架內(nèi)完成拼圖，而王貽芳此刻面對(duì)的，是高能物理不確定的未來——一張新的、尚未開啟的拼圖。而這，正是引發(fā)今天這場(chǎng)大討論的根源。

在親歷了美國超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī)（SSC）的黯淡與歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的輝煌之后，韓濤面對(duì)今天外界對(duì)中國籌建大對(duì)撞機(jī)的質(zhì)疑聲，不免有些心急。在越洋電話里，他連珠炮似的大段解釋讓記者都插不上話。

韓濤是美國匹茲堡大學(xué)粒子物理-天體物理-宇宙學(xué)中心主任，也是清華大學(xué)“千人計(jì)劃”講席教授，很早就參與了中國大對(duì)撞機(jī)的研討。他毫不諱言地表示，自己是有“偏見”的。實(shí)際上，韓濤1990年博士畢業(yè)時(shí)的論文題目就是《超級(jí)對(duì)撞機(jī)中希格斯粒子的研究》，隨后參與SSC的研究，因SSC被取消，又轉(zhuǎn)而參與LHC的物理研究?！皣H上各種大型對(duì)撞機(jī)的討論我都參與過，作為一名長期研究對(duì)撞機(jī)物理的科學(xué)家，我覺得自己有資格對(duì)此事發(fā)言?！?/p>

如果不是楊振寧隔空反駁菲爾茲獎(jiǎng)得主、哈佛大學(xué)教授丘成桐的一篇文章，遠(yuǎn)在大洋彼岸的韓濤也許還在埋頭于理論計(jì)算。近日，這位94歲高齡的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主公開發(fā)表了《中國今天不宜興建超大對(duì)撞機(jī)》一文，將此前一直局限于物理學(xué)界之內(nèi)的小范圍爭論，引入公眾視野。

從萬里長城到巨型對(duì)撞機(jī)

中國粒子物理學(xué)家們對(duì)于建造超大對(duì)撞機(jī)的熱情與渴望，可以追溯到上世紀(jì)70年代他們的前輩身上。1973年，中科院高能所剛剛成立，第一任所長張文裕在上任伊始就提出，要建一臺(tái)世界上最強(qiáng)大的質(zhì)子加速器。在科學(xué)家們的多方努力及周恩來等中央領(lǐng)導(dǎo)人的支持下，這個(gè)項(xiàng)目曾一度上馬，但因種種原因而被放棄，最終改為建一臺(tái)能量較低的設(shè)備，就是如今已經(jīng)成功運(yùn)行多年的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）。

為何對(duì)撞機(jī)總令粒子物理學(xué)家們魂?duì)繅?mèng)縈？這需要從科學(xué)上進(jìn)行解釋。對(duì)撞機(jī)的原理是通過產(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，相互作用后的次級(jí)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)還可以在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、暗物質(zhì)和反物質(zhì)的性質(zhì)、引力的本質(zhì)和宇宙的維度等重要物理問題。簡單地說，通過不斷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)。

上海交通大學(xué)鴻文講席教授、中國錦屏Pandax暗物質(zhì)探測(cè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人季向東在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)解釋說，雖然也有一些低能量的手段來研究粒子，但擁有高能量的加速器與對(duì)撞機(jī)，是粒子物理學(xué)家們更主要的研究手段。因此，高能物理與粒子物理是兩個(gè)可以劃約等號(hào)的概念，高能是手段，粒子是目標(biāo)。

楊振寧所說的超大對(duì)撞機(jī)，指的是中科院高能物理研究所所長王貽芳院士領(lǐng)銜籌劃的對(duì)撞機(jī)計(jì)劃。王貽芳領(lǐng)導(dǎo)的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)曾斬獲過頂級(jí)國際大獎(jiǎng)——基礎(chǔ)物理突破獎(jiǎng)。作為國內(nèi)高能物理界的領(lǐng)軍人物之一，他不能不考慮：世界上最大的對(duì)撞機(jī)LHC將于2035年關(guān)機(jī)，在LHC之后，還有這么多至關(guān)重要的科學(xué)問題，是否需要投入巨資再造一臺(tái)更龐大且昂貴的繼任者？在中國，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)也將大約再運(yùn)行8～10年。下一步的發(fā)展目標(biāo)是什么？

