楊振寧、丘成桐爭議中挺進的超大對撞機（zt）

2019-11-05

今年的諾貝爾獎依舊沒有中國科學家的身影，間接反映過去幾十年中國在頂尖基礎科
學的缺位。
在年復一年的關於中國基礎科學何時有全球領先性成果的討論中，有一種觀點指出，
中國的基礎科學正處於播種的階段，還遠未到收穫的季節。
由此拆分這個觀點，如何“播種”又成了另一道難題。
正在接受評估的中國超大環形正負電子對撞機（CEPC，以下簡稱“超大對撞機”）就
是一個典型的例子。其前所未有的巨額資金投入，成為楊振寧、丘成桐兩位頂級科學
家多次公開討論的爭議焦點，更考驗着中國現階段在建設大科學裝置上的決策和決
心。簡而概括之，“反撞者”（楊派）認為此事時機未到，“挺撞者”（丘派）認為
此時不做更待何時。
時至今日，CEPC這一牽動整個中國高能物理界神經的項目，又在經歷着怎樣的命運走向？
近日，CEPC的主要發起人、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳院士接受包括Deep 
Tech在內的多家媒體採訪，再次回應中國建設超大對撞機的種種爭議，並透露CEPC目
前所處的階段和取得的進展。
王貽芳是當代中國最重要的高能物理學家之一，曾師從丁肇中。過去十年間，他領導
了國內兩大粒子物理實驗。其中，大亞灣中微子實驗被《科學》雜誌評為2012年度十
大科學突破，團隊測出“幽靈粒子”中微子的第三種振盪模式，也曾被譽為“中國本
土迄今為止最重要的物理學成果”，他成為第一個斬獲基礎物理學突破獎的中國人。
但王貽芳的雄心遠不止於此。中國建設下一代超大對撞機，他是最核心的主張者之一。
“中國的粒子物理如果有CEPC，我就盡到了我的責任，這是從規劃的角度而言。我可
能沒有機會在上面做研究了„„中國的GDP已經是世界第二，有一天會成為世界第一，我
們不可能在世界第一 GDP的時候繼續做着二流、跟風式的科學研究，應該在最核心、
最重要的地方去跟別人競爭”，在最新的採訪中，王貽芳如此表示。
“中國超大對撞機用不了1400億”
時至今日，回顧人類的科技文明史，諸多突破和進展無非基於人類在這兩個方向上的
探索能力：更宏觀的世界以及更微觀的世界。而對這兩個世界的探索越為深入，大型
科學裝置的存在感就越強。
環形超大對撞機，正是一種在高能物理領域用以探索和理解微觀世界中的基本粒子、
尋找新的物理規律的大型科學裝置，由中國科學家於2012年提出建設。
“對中國來說，這是一個理想選擇，是能夠引領世界基礎物理研究最好的機會”，王
貽芳解釋道，具體而言：
第一，希格斯粒子是目前粒子物理研究未知的一個最重要的窗口。
第二，希格斯粒子質量不是特別重，環形對撞機是一個理想的希格斯粒子工廠。相對
於直線對撞機來說，這是效率更高的一種設計。
第三，國際上我們很多的競爭對手（歐洲、美國、日本），他們的手上都有其它正在
進行的項目，暫時騰不出手來做環形希格斯粒子工廠。
第四，環形正負電子對撞機剛好是我們會做的，我們有30年的北京正負電子對撞機的
經驗。
同時，這樣一個裝置也會推動國內現有的一些技術達到國際領先水平，包括精密器
械、真空、自動控制、計算機、超導磁鐵、專用集成電路等等。特別是可以填補國內
空白，培育一批企業在超導高頻腔、高場超導磁鐵、高功率微波功率源、大型製冷設
備等方面國際領先，並發展出諸如高溫超導之類的革命性技術。
據了解，在CEPC的產學研版圖中，現已有將近70家國內企業在合作名單內，一起開展
關鍵技術的研究、關鍵部件的研製，推動很多國產化項目的進行。
王貽芳進一步指出，科學的發展從早期的手眼並用，到後來實驗室中的顯微鏡、望遠
