主题：大型对撞机争议 -- 林风清逸

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。

（注：文中加粗内容为杨振宁先生所标记）

很懒1楼2小时前

我想问一下高能支持派：加速器中国上世纪八十年代在老杨的反对下还是建了，这么多年过去了请问对中国工业和科技有什么贡献？没有多少吧，要是有国家早一步步扩大其规模了。

还没睡醒的熊2楼1小时前

对撞机许多关键部件采取了世界上独一无二的方法进行研制生产，使国内相关企业在相关技术领域有了较大提高和突破，带动了中国机械、电子工业技术的发展。

在磁铁和微波部件方面，其设计和研发水平已达到国际水平，先后向美国、日本、意大利、韩国出口加速管、能量倍增器、微波系统波导元件等高科技产品，为国家赢得了荣誉；微波和高频技术的突破为中国电视和广播事业的发展发挥了积极作用，多项技术用于彩色电视发射机速调管的批量生产；对撞机相关的超高真空技术研究，使中国高技术发展所需的超高真空基础技术有了较大突破，上海真空泵厂、沈阳科学仪器研制中心等一批企业，由此具有了生产超高真空系统的能力，向科研单位、航天工业、电子工业等部门提供了优质产品，并有多项产品出口。

只是你不知道罢了

在高能物理实验研究领域，取得了一系列国际领先的研究成果。1992 年，τ轻子质量测量的精确结果纠正了过去τ轻子质量的实验偏差，并把精度提高了10倍，证实了轻子普适性原理，被国际上评价为当年最重要的高能物理实验成果之一；1999年，对2-5GeV能区的强子截面进行了测量，将过去世界平均值的精度从15-20% 提高到6.6%，将Higgs质量从61GeV改变到90GeV，解决了标准模型与实验结果的一个矛盾，得到了国际高能物理界的高度赞扬；2005年，发现的新型粒子X1835开辟了一个国际前沿研究热点领域，将在多夸克态寻找和研究等方面做出重要贡献。

作为同步辐射装置，是目前国内唯一可以提供从硬X射线到真空紫外光的宽波段同步辐射光源，为凝聚态物理、材料科学、生物医学、软X光学、微电子及微机械技术等多学科应用研究提供了先进的实验平台。中国第一条生物大分子晶体学实验站于2003年建成并正式投入使用，首次获得了具有重要生物学意义的SARS冠状病毒蛋白酶大分子结构、菠菜捕光膜蛋白晶体的结构等重要成果。

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很懒3楼1小时前

我只知道欧美对撞机是工业科技发展的成果，不是工业是靠对撞机发展起来的。中国的机械、电子工业要发展要靠其本身，不是靠建造对撞机才会怎样

还没睡醒的熊4楼1小时前

你们说对撞机没用，我给出了对工业的帮助，然后一群人有开始JJYY的说“我只知道欧美对撞机是工业科技发展的成果，不是工业是靠对撞机发展起来的。中国的机械、电子工业要发展要靠其本身，不是靠建造对撞机才会怎样”你们脸真厚

中科院高能所所长王贻芳回应杨振宁：中国建大型对撞机，正是时机

今年初，观察者网刊文介绍了哈佛大学物理博士王孟源劝阻中国建设超级对撞机的文章，由于王孟源先生是最早实名反对该计划并愿意公开详述依据的人士，引起了广泛关注。在媒体请求下，该计划的倡导者，哈佛大学教授丘成桐近日回应了王孟源的意见，并提出了疑问，重量级的物理权威——诺奖得主杨振宁是否也反对？昨天，杨振宁先生通过微信公众号知识分子（ID：The－Intellectual）发表文章《中国今天不宜建造超大对撞机》，将这场讨论又提到了新的高度。

今天，该计划的另一位倡导者，中国科学院高能物理研究所所长王贻芳通过微信公众号知识分子（ID：The-Intellectual)回应杨振宁的意见。原文如下：

中国科学院高能物理研究所所长王贻芳

《知识分子》刊发了杨振宁先生的文章《中国今天不宜建造超大对撞机》，作为正在高能物理一线从事实验工作的科学家、现任中国科学院高能物理研究所所长，我不能同意他的观点。杨先生是我尊敬的前辈科学家，我更尊重科学和理性。如果以下言语有冒犯之处，还请原谅。