僅僅在LHC發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的兩個(gè)月后即2012年9月，王貽芳在一次討論會(huì)上提出了一個(gè)設(shè)想：在50～100米深處的地下，建造一條至少50千米、最好100千米的環(huán)形隧道，第一步安裝的是正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC），隨后置入的是質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC）。這一計(jì)劃的亮點(diǎn)是，兩套裝置分享一條隧道。SPPC建成以后，對(duì)撞能量將達(dá)到LHC的7倍以上，成為世界新的最大對(duì)撞機(jī)。

這個(gè)建議一提出，就得到了與會(huì)者的一致贊同。兩個(gè)月后，在美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室舉行的國際會(huì)議上，該方案也引起國際同行的極大興趣。2013年，高能所聯(lián)合國內(nèi)19所大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)的120多名物理學(xué)家成立了一個(gè)正式的CEPC—SPPC工作組，以縝密地調(diào)研這一方案的可行性。數(shù)月后，以美國普林斯頓高等研究院的理論物理學(xué)家尼瑪·阿卡尼-哈梅德為主任的未來高能物理中心在北京成立，旨在幫助建立大對(duì)撞機(jī)所需的物理案例。大家都認(rèn)為，無論這一設(shè)備最終在地球上的何處建造，這種研究都是值得的。

這個(gè)大科學(xué)項(xiàng)目的吸引力與里程碑式意義，從丘成桐2015年出版的英文著作《從萬里長城到巨型對(duì)撞機(jī)：中國探索宇宙最深層奧秘的前景》就能看出。該書的中文版也很快就在國內(nèi)發(fā)售。為一個(gè)尚未正式上馬的項(xiàng)目而作書立傳，而且作者是一位負(fù)有國際聲望的數(shù)學(xué)家，這是中國過去那些大科學(xué)項(xiàng)目從來沒有享受過的待遇。這本獲2016年美國PROSE獎(jiǎng)的科普著作，詳細(xì)介紹了項(xiàng)目的科學(xué)依據(jù)以及截至該書出版前的進(jìn)展情況。

丘成桐在書中坦承，他在積極推進(jìn)這一項(xiàng)目。為此，他在北京支持了由一些世界頂尖物理學(xué)家參與的論壇，幫忙將關(guān)于此對(duì)撞機(jī)的一封信遞交給了一位中國政府最高級(jí)別的領(lǐng)導(dǎo)人。這個(gè)任務(wù)并不像聽上去那么容易，因?yàn)樗枰孪扰c中組部部長、科技部部長與科協(xié)主席商榷……

目前，整個(gè)項(xiàng)目還處于預(yù)研階段，來自9個(gè)國家57個(gè)研究所的300多位研科學(xué)家已經(jīng)于2015年3月完成了初步概念設(shè)計(jì)報(bào)告。與此同時(shí)，科學(xué)家們?cè)趨⒂^勘測(cè)了不下14個(gè)地點(diǎn)后，初步選定北京以東300千米處的港口城市與度假勝地秦皇島附近區(qū)域作為大對(duì)撞機(jī)的候選建設(shè)地點(diǎn)。該區(qū)域地下花崗巖層埋深淺，為建造隧道提供了最節(jié)省成本的選項(xiàng)。而地動(dòng)測(cè)量又顯示該巖石層足夠穩(wěn)定，其他備選地址的地殼運(yùn)動(dòng)要比這里強(qiáng)10～100倍。如果物理學(xué)家要達(dá)到必要的測(cè)量精度，隧道就不能有可覺察的移動(dòng)。該項(xiàng)目也得到了地方政府的積極響應(yīng)。

