今年的諾貝爾獎(jiǎng)依舊沒有中國科學(xué)家的身影，間接反映了過去幾十年中國在頂尖基礎(chǔ)科學(xué)的缺位。

在年復(fù)一年的關(guān)于中國基礎(chǔ)科學(xué)何時(shí)有全球領(lǐng)先性成果的討論中，有一種觀點(diǎn)指出，中國的基礎(chǔ)科學(xué)正處于播種的階段，還遠(yuǎn)未到收獲的季節(jié)。由此拆分這個(gè)觀點(diǎn)，如何“播種”又成了另一道難題。

正在接受評(píng)估的中國超大環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC，以下簡(jiǎn)稱“超大對(duì)撞機(jī)”）就是一個(gè)典型的例子。其前所未有的巨額資金投入，成為楊振寧、丘成桐兩位頂級(jí)科學(xué)家多次公開討論的爭(zhēng)議焦點(diǎn)，更考驗(yàn)著中國現(xiàn)階段在建設(shè)大科學(xué)裝置上的決策和決心。簡(jiǎn)而概括之，“反撞者”（楊派）認(rèn)為此事時(shí)機(jī)未到，“挺撞者”（丘派）認(rèn)為此時(shí)不做更待何時(shí)。

時(shí)至今日，CEPC 這一牽動(dòng)整個(gè)中國高能物理界神經(jīng)的項(xiàng)目，又在經(jīng)歷著怎樣的命運(yùn)走向？

CEPC《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》誕生

1984年10月，中國開始建造北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，開啟了中國大科學(xué)工程建設(shè)的新時(shí)代。

2007年10月，中國科學(xué)院高能物理所開始建造大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)工程，并于2012年3月宣布：在世界上發(fā)現(xiàn)了中微子第三種振蕩模式。王貽芳等科學(xué)家還因此而獲得2015年美國基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)。

正是在這樣的背景下，中國科學(xué)家在2012年又提出了建造CEPC的建議。

2018年11月14日，兩卷本的CEPC《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》在北京正式發(fā)布。這一報(bào)告闡述了加速器和探測(cè)器的可行性設(shè)計(jì)方案，以及該項(xiàng)目的科學(xué)意義。同時(shí)也詳細(xì)地評(píng)估了 CEPC 相對(duì)于歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在科學(xué)上的優(yōu)勢(shì)。引人注目的是，《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》吸納了全球高能物理學(xué)界多位科學(xué)家包括諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的意見，全球有上千位科學(xué)家參與了這項(xiàng)研究。國際未來加速器委員會(huì)和亞洲未來加速器委員會(huì)主席、墨爾本大學(xué) Geoffrey Taylor 教授，2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、領(lǐng)導(dǎo)LIGO實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引力波的加州理工大學(xué)教授Barry Barish等都對(duì)CEPC《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》的完成表示了祝賀和稱贊。

CEPC機(jī)構(gòu)委員會(huì)主席、北京大學(xué)教授高原寧表示： “《概念設(shè)計(jì)報(bào)告》標(biāo)志著我們完成了整個(gè)項(xiàng)目的加速器、探測(cè)器和土木工程的基本設(shè)計(jì)。下一步將重點(diǎn)關(guān)注CEPC關(guān)鍵技術(shù)和原型機(jī)的研發(fā)，希望今后能得到政府的積極回應(yīng)?！?/p>

2019年12月中旬，CEPC 的主要發(fā)起人、中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳院士接受多家媒體采訪，再次回應(yīng)中國建設(shè)超大對(duì)撞機(jī)的種種爭(zhēng)議，并透露 CEPC 目前所處的階段和取得的進(jìn)展。

王貽芳是當(dāng)代中國最重要的高能物理學(xué)家之一，曾師從丁肇中。過去10年間，他領(lǐng)導(dǎo)了國內(nèi)兩大粒子物理實(shí)驗(yàn)。其中，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)被《科學(xué)》雜志評(píng)為 2012 年度十大科學(xué)突破，團(tuán)隊(duì)測(cè)出“幽靈粒子”中微子的第三種振蕩模式，也曾被譽(yù)為“中國本土迄今為止最重要的物理學(xué)成果”，他成為第一個(gè)斬獲基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)的中國人。但王貽芳的雄心遠(yuǎn)不止于此。中國建設(shè)下一代超大對(duì)撞機(jī)，他是最核心的主張者之一。