（一）杨先生反对的第一点理由是造大加速器是无底洞，因为美国的SSC造价飙升，半途而废，浪费了30亿美元。欧洲的强子对撞机花费了100亿美元。中国的大加速器不可能少于200亿美元，甚至是一个无底洞。

这里实际上有三个问题，一个是SSC为什么会失败，第二是中国的大加速器到底需要多少钱，第三是这个估计可靠吗?是不是又一个无底洞。下面我一一回答。

（1）美国的SSC为什么会失败？大加速器都是无底洞吗？

美国SSC失败的原因有很多，包括当时的政府赤字且与国际空间站争夺经费、美国的两党政治斗争、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。具体分析及历史资料见参考文献【文末注2，注3】。其实“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半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。

在此之后欧洲建造了大型强子对撞机（LHC），获得了极大的成功。虽有超支，但并不是太多。说明大型加速器并不一定是“无底洞”，是可以成功的。

中国的政治与美国完全不同，对大工程建设实际上有其优越性，偶然性较小。今天的中国已经干了很多美国人不干、或干不了的事，未来这样的事还会有。SSC失败，不代表我们就不能建造大型加速器。我们应该要科学仔细地分析，同时要做好国际合作，做好管理，控制预算。

（2）到底需要多少钱？我们规划的大型对撞机项目（以周长为100公里算）分两步走：第一步正负电子对撞机（CEPC）建设阶段，约在2022-2030年间，工程造价（不包括土地、“七通一平”等）约400亿人民币。如果这第一步成功，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，其价格降到合理水平（比如~20元/千伏安米），我们可以走第二步质子对撞机（SPPC）阶段，工程造价在1000亿人民币以内，时间是在2040-2050年左右。这里如果减去国际贡献约30%，中国政府应该出资大约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。这里有一个“第二阶段”是为了说明这个方案有极为长远的科学寿命，可以带动更重要的技术发展（如高温超导），是对“第一阶段”科学及技术意义的一个补充。我们现在讨论其设计也是为了保留未来发展的可能性，避免因为考虑不周，比如加速器隧道周长与截面大小等，把未来发展的可能性给堵死了。有这样一个第二阶段的长远目标也会对高能物理和相关技术的发展有重大意义。

(3)这个价格估计是否可靠，是不是会成为无底洞而重蹈美国SSC的覆辙？首先我们知道在过去50年间，国际上有许多成功的加速器工程(如LEP，LHC,PEPII,KEKB/SuperKEKB等)，也有许多不太成功的加速器工程（ISABELLE，SSC，FAIR等）。这里不成功的都是质子加速器，电子对撞机还没有不成功的先例。原因主要还是质子加速器较为复杂，对超导技术的前瞻与预估较难，不易在技术、造价与指标上有一个恰当的把握。指标高了造价会超，指标低了又显得过于保守。

国内大型工程成功的案例很多，高能所建所40年以来，在北京正负电子对撞机、大亚湾中微子实验、散裂中子源、ADS注入器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。我们有成熟的估价、建造、管理经验。

事实对CEPC的估价我们采用了两种办法：

1）分解法：将各设备部件造价相加；

2）类比法：与国内外已完成的同类装置与设备相比。

在总价和系统级，两种办法必须在20%以内一致。

在完成了初步概念设计【文末注1】以后，我们产生了一个1000多项的设备清单，据此进行了造价估计，并邀请国内外专家进行了评审。如果杨先生不相信我们的估价，可以组织再次评审。

对第二阶段SPPC的估计我们只采用了类比法。因为这不是现阶段的主要任务，也不是一定要上的，只是一个可能性。谈论它的造价意义不大。因为我们说过了，不成熟（包括造价）不会启动，所以怎么会是无底洞呢？

（二）杨先生反对的第二点理由是中国目前仍然是一个发展中国家，还有亟待解决的民生问题，超大对撞机不是燃眉之急，目前不宜考虑。

任何一个国家，特别是对中国这样一个大国，必须考虑当下和长远，不可偏废。民生问题当然要解决，而且这也确实是目前国家预算支出的主要内容。但我们也要考虑长远，要有合适的比例进行基础科学研究，要能够不断发展，要有领先世界的能力。清末的中国，人民富庶，GDP世界第一，虽然有能力购买枪炮，但不掌握科学，没有可持续发展能力，最后还是被动挨打，民生也无从谈起。

