《杨振宁的最后一战》背后：超级对撞机CEPC争议始末

原创： 姜辛宜 复旦青年

2019年12月3日，自媒体写手醋醋发表的《杨振宁的最后一战》让公众聚焦“超级对撞机”。其实有关超级对撞机项目的争议由来已久，在科学界一直存在不同意见。

复旦青年记者 姜辛宜 主笔

复旦青年记者 汤涵钰 张榕潇 编辑

2019年12月3日，一篇名为《杨振宁的最后一战》的公众号文章开始在网络上广泛传播，再次引发公众对于中国是否应当建设“超级对撞机”（即环形正负电子对撞机，下简称“CEPC”）的关注。截至目前，该文章原文阅读量超过10万，共获2.28万“在看”，并被腾讯、虎嗅、网易、新浪、凤凰等平台转载，全网阅读量超过1000万。

有关超级对撞机项目的争议由来已久。2012年，中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王贻芳等科学家率先提议在中国投资建设环形正负电子对撞机（CEPC）和质子-质子对撞机（SppC），得到海内外高能物理学界较多支持。但是，在科学界也存在不同意见。

▲引发争议的公众号文章《杨振宁的最后一战》/图源：公众号“醋话集”截图

争议缘起

早在二十世纪八十年代，美国便开始热烈讨论“超导超级对撞机（SSC）”，目的在于发现并研究希格斯（Higgs）粒子。但由于政治原因，SSC计划于1993年被美国政府叫停。1994年，欧洲核子研究机构（CERN）批准了建造大型强子对撞机（LHC）的计划。LHC坐落于瑞士日内瓦与法国交界的地下环形隧道，是目前全球最大、能量最高的粒子加速器，可将两束质子分别加速到14万亿电子伏特的极高能量状态，并使之对撞。其能量状态可与宇宙大爆炸后不久的状态相比。粒子物理学家将利用质子碰撞后的产物探索物理现象。

2012年，LHC发现了被称为“上帝粒子”的希格斯粒子。希格斯粒子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，不带电荷、色荷，极不稳定，生成后会立刻衰变，其“上帝粒子”的称呼来自于美国物理学家、1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼所著的科普书籍《上帝粒子：如果宇宙是答案，那么问题是什么？》，意指该粒子“在当今物理学中处于极为中心的位置，对我们理解物质的结构极为关键、也极为难以捉摸”。美国《科学》杂志评论认为，这项发现填补了粒子物理“标准模型”拼图中的最后一块空白，虽然尚不清楚该发现未来将把粒子物理领域引向何处，但其对物理学界的重大影响不可否认。

▲工作中的LHC技术人员/图源：CERN官网

然而目前，LHC可产生的最高能量已无法满足进一步研究的需求。要进一步探究希格斯粒子的性质甚至发现新粒子，需要建设能量更高的机器。

在此基础上，王贻芳等科学家于2012年提出，在中国投资建设环形正负电子对撞机（CEPC）。王贻芳在采访中解释，CEPC与LHC的“技术路线”不同，“LHC是强子对撞机，它在产生希格斯粒子的同时，还会产生很多种其他的粒子。而CEPC是将正负电子进行对撞，仅仅产生大量的希格斯粒子，精确度大大地提高”。

制造百万个希格斯粒子的“希格斯”工厂CEPC，只是王贻芳等人设想的中国“超级对撞机”项目的第一步。根据初步设计方案，CEPC建成后，第二阶段将会升级为名为SppC的质子对撞机，后者是对LHC的一个全面升级版本，能量超过LHC 7倍。

除去对于物理学界的重大研究意义，王贻芳还将建设CEPC称为一项“政治决定”。通过建设CEPC，他希望“中国发起的国际大科学工程能成为地方社会与经济发展的支柱、国际科学技术研究中心、人才引进和培养基地、国际化的科研体制建设，提升科技外交与中国的软实力”。

著名数学家、菲尔茨奖获得者、哈佛大学教授丘成桐以及超弦理论权威、菲尔茨奖得主威滕（Edward Witten）等科学家都曾对CEPC表示支持。中科院高能所亦曾多次组织会议研讨该项目的可行性方案，并建成专题网站，支持建设、论证项目的学术活动。然而，以著名物理学家、中国科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授为首的科学家对此存在不同意见。

争议始末

目前关于CEPC的争议焦点在于经费问题。王贻芳在采访中指出，建设CEPC的工程造价，不包括土地、“七通一平”等（“七通一平”指土地在通过一级开发后，使其达到具备给水、排水、通电、通路、通讯、通暖气、通天然气或煤气、以及场地平整的条件），约300亿人民币。如果这第一步成功，有新物理的迹象，且新型超导材料技术成熟、价格合适，进一步建设SppC的工程造价约为1000 亿人民币。减去国际贡献约30%，中国政府出资约300亿和700亿。

CEPC构成竞争关系的国际直线对撞机（ILC）同样建立在LHC的发现基础之上，拟选址日本山区。去年12月，日本学术会议在审议后承认了ILC构想的科学意义，但却以巨额建设费为由表示“暂时还不能支持ILC构想”。目前，日本政府仍在与欧美进行国际协商，探讨总额高达8000亿日元的建设费用的分担问题。

