200亿美元科学大辩论！中国是否该建超大对撞机？
中国是否该建超大对撞机？科学人物公开辩论 真理越辩越明
近日，诺贝尔奖获得者、物理学家杨振宁在微信公众号上发表文章，反对“中国今天建造超大对撞机”。中国现在是否该建造超大对撞机？丘成桐、杨振宁、中科院高能物理研究所所长王贻芳等大师级科学家近日相继“发声”论战，成为舆论热点。在这场论战中，普通公众不仅得以一窥科学前沿的最新进展，还借助网络直接参与讨论，这一现象本身就反映出科技的进步。
典型观点
丘成桐：五十年来欧美的高能对撞机每一次得出来的重要成果，都能震撼人心。
杨振宁：用超大对撞机来找到超对称粒子，只是一部分高能物理学家的一个猜想。
王贻芳：一个五年计划开建大型对撞机，是高能物理领域领先国际的一个难得机遇。
论战焦点集中在两个方面
这场论战可以大体归纳为两方面。
交锋1 建超大对撞机花多少钱？
杨振宁在文中称，建造超大对撞机预算不可能少于200亿美元，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”。他还在文中回顾了美国建造大对撞机的经验： 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。这使大家普遍认为造大对撞机是无底洞。
对于到底需要花多少钱，王贻芳回应称，规划的大型对撞机项目将分两步走：第一步正负电子对撞机建设阶段（2022-2030年），工程造价约400亿人民币；第二步质子对撞机阶段（2040年至2050年），工程造价在1000亿人民币以内。如果减去国际贡献约30%，中国政府两个阶段分别出资大约300亿人民币（每年30亿）和700亿人民币（每年70亿）。
杨振宁在文中称，中国人均GDP少于巴西、墨西哥，有数亿农民与农民工，还有急待解决的环保、教育、医药健康等问题。建造超大对撞机，费用奇大，对解决这些问题不利。
王贻芳说，从占GDP的比例来看，大型对撞机的造价并没有超过上世纪80年代的北京正负电子对撞机。王贻芳认为，在下一个五年计划开建大型对撞机，是高能物理领域领先国际的一个难得机遇。
交锋2 超大对撞机科研价值如何？
杨振宁说，有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”，但找超对称粒子已有很多年了，完全落空。杨振宁说，多数物理学家，包括他自己，都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”。
王贻芳认为，现在预言对撞机会发现或不会发现猜想中的粒子，过于武断，也不是国际高能物理学界的主流意见。造大型对撞机可以使我国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，并形成一个国际科学与技术中心引进吸收国外的智力资源，可以培养几千名物质科学及相关技术的顶尖人才。
对于杨振宁提出的，“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”，王贻芳表示，将来超大对撞机70%的工作将由中国人来主导完成，至少会与中国的出资比例一致。
国际知名数学家丘成桐也表示，大对撞机的吸引力，胜过目前中国招徕海外人才的计划。他认为，一方面中国的青少年更可能受到感召加入科学事业，一方面也会有国外科学家全职来华工作。他表示：“杨先生（杨振宁）反对高能物理须要有更进一步的发展，使人费解！这更不是华尔街一般的商人能够理解的事情。”
中国对撞机是什么水平？
昨日，中国科学院大学物理科技学院副院长郑阳恒解释说，爱因斯坦曾以e=mc2的公式揭示物质质量与能量的关系，而对撞机则是将能量转换成物质的过程，其反面则是将物质转化成能量的过程，典型应用就是原子弹、氢弹的爆炸。
“用对撞机把能量加到很高，将动能转化成物质”，他说，对撞机可以产生很高能量，将动能转化成各种各样新奇的粒子。
此前欧洲大型对撞机上发现的希格斯粒子，就因其是让整个宇宙产生质量的原因，而被称作“上帝粒子”，“本来宇宙空无一物，‘上帝粒子’却让物质产生了重量”。