几百年来，对物质微观结构的研究，从分子、原子到原子核、基本粒子，在相当程度上引领了人类科学的发展。高能物理研究物质的最小结构及其规律，采用的手段覆盖领域宽广，从加速器、探测器到低温、超导、微波、高频、真空、电源、精密机械、自动控制、计算机与网络等，在很大程度上引领了这些高技术的发展并得到广泛应用，是基础科学及高技术研究中具有标志性的一个重大领域。建造大型对撞机可以使我们在这样一个重大的、有引领作用的科学领域领先国际达几十年，可以在相关技术领域领先国际，使一些重要产品实现国产化并走到世界最前沿，可以形成一个国际科学与技术中心引进吸收国外的智力资源，可以培养几千名有创新能力的物质科学及相关技术的顶尖人才，怎么不是燃眉之急，当务之急？

事实上，中国政府和普通民众给全世界人民的感觉是很有钱，也很势利。一个大国，没有对人类文明的贡献，大概很难说话响亮，有软实力和影响力。这也反过来影响了中国在世界上获取利益。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。

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。首先新发现的希格斯粒子质量很低，使我们有可能提出环形正负电子对撞机这个方案来研究它，而且这个环形对撞机还有机会改造成质子对撞机，有长达50年以上的科学寿命；其次，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；第三，我们有北京正负电子对撞机的经验，刚好这个机会是我们的长项，有技术和人员队伍的积累。这个机遇期的时间窗口只有10年，失去这个机会，下一次就不知道是什么时候了。同时我们有极好的大型地下工程施工经验，中国的经济仍处于高速发展期，也处于转型期，有建设能力和科学需求。因此大型对撞机是一个各方面都合适的项目。

（三）杨先生反对的第三点理由是建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费。

中国的基础研究经费目前占研发经费的比重大约是5%，国际上发达国家一般是15%。我们是发展中国家向发达国家迈进，同时又是一个大国，我认为应该逐步增加到10%，直至最后向15%迈进。所以从数字看，基础研究经费还有巨大的增长空间（大约每年1000亿人民币以上），不存在挤压其他基础科学研究经费的情况。

另一方面，增加的经费应该向哪个方面投呢?大家都知道我国的基础科学研究经费中有相当大的一个比重是用来购买仪器，而且主要是外国仪器。所以如果我们突然平均地增加基础研究经费，或向某些领域倾斜，估计会大大拉动美欧日的GDP。而如果我们花10年的时间投入300亿建造加速器，90%以上的钱会花在国内，会推动国内企业的技术进步和市场占有率，会培养成千上万的有能力自己设计与建造设备的科学家和工程师，这将大大推动我国科学仪器设备的发展，同时也会推动其它领域的发展。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）。国家现在提出发起和领导国际大科学工程和计划，CEPC就是一个极好的候选项目。这与发展其它基础科学也不矛盾。

（四）杨先生反对的第四点理由是高能物理学家想寻找的“超对称粒子”和“量子引力化”都未被发现，未来希望用对撞机发现猜想中的粒子也是不会成功的。

建造大型对撞机的科学目标自然不是杨先生所说的那样。在我亲手交给杨先生的《CEPC初步概念设计报告》（英文）【1】中，我们清楚地描述了科学目标。简言之，粒子物理目前的标准模型只是一个在低能情形下的有效理论，需要继续发展更深层次的理论，虽然现在已有一些超出该模型的实验证据，但需要更多的实验证据指明未来的发展方向。目前已知的标准模型中的问题，大部分与希格斯粒子有关，因此更深层次的新物理应该会从希格斯粒子处露出蛛丝马迹。CEPC可以将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右，比LHC好10倍，这就可以确认希格斯粒子的性质，判断希格斯粒子是否与标准模型预言完全一致。同时CEPC还有望首次测量希格斯粒子的自耦合，确定希格斯场参与的真空相变的形式，这对宇宙的早期演化具有重要意义。因此，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。

如果有新的希格斯粒子耦合形式，新的伴随粒子，非点结构的希格斯粒子，或其它与标准模型的偏差，我们可以进行第二阶段，建造大型质子对撞机，直接寻找造成偏差的原因。这个原因当然可能是超对称粒子，也可能是其他粒子。对我们实验物理学家来说，我们会关心理论物理学家的预言，但绝不会依赖他们。现在就预言对撞机会发现或不会发现猜想中的粒子，有点过于武断了，这也不是国际高能物理学界的主流意见。