“中國的粒子物理如果有CEPC，我就盡到了我的責(zé)任，這是從規(guī)劃的角度而言。我可能沒有機(jī)會(huì)在上面做研究了……中國的GDP已經(jīng)是世界第二，有一天會(huì)成為世界第一，我們不可能在GDP世界第一的時(shí)候繼續(xù)做著二流、跟風(fēng)式的科學(xué)研究，應(yīng)該在最核心、最重要的地方去跟別人競(jìng)爭(zhēng)?！痹谧钚碌牟稍L中，王貽芳如此表示。

“用不了1400億”

時(shí)至今日，回顧人類的科技文明史，諸多突破和進(jìn)展無非基于人類在這兩個(gè)方向上的探索能力：更宏觀的世界以及更微觀的世界。而對(duì)這兩個(gè)世界的探索越為深入，大型科學(xué)裝置的存在感就越強(qiáng)。

環(huán)形超大對(duì)撞機(jī)，正是一種在高能物理領(lǐng)域用以探索和理解微觀世界中的基本粒子、尋找新的物理規(guī)律的大型科學(xué)裝置，由中國科學(xué)家于2012年提出建設(shè)。

“對(duì)中國來說，這是一個(gè)理想選擇，是能夠引領(lǐng)世界基礎(chǔ)物理研究最好的機(jī)會(huì)?！蓖踬O芳進(jìn)一步進(jìn)行了充分解釋。

首先，希格斯粒子是目前粒子物理研究未知的一個(gè)最重要的窗口。

其次，希格斯粒子質(zhì)量不是特別重，環(huán)形對(duì)撞機(jī)是一個(gè)理想的希格斯粒子工廠。相對(duì)于直線對(duì)撞機(jī)來說，這是效率更高的一種設(shè)計(jì)。

再次，國際上我們很多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（歐洲、美國、日本），他們的手上都有其他正在進(jìn)行的項(xiàng)目，暫時(shí)騰不出手來做環(huán)形希格斯粒子工廠。

最后，環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)剛好是我們會(huì)做的，我們有30年的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)，這樣一個(gè)裝置也會(huì)推動(dòng)國內(nèi)現(xiàn)有的一些技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，包括精密器械、真空、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)磁鐵、專用集成電路等等。特別是可以填補(bǔ)國內(nèi)空白，培育一批企業(yè)在超導(dǎo)高頻腔、高場(chǎng)超導(dǎo)磁鐵、高功率微波功率源、大型制冷設(shè)備等方面國際領(lǐng)先，并發(fā)展出諸如高溫超導(dǎo)之類的革命性技術(shù)。

據(jù)了解，在 CEPC 的產(chǎn)學(xué)研版圖中，現(xiàn)已有將近 70 家國內(nèi)企業(yè)在合作名單內(nèi)，一起開展關(guān)鍵技術(shù)的研究、關(guān)鍵部件的研制，推動(dòng)很多國產(chǎn)化項(xiàng)目的進(jìn)行。

王貽芳進(jìn)一步指出，科學(xué)的發(fā)展從早期的手眼并用，到后來實(shí)驗(yàn)室中的顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等各種各樣的設(shè)備，再發(fā)展至今人類有了大型的空間望遠(yuǎn)鏡、地面大型望遠(yuǎn)鏡、地面大型加速器等，大科學(xué)裝置的發(fā)展已成必然。

“我們研究的問題越來越難，我們研究的對(duì)象要么越來越大、要么越來越小，這都是人力極難觸及的，所以借助越來越大的儀器是不可避免的趨勢(shì)?！?/p>

但是，大型科學(xué)裝置，也對(duì)應(yīng)著其建設(shè)過程中巨大的人力物力投入，這正是引發(fā)“楊丘之辯”的核心矛盾點(diǎn)。

此前有報(bào)道稱，建設(shè)中國的超大對(duì)撞機(jī)，將耗費(fèi)近30年1400億元：第一步正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）建設(shè)階段，約在 2022—2030 年間，工程造價(jià)（不包括土地、“七通一平”等）約 400 億人民幣;第二步超級(jí)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC）階段，工程造價(jià)在1000億人民幣左右，時(shí)間是在2040—2050年左右。