郑阳恒说，目前中科院高能所在北京拥有一台正负电子对撞机，是基于电子及其反粒子，也就是正电子，在对撞机上把两个粒子能量加得比较高，发生碰撞而进行研究。
“是比欧洲大型对撞机更加干净的方式”，他说，欧洲的大型对撞机本体噪声较大，而中国的正负电子对撞机则较为干净，且研究成果已经得到国际认可，并经常与国际物理学家进行交流。
他认为，中国下一步的对撞机的发展方向，是要将能量对撞提高大约100倍，“目前还没有，但是科技实力完全具备”，装备大约需要耗资300亿元人民币。
参与争论反映出时代进步
对普通公众来说，该不该建超大对撞机这个话题似乎太过高深。但实际上，能见证这种级别的科学争论，并在网上发言“掺和”，本身就反映时代的进步。
首先，科技发展让我们有幸见证和参与科学最前沿的争论。上世纪，爱因斯坦与玻尔关于量子力学争论的科学意义和影响力更大，但当时的普通民众有几个知晓？互联网和新媒体的发展，让今天的普通人都能在网上直接看到大师级科学家的公开文章和观点，甚至在一定程度上参与讨论。
有意思的是，人们参与讨论所用的万维网系统，就是起源于负责运营“大型强子对撞机”的欧洲核子研究中心。在这里工作的蒂姆·伯纳斯-李为了更好地分享资料而发明了万维网，这也是高能物理研究开出的一枝“意外之花”。
其次，“该不该建”能成为问题，也反映出中国科技实力的进步。曾几何时，空间站、大型强子对撞机之类的前沿大科学工程似乎都是发达国家的“专利”，中国只能望而兴叹。如今，中国即将建设自己的空间站，而在有关超大对撞机的争论中已没有人怀疑中国是否拥有建设能力和实力，双方主要的争议在于“是否划算”“是否值得”的层面。
第三，众多网友发言，说明中国公众的科学素养和对科学的关注度都在提高。在多年科普教育之后，认为自己能对这些“高大上”的议题说两句、并且也希望就此表达观点的人更多了。根据中国科协发布的第九次中国公民科学素质调查结果，2015年中国具备科学素质的公民比例达到6.20%，高于2010年的3.27%。
真理越辩越明。这次各方科学人物公开辩论，是一个良好的发展方向。今后，重大科学工程决策必然会更加吸引公众的目光，也必然更有透明度。
背景
大型强子对撞机究竟是什么？
大型对撞机在现代高能物理中起到的作用确实不可小视。简单而言，对撞机的原理是通过产生高能量的粒子，对另一个粒子进行轰击，轰击可能产生出新的粒子，也可能会造成两者的相互作用，相互作用后的粒子会和探测器物质发生反应。这样人们就可以了解作用后的粒子状态，再将它与之前的粒子状态进行比较，就可以倒推出新粒子的性质。
此外，对撞机还可以使得微观尺度上模拟宇宙大爆炸后的宇宙初期形态，帮助科学家研究宇宙起源。它还可以帮助我们理解夸克和电子是否是宇宙的最小单元，暗物质和反物质的性质，引力的本质，宇宙的维度等重要的物理学问题。简单地说，通过不断的提升能量和撞击次数，能够发现更多的新粒子或者粒子的新性质，从而解答我们在物理学中遇到的种种困惑。
目前世界最大的强子对撞机
目前，世界最大的大型强子对撞机（lhc）位于日内瓦附近的侏罗山地下，除了“最大的粒子对撞机”外，它还有“世界上最大的机器”，“世界上最快的跑道”，“太阳系里最真空的空间”等殊荣。它最大的发现是2012年近似发现了物理学“标准模型”中预言的“希格斯玻色子”存在的迹象。这一结果将人类“标准模型”物理学大厦的屋顶上盖上了最后一块砖，因此被称为是堪比人类登月的伟大成就。也让曾经预言“无法发现希格斯玻色子”的霍金输了100美元。（综合新京报 新华社等文章）
延伸阅读
中国今天不宜建造超大对撞机
文/杨振宁
杨振宁教授近照，所持之书为2008年版《曙光集》。来源：杨振宁教授
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。
（编者注：文中红色为杨振宁先生所标记）
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