（五）杨先生反对的第五点理由是七十年来高能物理的大成就对人类生活没有实在的好处，未来也不会有好处。

七十年来，高能物理有许多成绩，其发展出来的技术与人类生活息息相关。没有高能物理，就没有同步辐射光源（发展自正负电子环形对撞机）、自由电子激光（发展自正负电子直线对撞机）和散裂中子源等装置，我们现在的许多生物、地质、环境、材料、凝聚态等方面的进步就无从谈起。没有高能物理，今天在医院里的很多检查与治疗（MRI，PET,癌症的放射性治疗等）就不会存在，或者不会那么先进，或者会推迟出现，许多人的生命会被缩短，生活质量会被降低。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。

中国建大加速器对我们有什么实际的好处呢？第一阶段300亿人民币的投入（2022年起，每年30亿），至少使我们可以在以下技术方面实现国产化，并领先国际：

a)高性能超导高频腔（应用于几乎所有的加速器）

b)高效率、大功率微波功率源（也可应用于雷达、广播、通讯、加速器等）

c)大型低温制冷机（也可应用于科研设施、火箭发动机、医疗设备等）

d)高速、抗辐照硅探测器、电子线路与芯片等。

同时我们还可以在精密机械、微波、真空、自动控制、数据获取与处理，计算机与网络通讯等技术方面领先国际，可以培养上千名顶尖的物理学家和工程师，引进上千名国际顶尖的科学家和工程师，形成一个国际化的科学中心。如果有第二阶段，2040年起每年70亿人民币的投入，可以带动高温超导材料、超导磁体等应用技术的实用化，并国际领先。这个产业的规模大概远远超过700亿人民币。除此之外，也许还有出人意料的新发现、新技术。至于高能物理科学发现的直接应用，目前我们无法预料，但这已经不重要了。对物质结构和基本粒子的研究，其重要性怎么强调都不为过。中国人可以嘲笑古希腊人及后来的欧洲人研究原子、天体运行规律、量子力学、希格斯粒子没有用，但最后吃苦头的还是自己。

（六）杨先生反对的第六点理由是高能所三十年来的成就不高，超大对撞机90%的工作将由非中国人来主导，诺贝尔奖也不会是中国人。

高能所从建立到现在已有四十多年，其发展主要还是最近三十多年，从建立北京正负电子对撞机开始。国家对高能所在高能物理研究方面（高能所还有天体物理、多学科及应用研究）的投入，除人员建筑、实验室及设备、研究经费之外，主要科学设施是北京正负电子对撞机（2.4亿元，1984年），北京正负电子对撞机重大改造工程（6.4亿，2004年），和大亚湾中微子实验（1.7亿，2007年）等，一共约10亿元人民币（当然1984年的2.4亿还是很多的）。与国内其它领域相比，比如杨先生提到的生物、凝聚态、天文物理等，无论是总数还是人均，都绝对不算多。这些投入取得的成果、各种国内外奖励，这里不一一列举，与国内其它领域相比，绝对不少。这点投资，与国际上比，差好几个数量级；但取得的成果，还是可以跟他们比肩的，至少我们现在是国际高能物理领域四大实验室之一（CERN，Fermi，KEK，IHEP）。

我们中国的科学家2012年在国际上独立地首次提出CEPC-SPPC的设想，得到国际上的积极响应与支持。随后我们开展了初步概念设计，虽然有国际参与（特别是从开展国际合作考虑），但主要是以我们为主完成了《初步概念设计报告》【1】。所以将来超大对撞机70%的工作将由中国人来主导完成，至少会与我们的出资比例一致。杨先生要是还没有信心，可以去问问国际上主要的国家实验室主任们。

事实上，高能所有三十多年正负电子对撞机的经验，提出CEPC是经过深思熟虑的。高能所参加过80年代北京正负电子对撞机设计与建设的专家都说，当年的困难比起今天的CEPC，只大不小。相信我们不会一代不如一代，有信心、能力和勇气独立完成CEPC。当然从国际合作考虑，还是需要放手一些工作内容。

至于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。但我们还有二十多年，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。