鏡等各種各樣的設備，再發展至今人類有了大型的空間望遠鏡、地面大型望遠鏡、地
面大型加速器等，大科學裝置的發展已成必然。
“我們研究的問題越來越難，我們研究的對象要麼越來越大、要麼越來越小，這都是
人力極難觸及的，所以藉助越來越大的儀器是不可避免的趨勢”。
但是，大型科學裝置，也對應着其建設過程中巨大的人力物力投入，這正是引發“楊
丘之辯”的核心矛盾點。
此前有報道稱，建設中國的超大對撞機，將耗費近30年1400億元：第一步正負電子對
撞機（CEPC）建設階段，約在2022-2030年間，工程造價（不包括土地、“七通一平”
等）約400億人民幣；第二步¾質子對撞機（SPPC）階段，工程造價在1000億人民幣左
右，時間是在2040-2050年左右。
王貽芳澄清道：“很多人說這個項目要上千億，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果。”
他表示，CEPC 建成之後，其100公里的隧道具有可重複利用的價值，未來的可能性包
括用以做質子對撞機、電子質子對撞機，或者重離子對撞機等，這是第二階段的可能性。
是否開展第二階段的建設計劃，將有兩個不可或缺的條件，“第一個，CEPC需要有重
大的科學發現；第二，我們的關鍵技術要有突破，例如高溫超導。所以大家可以評估
一下，如果我們把高溫超導做出來了，它對社會的貢獻就不是百億、千億了，恐怕是
萬億以上”。
按照2018年11月14日發布的設計報告，中國團隊的CEPC研發初期的資金來自於中國政
府，但有許多國際上的物理學家參與設計工作。
而在時間的規劃上，CEPC開建的時間點很大可能將晚於此前所設定的2022年。
其中出現的阻力是什麼？
王貽芳說：“一個項目的推動依賴於很多方面，我們最初（2013年）計劃了CEPC於
2022年開始建設，認為團隊差不多需要10年左右的準備時間。到現在為止，我們基本
是在按計劃推進當時設定的10年任務。
“現在距離2022年還有3年，實事求是地說，團隊還有很多準備工作沒有完成，也許還
需要更多的時間，而這個也同時取決於國家未來”十四五”規劃和其它整體性的計劃
到底會怎麼執行。我們也在等待更宏觀的各種各樣項目計劃的啟動，這也不是某一個
項目的問題，是許多項目的整體規劃的啟動，看起來還需要點時間。”
“楊丘之爭”未落幕，盛宴已過還是機遇難尋？
此前中國超大對撞機爭議大範圍地出現在公眾視野，可追溯到2016年早些時候。
2016年8月初，著名華裔數學家、1982年菲爾茲獎獲得者丘成桐在接受新華社採訪時，
明確表示”希望在長城入海處建設下一代大型對撞機”。之後，丘成桐也撰文表達了
對中國建造超大對撞機的期待。
丘成桐給出的理由是：探索高能物理前沿，尋找超對稱粒子，吸引來自世界各地的一
流科學家，將是中國“對國際科研、世界和平乃至人類文明的貢獻，也是對中國國際
形象的提升”。
但著名物理學家、1957年諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧則提出了截然不同的看法。同
年9月，楊振寧發表長文反對，他認為，中國仍然是個發展中國家，超大對撞機可能會
擠壓其他基礎學科的經費，而這樣的對撞機想要尋找的粒子，“包括我在內，認為超
對稱粒子的存在只是一個猜想”。他估計，這個對撞機的造價可能需要200億美元（約
1350億人民幣）。
兩位傳奇科學家的公開討論迅速引起了廣泛關注，也有越來越多的中國科學家加入討
論，作為發起者的王貽芳也曾參與到其中。在他撰寫的《中國今天應該建造大型對撞