大對(duì)撞機(jī)能“撞”出什么

超高能量與超高成本，使這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)想甫一提出，就招致各種議論?！度A爾街日?qǐng)?bào)》曾發(fā)文表示，這是中國科學(xué)的大躍進(jìn)。國外甚至還有人說，中國的巨型對(duì)撞機(jī)將制造出黑洞，引發(fā)地球滅亡。

最有力的質(zhì)疑是科學(xué)上的。楊振寧在不久前公開發(fā)表在《知識(shí)分子》微信公眾號(hào)的那封公開信中就表示，如今，高能物理面臨著兩大問題，一是想深入了解剩下的第四種基本力量——引力，還有很大困難；二是還沒有能了解如何統(tǒng)一力量與質(zhì)量。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”，從而為人類指出解決此二問題的方向。“但是找超對(duì)稱粒子已經(jīng)有很多年了，完全落空。今天希望用超大對(duì)撞機(jī)來找到超對(duì)稱粒子，只是部分人的一個(gè)猜想。多數(shù)物理學(xué)家，包括我在內(nèi)，認(rèn)為超對(duì)稱粒子的存在只是一個(gè)猜想，沒有任何實(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?！?/p>

這段話需要加很多注釋普通人才能看得懂。1960～1970年代，理論物理學(xué)的泰斗、諾獎(jiǎng)得主溫伯格與薩拉姆、拉格肖提出了粒子物理的“標(biāo)準(zhǔn)模型”，這是一個(gè)描述物質(zhì)世界的基本構(gòu)成（基本粒子）及其相互作用的理論，把基本粒子分為夸克、輕子與玻色子三大類別，共62種，其中夸克與輕子又統(tǒng)稱為費(fèi)米子。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的希格斯粒子是玻色子的一種，與之相關(guān)的希格斯機(jī)制為基本粒子的質(zhì)量起源提供了動(dòng)力學(xué)解釋，因此，是整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型的基石之一。假如希格斯粒子不存在，那將成為標(biāo)準(zhǔn)模型的重大缺陷。

2012 年7月4日，LHC在首次實(shí)現(xiàn)質(zhì)子對(duì)撞3年后，終于發(fā)現(xiàn)了人們期待已久的希格斯粒子。這是人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的一個(gè)里程碑。作為標(biāo)準(zhǔn)模型的頂峰，它為實(shí)驗(yàn)與理論幾十年來的進(jìn)展畫上了句號(hào)，物理學(xué)家們用了幾乎一個(gè)世紀(jì)完成了一幅偉大拼圖。

但與此同時(shí)，一個(gè)超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新時(shí)代開始了。這是因?yàn)?，?biāo)準(zhǔn)模型并非終極理論，它并未預(yù)言希格斯粒子和其他基本粒子的質(zhì)量數(shù)值。它也不能解釋暗物質(zhì)或暗能量，而這二者組成了宇宙的95%。此外，標(biāo)準(zhǔn)模型與引力理論也不相容。挖掘標(biāo)準(zhǔn)模型背后的物理規(guī)律（又被稱為新物理），探索超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子與新相互作用，是當(dāng)今粒子物理實(shí)驗(yàn)研究的最前沿。很多科學(xué)家都相信，希格斯粒子就是通向未知新物理的橋梁，它不僅能提供很多具體問題的答案，還能指出通向更普遍理論的道路。

CEPC工作組機(jī)構(gòu)委員會(huì)主席、清華大學(xué)高能物理研究中心主任高原寧在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)表示，在舊拼圖已經(jīng)拼完、高能物理走到瓶頸的今天，研究希格斯粒子的性質(zhì)，是高能物理發(fā)展中無法繞過的一環(huán)?！八巧弦环磮D中的最后一塊，但你需要看看，把它拼上去后是真的嚴(yán)絲合縫，還是并不完全吻合有些出入，從中我們可以發(fā)現(xiàn)下一塊拼圖的蛛絲馬跡?！?/p>