至于中国人得诺贝尔奖，我觉得无法预料，也不是国家对基础科学投入的目的，更不是我们个人从事科学研究的目的。我们追求的是对自然界的理解和掌握。CERN发现了希格斯粒子，爱丁堡的希格斯拿到了诺贝尔奖。我们希望中国有一个CERN这样的研究机构、研究成果和技术能力，至于有没有爱丁堡这样的机构和希格斯这样的人去得诺贝尔奖，并不重要。

（七）杨先生反对的第七点理由是高能物理的前途在“新加速原理”和“几何理论”，不在大型加速器。

“新加速原理”确实是一个加速器发展的重要方向，也许将来（几十年内）能用于高能物理固定靶实验，或某些对束流品质要求不高的应用领域。在高能对撞机方面，无论是束流品质还是能量利用效率，都还有太长的路要走。在此期间，高能物理不能停止发展，等待这个新技术成熟。至于“几何理论”，或是“弦理论”，更是虚无缥缈，与实验有太多的距离，不是我们现在考虑的问题。

高能物理的前途在哪里，见仁见智。中国现在没有诺贝尔物理学奖获得者，但国际上有，而且很多，杨先生的看法显然与大家不同。不仅现在不同，过去几十年都不同。据有关资料，杨先生对高能物理的未来发展自60年代起就是悲观的，所以与粒子物理标准模型失之交臂。自70年代起就反对中国建造高能加速器【文末注4】。幸亏小平同志听从了李政道等其他著名科学家的建议，才有了今天的高能物理所、北京正负电子对撞机和大亚湾中微子实验及其重大成果，也有了我们的同步辐射光源、散裂中子源等大科学平台为全国的科技界服务。面对未来，我们应该更多地听取科研一线新生代科学家的意见，他们才能引领我们的科技事业兴旺发达，领先国际。

（编者注：文中粗体部分为王贻芳先生标注）

参考文献：

【1】http://cepc.ihep.ac.cn/preCDR/volume.html

【2】S. Wojcicki, Rev. of Acce. Sci. and Tech. Vol. 1 (2008) 259–302; Vol. 2 (2009) 265–301

【3】M．Riordan, L. Hoddeson and A. Kolb, Tunnel Vision–The rise and fall of the Superconducting Super Collider, The University of Chicago Press，2015

【4】高能物理研究所1972-1980年报

【9月5日，中国科学院高能物理研究所所长王贻芳发文，回应了杨振宁《中国今天不宜建造超大对撞机》一文。应观察者网邀请，最早公开实名反对中国建设超级对撞机、引发后续讨论的王孟源先生，也撰文对王贻芳的文章进行回应，王孟源还提到了高能所更应该全力攻关的一项被美国封锁的技术。】

当SSC在美国国会经历评审的时候，刚好是我博士毕业，到德州加入了Weinberg的研究团队。Weinberg是SSC背后的最重要推手，在那段时间为SSC到处奔走。每周组里开会，也必然会把最新发展和大家分享，所以我对SSC预算被裁的来龙去脉有真正的内线消息，比起王所长所依据的那些书应该还要准确些。

SSC原本的预算在1987年是44亿美元，到1993年被裁的时候，总进度不到20%，隧道挖了不到1/3，但是预算已经涨到120亿美元。国会决定放弃已投入的20亿美元资金之后，Weinberg在组里会议总结教训的时候，很后悔一开始把预算数字压得低过头了：若是早把实际上接近200亿美元（1993年币值，相当于330亿2016年美元，超支比率约为450%）的真正费用分发到各个工业州的转包商去，德州议员就不会在国会孤立无援。

SSC被裁之后，LHC仍然继承了高能物理低估预算的传统，不过在程度上汲取SSC的教训而轻了些。在1998年开建时预算是26亿美元，到2008年完工实际花费了90亿美元（相当于101亿2016年美元币值），超支比率只有346%，这就是王所长所说的“虽有超支，但并不是太多”。

当然LHC比SSC便宜，并不止是因为它的能阶低一些，更重要的是因为它沿用了CERN既有的现成隧道和基础设施，包括水、电、路和建筑。在SSC的预算里，这些项目占大约一半，所以如果LHC必须从头建起，总花费应该在200亿2016年美元左右。建成之后，LHC的运作花费大约是每年12亿美元，至今八年，总共又花了将近100亿美元。