機》中，他曾表示，“楊先生是我尊敬的科學家，但我更尊重科學和理性”。
當時，王貽芳在文章中稱，在下一個五年計劃開建超大對撞機，是我們在高能物理領
域領先國際的一個難得的機遇，而從數字看，基礎研究經費還有巨大的增長空間（大
約每年1000億人民幣以上），不存在擠壓其他基礎科學研究經費的情況。
而在最新的訪談中，他再次重申類似立場：
“未來的科學發展將需要更大的設備。設備越大型越難建造，各種風險就越大，可以
想象，最終誰有能力建這個設備，誰最終就能成為世界的領跑者。
中國的GDP已經是世界第二，終有一天會成為世界第一，我們不可能在達到世界第一
GDP的時候卻在做二流的科學、做跟隨者，而應該在最核心、最重要的地方去跟別人競爭。”
需要指出，作為“反撞”核心代表的楊振寧教授，在今年早些時候也公開表示，自己
對於中國是否該建設超大粒子對撞機的看法依舊沒有改變。
楊振寧說：“在我還在美國做研究生的時候，這個領域剛開始大放光彩。也可以說這
幾十年來，它是大家認為物理學最最重要的發展領域。可是這領域不只是從今天開
始，而是從30年以前開始，就已經走在末路上了„„The party is over（盛宴已過）”。
2016年的“楊丘之爭”，還遠未到落幕之時。
與歐洲、日本等國的“最難、最核心、最關鍵的攻堅戰
事實上，歐洲、日本等國家也曾面臨過類似的大科學裝置投入問題。
自2012年，歐洲核子研究中心（CERN）發現希格斯玻色子之後，並未發現任何超出標
准模型的粒子。未來CERN將按計劃對歐洲的大型強子對撞機（LHC）進行大規模升級。
兩難之處在於，若不升級，對撞機幾乎只是一個巨型玩具；如若升級，更大規模的巨
額投入在所難免，且依然不能保證一定有成果。
目前來看，CREN選擇了後者。2019年8月，CERN官網刊文透露，高亮度大型強子對撞機
項目的升級工作正在進行，預計從2026年正式開始運行。按照目前CERN的預算，從
2015年到2026年期間，高亮度LHC的設備預算9.5億瑞士法郎，折合人民幣約67億元。
而在鄰國日本，日本的粒子物理學家希望能夠承建國際直線對撞機（ILC），但這個過
程中也經歷着由積極到猶豫的變故。
根據Nature此前報道，發現希格斯粒子之後不久，2012年10月，日本的研究人員提出
主持打造直線對撞機的建議。此後，國際物理學共同體一直希望日本貢獻預估的100 
億美元中的大部分來實現原計劃。但是日本政府尚未提供任何經費。根據瑞士聯邦理
工學院物理學家Tatsuya Nakada的說法，項目巨大的成本讓政府望而卻步。日本政府
正在對ILC進行的評估“耗時長，讓人心焦”。
對於未來可能存在與CEPC競爭和合作的國際態勢，王貽芳則表示，日本的ILC是直線加
速器，與CEPC無競爭關係，而歐洲FCC（Future Circular Collider，FCC）則與CEPC 
存在直接的競爭，“誰先建成，另外一方就不再有建的必要”。
“未來中國能否實現建設超大對撞機，我不知道。但是我相信，這是科學界需要回答
的最中心、最關鍵的核心基本問題。我們中國的科學家有沒有勇氣、能力，以及社會
和公眾的支持，來做未來科學發展的最重要、最核心的問題。
實事求是地講，中國的科學發展到今天，我們研究的絕大部分問題、所謂競爭的成功
點，相當一部分像在打‘游擊戰’，更多在邊緣、空檔、容易的方向上投入和取得成績。
我們敢不敢做，代表着中國未來科學發展是否能走到舞台中央。最終你在國際舞台上
的領先地位，靠的是在最核心、最困難、最重大的科學問題上領先。
目前為止，中國還未在最關鍵、最難、最核心的科學領域打過攻堅戰”，王貽芳說。