而發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的LHC并不能完成這一任務(wù)。LHC是質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，它的對(duì)撞過程會(huì)產(chǎn)生非常多的本底，希格斯粒子事例混雜著大量無用“噪音”，如果采用正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，則本底非常低，能產(chǎn)生大量干凈的希格斯粒子，因此這一裝置被叫做希格斯工廠（CEPC也因此常常被人們直接喚作希格斯工廠）。

對(duì)此，季向東做了個(gè)形象的比喻，強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的“環(huán)境”是非?！芭K”的，而正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的“環(huán)境”是非?！案蓛簟钡?，“臟”的環(huán)境很難把精度做得很高，而在一個(gè)“干凈”的環(huán)境里可以進(jìn)行高精度的測(cè)量，同時(shí)這也是間接發(fā)現(xiàn)新粒子的手段。

季向東說，高能物理界有一個(gè)常識(shí)：強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的功能主要是尋找新的粒子，而正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是研究粒子的詳細(xì)性質(zhì)?！拔覀兾锢韺W(xué)家是要弄懂世界的，發(fā)現(xiàn)新粒子只是認(rèn)識(shí)的第一步，后續(xù)的研究也許不能獲諾獎(jiǎng)，但科學(xué)研究的價(jià)值絕不能也不應(yīng)該僅用諾獎(jiǎng)來衡量?！?/p>

季向東并沒有參與大對(duì)撞機(jī)的研究工作，他說自己作為一名非利益相關(guān)者和懂行的人，贊成王貽芳的計(jì)劃。高能物理有3個(gè)發(fā)展前沿：能量前沿，如LHC就歸此領(lǐng)域；亮度前沿，即更大的統(tǒng)計(jì)量，更精確地測(cè)量，CEPC就屬于這類；第三叫宇宙前沿，就是粒子宇宙學(xué)，與暗物質(zhì)暗能量相關(guān)，他的研究屬于此類。“這是高能物理的三條腿，砍掉其中任何一個(gè)都不能發(fā)展?！彼麖?qiáng)調(diào)說。

由此可見，中國大對(duì)撞機(jī)在其第一階段即CEPC，有著明確、可實(shí)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)，且正是朝著楊振寧提出來的問題這個(gè)方向去努力。韓濤就表示，用于研究希格斯粒子性質(zhì)的新一代大型對(duì)撞機(jī)，國際高能物理界是會(huì)建造的，即使中國不建，其他國家也會(huì)建。重要的是，我們只有一個(gè)窗口時(shí)間不長的機(jī)會(huì)：美國主要由于政策上的原因尚未認(rèn)真考慮此事；歐洲核子中心（CERN）正忙于全力運(yùn)行目前世界上僅有的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），10年內(nèi)騰不出手來。因此，這是中國高能物理趕超世界的絕好機(jī)遇。

王孟源畢業(yè)于臺(tái)灣清華大學(xué)，后在美國哈佛大學(xué)獲得物理學(xué)博士，雖然他如今已經(jīng)轉(zhuǎn)行做了金融，但卻是大對(duì)撞機(jī)堅(jiān)定的反對(duì)者。王孟源質(zhì)疑SPPC的科學(xué)目標(biāo)并不清晰。楊振寧的質(zhì)疑，也更多地與第二階段的SPPC有關(guān)。他的懷疑并非空穴來風(fēng)，這實(shí)際上牽涉到一個(gè)非常宏大的命題：粒子物理，或者說基礎(chǔ)理論物理學(xué)的未來在哪里。而這，正是SPPC試圖解決的問題，因?yàn)榇笮唾|(zhì)子對(duì)撞機(jī)就是致力于尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子與新物理現(xiàn)象。

為解決標(biāo)準(zhǔn)模型里無法解釋的問題，理論物理學(xué)家們過去提出了“超對(duì)稱理論”，這得到了物理學(xué)界普遍的認(rèn)可。有人曾說：“對(duì)于我們這一代人，超對(duì)稱理論就是標(biāo)準(zhǔn)的教科書式答案。即便它還沒有被實(shí)驗(yàn)證明，所有人都相信它的存在。”