王所长计划建造的CEPC和SSPC，总预算是1400亿人民币，假设这是今年的币值，依当前的汇率等同210亿美元，基本上和LHC的总价一样。但是SSPC的尺寸比LHC大四倍，能阶高七倍多，照理应该贵四到七倍之间。所以在逻辑上这有两个可能：第一是王所长能保证在未来30多年的建设期间，有一连串举世独创的突破，不但打破全球对撞机价钱随时间上升快于通货膨胀的传统，而且反其道而行，能压低造价四倍以上。第二是高能物理界造对撞机的传统依然健在，包括低估预算四倍左右。

不论实际预算是多少，一个超千亿人民币级的计划必然会挤压其他基础科学方面的投资，这不但是常识，而且和中国的基础科学总预算是否增长是两回事。王所长说因为总预算要增加，所以其他科目不会受挤压，只是纯粹玩弄语法；如果没有这个计划，总预算的增长就可以真正提升许许多多对国家社会有立即直接贡献的研究。正如王所长自己提到的，中国的基础科研资金比先进国家少了三倍，如果给凝态物理、量子纠缠、天文物理、声学、光学、生物物理、混沌理论、化学物理、宇宙学、低温物理、结晶学、流体力学、高压物理、核物理和非对撞机的高能物理（基础科学还包括化学、生物、数学等等大类，受篇幅所限，这里只列出部分物理领域）的资金因为新对撞机而停滞不前，不正是王所长宣称不愿见到的吗？

王所长反驳杨先生的第四点理由时，说建CEPC的理由不是要找超对称粒子，而是要研究Higgs；这又是玩弄语法的例子。CEPC的能阶与LHC相当，LHC找不到超对称粒子，那么CEPC当然也找不到。懂高能物理的读者都知道杨先生指的是SSPC；所以王所长真正应该回答的问题是SSPC的科学目标是什么？

至于CEPC要花400亿人民币（相当于60亿美元，假设没有被低估）来研究Higgs，这对懂高能物理的读者同样是很奇怪的，因为不但LHC这个质子对撞机已经在研究Higgs了，日本也即将建造ILC（国际线性对撞机）来做同样的研究，它的性能和CEPC完全相当，同样是电子对撞机，只不过因为是线性的，所以不但价钱低些（目前预算是50亿美元），运作费用也远低于CEPC这样的环形对撞机（因为它没有同步辐射，所以用电省了很多倍），而且会比CEPC早好几年运行，CEPC的任何发现，都必然会早已被ILC发表过了，因此CEPC的科学价值绝对是零。

那么它在逻辑上唯一可能的作用，就是作为一个开门的楔子，以便有借口先投入预算来挖掘隧道，使国家考虑是否升级至SSPC时，已经有沉没成本。王所长对SSPC的科学目标语焉不详，实在也直接影响到CEPC的全部合理性。

杨先生说高能物理对人类未来不会有好处，王所长举了很多个以往的例子。姑且不论过去不能精确预测未来，而且很不幸的，这些例子都与王所长想做的新对撞机没有关联，例如同步辐射，这是1945年开发出新的Synchrotron后发现的副作用，但是CEPC和SSPC并不是新设计，只不过是既有的环形对撞机的放大版本，怎么可能偶然发现新的作用呢？

又如放射治疗所用的高能粒子，也是在1940年代或之前就发现了，如果王所长想用70年前的历史来预测未来30年的科学发展，是不是应该先解答为什么过去70年在对撞机上投资一直成指数曲线增加，却没有更多的类似贡献呢？（其实这是因为粒子的能阶越高，就越不稳定。高能物理到1950年代之后，能阶已经高到新粒子必然极不稳定，还没有飞出一个原子的直径就已经衰变了，那当然不可能有什么实际用处。这个道理王所长应该也懂才对啊。）

至于WWW，那是一个CERN的职员发明的，但是和高能物理却没有关系；就好像爱因斯坦写下相对论的时候，是专利局的雇员，但是我们不能把相对论算成专利法的好处之一，不是吗？

其实我们不需要考虑这么多细节，也可以很快地估计新对撞机对经济和社会的可能贡献。这是因为它们只是既有环形对撞机的放大版，完全可以比照LHC的例子：在花费了300亿美元和6000多名博士级以上的研究人员20年的精力之后，LHC给人类社会带来了什么附加好处吗？完全没有。