针对CEPC，国内最初的实名反对意见来自于自称哈佛高能物理博士的王孟源。2015年1月，王孟源在个人博客上发表《高能物理的绝唱（一）》一文，指出：高能物理目前面临危机，LHC很可能无法超越标准模型，下一代加速器或将一无所获。12月，他在《高能物理的绝唱（二）》中再次反对建设CEPC，认为其意义仅限于“浪费大笔钱财买一个超英赶美的虚名”，并在文中提及丘成桐。

2016年初，丘成桐和合作者的新书《从万里长城到巨型对撞机》在国内出版，书中除讲述粒子物理学如何改变人类日常生活，也探讨了中国建造巨型对撞机的可能性。2016年8月7日，丘成桐在新华社专访中对CEPC项目公开表达了支持态度，引起社会关注。当月29日，丘成桐在微信公众号“老顾谈几何”中发表《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》一文，针对王孟源博文，指出王孟源并非高能物理的专业从业者，强调CEPC对科学、对中国的重要性，并质疑了有关杨振宁对CEPC持反对意见的说法。

2016年9月4日，针对丘成桐在文中的质疑，杨振宁在公众号“知识分子”上公布意见《中国今天不宜建造超大对撞机》，强调他不反对高能物理继续发展，但反对中国现在建造超大对撞机。他提出的理由是：美国对于建造大对撞机已有痛苦的经验；中国只是发展中国家，建造超大对撞机费用过大，甚至是“无底洞”；CEPC挤压其他基础科学的经费；CEPC背后缺乏足够的理论支持；CEPC对民生没有实在好处；CEPC的核心技术不在中国人手中；存在更值得研究的方向，如“新加速原理”和“几何理论”。

2016年9月5日，王贻芳发表《中国今天应该建造大型对撞机》一文，分别驳斥杨振宁的观点：美国SSC的失败有其特殊政治原因，不足以证明CEPC不可行；LHC的成功先例证明大型加速器可以成功；中国政府需出资大约300亿人民币（每年30亿）和700亿人民币（每年70亿），并非“无底洞”，且估价方案已通过专业评审；建设CEPC是中国在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇；CEPC与发展其它基础科学不矛盾；CEPC可以将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右，是粒子物理发展中的必经步骤；CEPC建设有助于实现多种技术国产化，且70%的工作将由中国人来主导完成；所谓更值得研究的问题停留于理论，与实验存在距离。

关于CEPC的争论开始扩大。2016年9月7日，王孟源在博客上撰文《答王贻芳所长：高能所更该做什么？》，指出相较于斥资巨大的CEPC，存在更值得研究的领域。

2016年9月8日，中国科学院高能物理研究所徐庆金发表《大科学工程与中国高新技术产业发展的关系》一文，认为与相较于将经费直接用于民生，建设大科学工程项目更能推动各个行业的技术创新，为国民经济发展注入动力。2016年9月28日，32位在美国工作的物理学者联名撰文支持CEPC。2016年10月22日，王贻芳接受公众号“知识分子”采访，回应对于科学目标不明确、关键技术不在手、重蹈SSC的覆辙、建造模式的质疑，并进一步指出，在科学领域的基础之上，争论是否建设对撞机是一个政治决定。

2017年1月25日，反对的声浪再起。中国科学院理论物理研究所研究员、中国科学院院士何祚庥发文，明确表态不支持，六天后又遭到上海交通大学、台湾大学特聘教授何小刚发文驳斥。

此后，公众对于CEPC的关注渐渐淡去，但王贻芳仍坚持呼吁CEPC建设。2018年11月14日，CEPC的《概念设计报告》正式发布，分为“加速器卷”“探测器和物理卷”两卷，分别阐述了加速器和探测器的可行性设计方案以及科学意义，同时也详细评估了CEPC相对于欧洲核子研究中心大型强子对撞机在科学上的优势。

2019年1月，欧洲核子研究机构公布了与CEPC类似的环形正负电子对撞机——“未来环形对撞机（FCC）”的初步建设计划，建设时间为2030-2040年。而按照王贻芳的规划，CEPC的建设时间为2022-2032年。2019年3月，王贻芳在采访中表示，“留给中国的时间窗口就只有10年了，我们动作再慢点，这10年优势就没有了。”

▲计算机模拟的希格斯粒子运作模型/图源：网络视频截图

网红文章背后

2019年11月3日举办的“2019腾讯科学WE大会”现场，王贻芳从中微子实验讲到超大对撞机，强调建设CEPC的重要性。一个月后，自媒体写手醋醋在公众号“醋话集”发表的《杨振宁的最后一战》一文让公众再次聚焦CEPC。文章梳理了CEPC及超弦理论的历史争议与发展，对CEPC建设及超弦理论的未来发展持悲观态度。

然而，多位学者指出文章存在事实错误。曾从事弦论和高能物理研究工作的戴瑾在公众号“知识分子”上表示，“弦论、超对称，和超级加速器是三个非常不同的概念，CEPC超级加速器不但和验证弦论一点儿关系都没有，也不是用来验证超对称理论的，它是用来精确测量希格斯粒子的物理性质的。”此外，南京大学物理学院教授张雷还指出，文中关于CEPC占地面积的描述过于夸张。“这种自媒体文章最近也见多了……读者如果丢掉了理性批判，那确实可悲。”张雷评论道。

微信编辑 | 周洁林

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