然而，幾十年來，盡管科學(xué)家們建造的對(duì)撞機(jī)能量越來越高，人們卻一直一無所獲。目前世界上最強(qiáng)大的質(zhì)子對(duì)撞機(jī)LHC運(yùn)行至今，除了發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子，就沒有再發(fā)現(xiàn)任何新東西。因此，超對(duì)稱理論開始受到懷疑。一些人如阿卡尼-哈梅德也提出了一些新的解釋或新的理論。然而，無論是要驗(yàn)證超對(duì)稱還是尋找別的新物理，這都需要更大的對(duì)撞機(jī)。

但楊振寧認(rèn)為，由于成本太高，建更大的加速器并不可行，他認(rèn)為，尋找新的加速器原理與美妙的幾何結(jié)構(gòu)才是高能物理界應(yīng)該做的事情。在物理界，他的看法有一定的代表性。美國華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家喬納森·卡茨（Jonathan Katz）在給《華爾街日?qǐng)?bào)》編輯的一封公開信中，就將粒子物理斥為“停滯不前的”“瀕臨死亡的”學(xué)科，并稱“發(fā)展超越現(xiàn)有粒子加速器的新型加速器受到了技術(shù)難題及經(jīng)濟(jì)困難等因素的阻礙”。

他還指出：物理學(xué)的未來在于原子物理及凝聚態(tài)物理學(xué)。在這些領(lǐng)域，只需要數(shù)十萬而非數(shù)百億美元的預(yù)算，建立在光學(xué)平臺(tái)上的精密實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)就有可能幫助人們進(jìn)一步深入理解包括對(duì)量子力學(xué)基本原理在內(nèi)的基本物理概念，并能在諸如量子計(jì)算領(lǐng)域取得扎實(shí)的技術(shù)突破。

最后，這位研究天體物理學(xué)、軟物質(zhì)與氣候的教授用充滿革命色彩的語言總結(jié)道：“現(xiàn)在這個(gè)‘偉大的科學(xué)大躍進(jìn)也有可能餓死科學(xué)進(jìn)步。讓實(shí)驗(yàn)室里百花齊放，開滿世界！”

“原子物理和凝聚態(tài)物理的成果的確令人著迷，但這顯然不能成為反對(duì)探索更深層次規(guī)律的理由?！备咴瓕幓貞?yīng)說，“這如同登山時(shí)遇到險(xiǎn)坡，不能看到眼前山花爛漫就停下攀登的腳步?！?/p>

《中國新聞周刊》就《中國今天不宜興建大對(duì)撞機(jī)》一文的發(fā)表緣由詢問楊振寧，他在電郵中僅用一句話作了解釋，“我看了丘教授的文章，所以作了回應(yīng)?！睂?duì)于進(jìn)一步的科學(xué)問題，楊振寧沒有再做解釋。楊所指的文章，是2016年8月29日發(fā)表的《丘成桐： 關(guān)于中國建設(shè)高能對(duì)撞機(jī)的幾點(diǎn)意見并回答媒體的問題》一文。

為回應(yīng)楊振寧，丘成桐在回復(fù)《中國新聞周刊》的郵件中寫道：“在判斷希格斯粒子研究的科學(xué)價(jià)值時(shí)，還是要聽在高能物理前沿實(shí)際從事研究工作的專家的意見。建立CEPC 可以對(duì)希格斯粒子進(jìn)行精確的測(cè)量，希望找到新的物理線索，這些線索又可以指導(dǎo)SPPC 如何找到新的物理現(xiàn)象。SPPC 要探索更高的新能區(qū)，兩者先后順序不同，相互補(bǔ)充，而又相互獨(dú)立。事實(shí)上，即使SPPC 不建，CEPC 的科學(xué)意義也值得我們?nèi)ソⅲ^對(duì)不是浪費(fèi)。假如因?yàn)槿藶樵蚨蝗フ覍の覀冇心芰φ业玫降恼胬恚袊_實(shí)會(huì)喪失一個(gè)千載一時(shí)的機(jī)會(huì)。”