LHC最重要的技术是超导磁铁，但是欧洲因此而在磁浮列车上有了突破吗？完全没有，最新一代的磁浮技术是日本推出的，只花了不到LHC一半的时间和少于5%的预算。

理工科出身的人都应该明白这个道理：现代科技已经极度专精，同样是超导磁铁，用在对撞机和用在磁浮列车上的就不完全一样，而真正困难的研究，就在于这些不一样的地方。王所长列举的一些技术，全都是对撞机专用的，若要转移到实体工业上，所需的研究等同从头开始，实在远不如把那几千亿人民币直接投入有实际需要的方向。

杨先生说高能所的成就不高，王所长不同意；这是中国物理界内部的人事问题，我不知详情，就不予作评，这里只谈谈我对中国高能物理未来发展的一些评论和建议。首先，当年欧美会花大钱建Tevatron、SSC和LHC，并不只是为了找标准模型中最后的几个粒子（即t-quark和Higgs），更重要的是为了找超越标准模型的粒子。Higgs的质量是125GeV，其实是出奇的轻，这叫做Hierarchy Problem，它背后的机制是过去40年高能物理研究的绝对焦点。很多物理学家认为这个机制包括了质量和Higgs差不多的粒子（这个观念叫做Naturalness，超对称是最流行的理论），所以SSC和LHC都被针对性地设计来找这些粒子。上个月LHC正式宣布什么都没找到，那么超对称固然是错的，Naturalness也一样错了，而且是错到1/100的精度。现在我们对Hierarchy Problem的机制一无所知，Naturalness有可能一直错到1/10000000000000000。王所长的SSPC只比LHC的能阶高7倍，所以基本上是拿几千亿来赌Naturalness只错到1/700，这显然是胜算很小的赌博，就算赌赢了，也对国家社会完全没有贡献，顶多得到一个诺贝尔奖的虚名。

其实事先预测Naturalness会出错的论文是有的（我指的是真正逻辑自洽而且简洁的理论，不是超对称利用几百个自由度撑出来的硬拗；我所记得的，一般预测Naturalness错到1/10000000000000，还没有预测只错到1/700的，所以在这个问题上要豪赌个诺贝尔奖，是完全没有理论依据的），但是高能物理的主流对他们一向嗤之以鼻，很多期刊连审都不审。这是因为高能物理界一直在全力劝说政府投资到昂贵的对撞机上，如果走漏了风声，让评审者知道有可能什么都找不到，就可能拿不到钱。

还好高能物理理论在30年前就是第一个建立了论文预印本（Preprint）的互联网档案库的学科，所以回头挖坟并不难。中国高能理论着重在现象学和QCD上，两者都是不错的研究题材，但是如果有余裕，可以考虑是否组织起来，有系统地去找出这些预测正确的论文，然后择优深入研究。

既然大自然已经选择了要打破Naturalness，高能实验面临了一个大沙漠，环形对撞机的投资与报酬完全不成比例，实在应该另谋着力点。我建议专注在中微子上。中微子实验的耗费远低于对撞机，而实验成果是有理论保证的。除了大亚湾这类中微子振荡实验之外，至今还没有专注于洪荒中微子（Primordial Neutrino）的研究。只不过这类研究需要的不是大笔公家资金（费用应该远在一亿之下），而是研究者的巧思，必须能从头设计，因此很值得有志的实验者探求。

最后谈谈王所长所举的附加好处中，唯一有新实用意义的例子，也就是自由电子激光。正如环形对撞机缩减尺寸和能级之后，可以用来做同步辐射光源，线性对撞机缩减尺寸和能级之后，就成为自由电子激光。不过同步辐射是老技术，中国早就有了，台湾和上海在过去两年先后启用了相当先进的同步辐射光源，而线性对撞机和自由电子激光，却是中国没有的经验和技术，偏偏它是目前最佳的硬X光源（亦即波长很短的X光，同步辐射是软X光），脉冲极短、分辨率极高，不止可以看见个别原子，甚至可以看见个别电子从一个原子跳到另一个原子的过程，是研究化学反应的最先进工具，在军事上也有发展成太空武器的潜力。正因如此，美国虽然不愿意自己掏钱来建ILC，也不肯转移技术给中国，最后硬是把日本拉出来买单。

笔者建议，从国家的整体利益考虑，应该组织高能所全力攻关这项被美国封锁的技术，那么只需不到10亿美元（不需要达到ILC的能级和尺寸，只要足够当光源就行了），就可以帮助许多中国的化学家角逐未来的诺贝尔奖，比起SSPC那个打水漂的计划，要强多了。