王貽芳澄清道：“很多人說這個(gè)項(xiàng)目要上千億，我們從來沒有說過。CEPC 需要 360 億元人民幣，這是我們兩次估算出來的結(jié)果?！?/p>

他表示，CEPC 建成之后，其100 公里的隧道具有可重復(fù)利用的價(jià)值，未來的可能性包括用以做質(zhì)子對(duì)撞機(jī)、電子質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，或者重離子對(duì)撞機(jī)等，這是第二階段的可能性。

是否開展第二階段的建設(shè)計(jì)劃，將有兩個(gè)不可或缺的條件，“第一個(gè)，CEPC 需要有重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn);第二，我們的關(guān)鍵技術(shù)要有突破，例如高溫超導(dǎo)。所以大家可以評(píng)估一下，如果我們把高溫超導(dǎo)做出來了，它對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)就不是百億、千億了，恐怕是萬億以上?！?blockquote>

時(shí)至今日，回顧人類的科技文明史，諸多突破和進(jìn)展無非基于人類在這兩個(gè)方向上的探索能力：更宏觀的世界以及更微觀的世界。而對(duì)這兩個(gè)世界的探索越為深入，大型科學(xué)裝置的存在感就越強(qiáng)。

開建時(shí)間點(diǎn)或晚于2022年

按照2018年11月14日發(fā)布的設(shè)計(jì)報(bào)告，中國團(tuán)隊(duì)的 CEPC 研發(fā)初期的資金來自中國政府，但有許多國際上的物理學(xué)家參與設(shè)計(jì)工作。

而在時(shí)間的規(guī)劃上，CEPC 開建的時(shí)間點(diǎn)很大可能將晚于此前所設(shè)定的 2022 年。

王貽芳說：“一個(gè)項(xiàng)目的推動(dòng)依賴于很多方面，我們最初（2013年）計(jì)劃了CEPC于2022 年開始建設(shè)，認(rèn)為團(tuán)隊(duì)差不多需要10年左右的準(zhǔn)備時(shí)間。到現(xiàn)在為止，我們基本是在按計(jì)劃推進(jìn)當(dāng)時(shí)設(shè)定的 10 年任務(wù)?！?/p>

“現(xiàn)在距離 2022 年還有 3 年，實(shí)事求是地說，團(tuán)隊(duì)還有很多準(zhǔn)備工作沒有完成，也許還需要更多的時(shí)間，而這個(gè)也同時(shí)取決于國家未來‘十四五規(guī)劃和其他整體性的計(jì)劃到底會(huì)怎么執(zhí)行。我們也在等待更宏觀的各種各樣項(xiàng)目計(jì)劃的啟動(dòng)，這也不是某一個(gè)項(xiàng)目的問題，是許多項(xiàng)目的整體規(guī)劃的啟動(dòng)，看起來還需要點(diǎn)時(shí)間。”

“未來中國能否實(shí)現(xiàn)建設(shè)超大對(duì)撞機(jī)，我不知道。但是我相信，這是科學(xué)界需要回答的最中心、最關(guān)鍵的核心基本問題。我們中國的科學(xué)家有沒有勇氣、能力，以及社會(huì)和公眾的支持，來做未來科學(xué)發(fā)展的最重要、最核心的問題?！?/p>

“實(shí)事求是地講，中國的科學(xué)發(fā)展到今天，我們研究的絕大部分問題、所謂競(jìng)爭(zhēng)的成功點(diǎn)，相當(dāng)一部分像在打‘游擊戰(zhàn)，更多在邊緣、空當(dāng)、容易的方向上投入和取得成績。我們敢不敢做，代表著中國未來科學(xué)發(fā)展是否能走到舞臺(tái)中央。最終你在國際舞臺(tái)上的領(lǐng)先地位，靠的是在最核心、最困難、最重大的科學(xué)問題上領(lǐng)先。目前為止，中國還未在最關(guān)鍵、最難、最核心的科學(xué)領(lǐng)域打過攻堅(jiān)戰(zhàn)?！?/p>

◎ 來源|綜合微信公眾號(hào)“ DeepTech深科技”、科技日?qǐng)?bào)