丘成桐還說，“我從來沒有說過對(duì)撞機(jī)要驗(yàn)證我自己的研究理論，事實(shí)上，雖然我的很多工作跟物理很接近，也對(duì)理論物理做了不少貢獻(xiàn)，哈佛大學(xué)物理系也因此聘請(qǐng)我做他們的教授，但我沒有去研究建立物理模型的學(xué)問，所以當(dāng)有記者硬說我要驗(yàn)證自己的學(xué)說時(shí)，我有點(diǎn)啼笑皆非。”

丘成桐表示，他們做的很多理論，無論是數(shù)學(xué)的，或是物理的，假如它們距離大自然的現(xiàn)象太遠(yuǎn)，這些理論都會(huì)變得不重要。所以他一直注意實(shí)驗(yàn)物理的進(jìn)展。

為證明自己的觀點(diǎn)，他回憶說，楊先生著名的規(guī)范場(chǎng)理論，本來是楊先生和他的合作伙伴米爾斯在古典的物理意義下來討論的，當(dāng)時(shí)提出來，就受到泡利的質(zhì)疑！有差不多二十年光景，在實(shí)驗(yàn)室中看不到它的物理意義。幸好在70年代初期，歐美幾個(gè)名家將它成功地量子化，因此可以用來描述實(shí)驗(yàn)室中得出來的粒子現(xiàn)象，沒有量子化，就無從得知本來的楊-米爾斯理論的重要性。所以，沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的物理學(xué)很難成長！因此楊先生反對(duì)大型對(duì)撞機(jī)，對(duì)所有高能物理學(xué)家來說，都是很覺得驚訝的！

丘成桐表示，“我們當(dāng)然都希望大型對(duì)撞機(jī)會(huì)找到超對(duì)稱粒子。假如超對(duì)稱被證實(shí)存在的話，很多高能物理學(xué)家都認(rèn)為，這個(gè)發(fā)現(xiàn)會(huì)是21世紀(jì)科學(xué)上最大的成就。我們希望它在中國的土壤上被首先找到！這個(gè)成就絕對(duì)可以媲美中國古代的四大發(fā)明?！?/p>

不過，季向東認(rèn)為，即使沒有發(fā)現(xiàn)超對(duì)稱粒子也很正常。不論是超對(duì)稱還是弦理論，終歸都是猜想，很可能最終實(shí)驗(yàn)出來的結(jié)果與理論相去甚遠(yuǎn)，但這就是科學(xué)——它是未知的，誰也不能保證能發(fā)現(xiàn)什么。但如果我們不去做，就永遠(yuǎn)不知道會(huì)發(fā)現(xiàn)什么。

實(shí)際上，早在2012年，溫伯格就已指出，LHC最令人激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)將是某種出乎意料的東西，但無論如何，很難看出它將帶人們一路走到包含引力的終極理論。所以在今后10年，物理學(xué)家很可能會(huì)去向他們的政府尋求支持，以建造他們所需的更強(qiáng)大的新加速器?！安唤ㄔ煨录铀倨?，基礎(chǔ)物理學(xué)仍然有事可做。但是我不相信，在不推進(jìn)能量前沿的條件下，我們還能產(chǎn)生任何顯著進(jìn)步?！比欢瑴夭裼植粺o失望地說：“在未來10年，我們也許將看到探索自然規(guī)律的步伐漸行漸止，且在我們有生之年重啟無望。”

科學(xué)或錢的問題

溫伯格的失望，源自他在SSC項(xiàng)目上的失意。究其根本，是錢的問題。

加速器的高昂成本，決定了高能物理研究一直就是非常燒錢的。早在1987年，在溫伯格的主導(dǎo)下，美國的高能物理學(xué)家們就尋求建造一臺(tái)世界上最強(qiáng)大的質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，它最初的預(yù)算是30億美元，后來迅速增至110億美元。天價(jià)的成本在國會(huì)引起了普遍的反對(duì)。項(xiàng)目于1993年被迫終止。彼時(shí)，工程進(jìn)度才完成20%，就已經(jīng)花掉了20億美元。

當(dāng)SSC被取消時(shí)，全球高能物理學(xué)界并未失去一切，因?yàn)闅W洲的LHC仍在按計(jì)劃推進(jìn)中。這臺(tái)有史以來最強(qiáng)大的粒子加速器，探測(cè)器大如教堂，其環(huán)形隧道長達(dá)27千米，深埋于日內(nèi)瓦郊外地表以下約100米的巖層中。它的身價(jià)也只比SSC便宜那么一丁點(diǎn)兒——花了80億美元。

如果一切順利，中國的CEPC將于2021年開建，2028年開始運(yùn)行。SPPC將于2035年開始實(shí)際建造，至2042年完工。整個(gè)工程花費(fèi)不菲，CEPC將耗資400億人民幣，SPPC造價(jià)在1000億以內(nèi)?？紤]到這是一個(gè)國際合作項(xiàng)目，中國將要掏的錢分別是300億和700億人民幣。王貽芳向《中國新聞周刊》確認(rèn)，如果立項(xiàng)，這應(yīng)該是中國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域投資最大的項(xiàng)目。

天價(jià)數(shù)字，招致了外界最猛烈的反對(duì)。對(duì)該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性的質(zhì)疑，甚至強(qiáng)過了科學(xué)本身的討論。王孟源最近再次撰文說，CEPC要花400億人民幣（即60億美元）來研究希格斯完全沒必要。因?yàn)槿毡疽布磳⒔ㄔ霫LC（國際線性對(duì)撞機(jī)）來做同樣的研究，它的性能和CEPC完全相當(dāng)，且價(jià)錢更低，目前預(yù)算是50億美元，且會(huì)比CEPC早好幾年運(yùn)行。CEPC的任何發(fā)現(xiàn)，都必然會(huì)早已被ILC發(fā)表過了，因此CEPC的科學(xué)價(jià)值絕對(duì)是零。

相比高能物理學(xué)家們充滿術(shù)語晦澀難懂的文章，王孟源的行文淺顯易懂，贏得了很多網(wǎng)民的點(diǎn)贊與支持。對(duì)此，高原寧說，這絕對(duì)是謬誤。日本的ILC雖然起步比CEPC早，已籌劃多年，但至今也沒有得到政府的批準(zhǔn)正式立項(xiàng)，而且，直線加速器由于技術(shù)上更為先進(jìn)，做起來更難，“成本絕對(duì)比CEPC只高不低”。也正是由于ILC停滯不前，才是中國大對(duì)撞機(jī)起步的最佳時(shí)機(jī)。他還強(qiáng)調(diào)，CEPC的建設(shè)，還將輻射到中國相關(guān)制造行業(yè)。因?yàn)樗麄兊哪繕?biāo)是項(xiàng)目零部件的國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，最好是95%。

據(jù)高原寧透露，科技部已經(jīng)批準(zhǔn)了3600萬元人民幣用于CEPC的前期預(yù)研。但遺憾的是，2016年6月，僅以一票只差，CEPC預(yù)研所需的8個(gè)億的經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)被發(fā)改委駁回。即使最終連CEPC都沒有建成，高原寧說，他們的預(yù)研也依然是有價(jià)值的。技術(shù)具有通用性，將來在其他項(xiàng)目上也會(huì)用到，因此，預(yù)研是一次很好的技術(shù)儲(chǔ)備。

高原寧目前還無法預(yù)料這場(chǎng)公共討論對(duì)項(xiàng)目申請(qǐng)的影響，但他覺得，這樣的討論也并不是什么壞事，爭論本身也是對(duì)公眾的科普過程。不過，令他感到遺憾的是，很多人包括一些同行，往往連事情的真相都尚不了解就急于發(fā)難，“感覺每個(gè)人心中都有一臺(tái)自己的對(duì)撞機(jī)，大家討論的都不是一回事。我們本來希望在科學(xué)界先進(jìn)行細(xì)致論證，然后將正反兩方面的意見系統(tǒng)全面地交給公眾?！?/p>

對(duì)此，清華大學(xué)科技哲學(xué)教授劉兵評(píng)價(jià)說，大科學(xué)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)巨大，花的都是納稅人的錢，本應(yīng)該接受公眾的質(zhì)疑。中國這樣的討論不是太多，而是太少了，這是一種進(jìn)步。然而，這次討論的質(zhì)量還不夠高，討論也不夠規(guī)范。

早在1940年代，中國物理學(xué)家王淦昌就在顛沛流離之中預(yù)言了中微子的存在，但因戰(zhàn)亂根本不具備做實(shí)驗(yàn)的條件而與諾獎(jiǎng)失之交臂。到了1970年代末，中科院高能所的唐孝威院士曾計(jì)劃與日本的小柴昌俊合作研究中微子振蕩，但因中方有關(guān)部門未批準(zhǔn)而作罷，后來，小柴昌俊繼續(xù)研究，后來憑此摘走諾獎(jiǎng)。

有關(guān)加速器的爭論則一直在持續(xù)。早在1970年代，楊振寧就反對(duì)中國建大型加速器。盡管同為諾獎(jiǎng)得主的李政道也對(duì)此事不熱衷，但他卻建議，可以改建一臺(tái)較小的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。1980年，國內(nèi)加速器建設(shè)陷于停滯狀態(tài)。在當(dāng)年的廣州粒子物理理論討論會(huì)上，李政道牽頭擬就了一封聯(lián)名信，呼吁中國政府繼續(xù)支持建設(shè)高能加速器。楊振寧沒有在信上簽名，并在會(huì)后給所有參會(huì)的科學(xué)家寫了一封信，公開反對(duì)建大型加速器。因此，后來BEPC的建成，與李政道的積極推動(dòng)密不可分。

這一次，楊振寧再次站在了反對(duì)者的立場(chǎng)上。他的第一點(diǎn)理由甚至與當(dāng)年如出一轍：目前中國仍然只是一個(gè)發(fā)展中國家，人均GDP還少于巴西、墨西哥或馬來西亞，還有數(shù)億農(nóng)民與農(nóng)民工，還有亟待解決的環(huán)保問題、教育問題、醫(yī)藥健康問題等等。建造超大對(duì)撞機(jī)，費(fèi)用奇大，對(duì)解決這些燃眉問題不利，目前不宜考慮。

對(duì)此，王貽芳在公開回應(yīng)楊振寧的文章里作了回答，但他的同行及前輩溫伯格在遭遇同樣挑戰(zhàn)時(shí)的思考或許更加透徹但也更加悲觀——大科學(xué)要尋求政府資助，其競(jìng)爭對(duì)象不只包括載人航天器或其他實(shí)實(shí)在在的科學(xué)項(xiàng)目，還包括許多我們需要政府去做的事情。我們對(duì)教育的投入還無法吸引最好的大學(xué)畢業(yè)生去做教師；我們的旅客正排著長隊(duì)；與歐洲和東亞相比，我們的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)正日漸落后……我們最好不要為了保衛(wèi)科學(xué)而去攻擊政府在其他需求領(lǐng)域的花費(fèi)。我們注定失敗。

作為王貽芳的同行，季向東絲毫不擔(dān)心自己的科研經(jīng)費(fèi)將來會(huì)被大對(duì)撞機(jī)這樣的大項(xiàng)目所擠壓。他覺得，中國還在發(fā)展，將來只會(huì)有越來越多的經(jīng)費(fèi)投入到科學(xué)領(lǐng)域。某種意義上，科學(xué)是在物理學(xué)與天文學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，物理學(xué)是科學(xué)的基石，高能物理又是物理學(xué)里最深?yuàn)W、最迷人的部分。它與化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等其他有實(shí)際應(yīng)用的自然學(xué)科不同，代表著人類對(duì)知識(shí)的渴望，包含著人類的精神追求。從這個(gè)角度來講，現(xiàn)在，人們考慮眼前太多了，而大對(duì)撞機(jī)是物理學(xué)的未來藍(lán)圖。