没有了杨振宁的反对,预算360亿元的CEPC要建了吗,盛宴已过?

杨振宁先生走了,他曾经极力反对的花费千亿资金修建大型粒子对撞机有了新进展——CEPC发布基准探测器技术设计报告。这代表着修建CEPC的技术设计已经全部完成,下一步就是申请项目和工程设计方面的事情,一旦获得批准,就可以开工了。

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当年,为了明确反对我国花费巨资修建大型对撞机,杨振宁在“知识分子”上发布文章《杨振宁:中国今天不宜建造超大对撞机》,将物理学界争论展现在大家面前,由此引发了一系列的学术讨论。

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杨振宁在文章中给出了7个理由,明确反对修建大型对撞机。他表示,美国和欧洲修建的大对撞机都严重超预算,是个“无底洞”。当下我们还有很多燃眉问题要解决,花费巨资必然挤占其他基础科学的经费。

他认为,“七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处”,人们虽然寄希望于大型粒子对撞机来寻找新的粒子,或者深入了解几种力,但是“基本只能是猜想”。

他认为,即便花钱修好了,也会为外国人“做嫁衣”,因为我们没有那么多人才。他反问到“超大对撞机必将由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?”

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他建议: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。

当年,杨振宁的坚决反对,不仅让国内的高能物理学者们感到意外,就连国际上的学者也很不理解。但是杨振宁很坚决,他说:“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”。

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实际上,这个大型粒子对撞机,分为两个大项目,一是第一阶段(CEPC)正负电子对撞机300多亿元,以及第二阶段质子对撞机700多亿元,两个阶段大约要花1000亿人民币,并且是每年支出一部分。

提出这个方案的代表人物就是王贻芳院士,当然也包括全球高能物理学界。王贻芳院士领衔的这个项目是从2012年就提出的,旨在修建一个正负电子的能量达到120GeV,用于替换即将到达预期寿命的2×2.2GeV北京正负电子对撞机,首期耗资360亿元。

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在遭遇到杨振宁的反对之后,CEPC项目在“十三五”发改委项目上,以一票之差就没能通过。

杨振宁的反对其实也不无道理,外国类似项目没有大的进展,项目预算严重超标,在众多领域需要科研经费的时候,花费千亿人民币,甚至200亿美元去修建大型粒子对撞机能不能实现既定科学目标?是不是由中国科学家主导,确实存在很多不确定性。

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项目没有申请成功,王贻芳院士领衔的CEPC团队也并没有放弃,在继续深化方案的同时,也在做一些技术预研。CEPC团队于2018年完成了《概念设计报告》,明确了科学目标和装置的基本框架。随后,项目进入更为深入和具体的技术设计阶段,旨在验证各项关键技术的可行性,并完成核心部件的详细设计。

但是杨振宁还是坚持他的意见,并表示“大型对撞机盛宴已过,从30年前开始就已走在末路上。”他还说:“我的看法完全没有改变。”

2019年,97岁的杨振宁在国科大的新礼堂演讲中回答一位来自高能物理研究所,未来即将从事CEPC(环形正负电子对撞机)的预研工作的男研究生说的。他清晰地表达自己的意见之后,还强调杨振宁强调“这是一个很重要的事情”。他建议大家去看他2016年在网上发表的一篇文章(指的就是:《杨振宁:中国今天不宜建造超大对撞机》)。

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杨振宁直言:“The party is over.”“什么意思?盛宴已过。”坐在沙发里的杨振宁挥挥手,补充翻译道。

杨振宁说:“这个实验做完了以后,这个机器不能再做下去了,要造更大的对撞机,需要花更多的钱,至少要200亿美元。”杨振宁说,“别的国家没钱,大家说中国有钱。” 所以,他“我没办法能够接受这个事情”。

杨振宁表示自己的反对,引起了很多同行的不满,说他的反对直接会让这一行给关闭掉。“可是这个对撞机要花中国200亿美元,我没办法能够接受这个事情。”杨振宁说。

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提问的研究生不服气,并表示:“200亿美元的经费也是一个长期的投入,我们并不是一年就把它花完,与其分散做很多小项目,我们想的是做一个大项目。而且高能物理到底有没有前途,不是还得靠我们的努力吗?”

杨振宁直接表示,时代不同了,在他看来高能物理研究已经不是世界科技发展的总趋势。他认为21世纪的物理学研究应该与20世纪完全不一样。他还直截了当地说“我懂高能物理,我认为你不要走这个方向。”

这段演讲,也被媒体评论为“杨振宁的最后一战”,其实说白了,在杨振宁看来,21世纪高能物理的发展不能沿用20世纪的思路,而是要采用更好的办法。大型粒子对撞机并不是最好的办法,花钱多不说,结果还未知。并且还容易被海外科学家主导,我们当下反而要做一些燃眉的领域的研究。

在杨振宁看来,外国人的项目没钱了,想起来让我们出钱了。但是我们自己要是准备好了,中国人自己主导其实也是好事。面对这个“无底洞”,必须有深入的思考,不能只说好的,不说坏的。

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当然,杨振宁的反对也招来了很多批评。一方面说杨先生说发现新粒子也无法改善人类面临的问题,另一方面说花钱太多没有过多的依据,并且中国人已经可以主导,可以在该领域起到主导作用。

学术的争论其实很正常,以前行业内有很多,只不过泰斗级人物的争论在坊间传播,引起的关注就更大。以前这样的争论不是太多了,而是太少了。后来事实也证明,站在世界物理的高峰,杨振宁可能更关注的还是科技前沿有助于解决应用问题的实际。他在反驳国科大礼堂台下的研究生的时候,举例都是说的助听器的发展。

杨振宁本就以率直在业内著称,他反对当下修建大型粒子对撞机,但是并不意味着他反对修建任何大型科学装置。他在美国时,就经常与丁肇中的博士生,后来主导修建北京正负电子对撞机、中国散裂中子源,担任“高能所”所长的陈和生交流密切。不仅多次参观上述大科学装置项目,甚至还为引进人才提供资金支持。

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即便到了2019年,行动不太方便的杨振宁,还是在陈和生院士的陪同下参观了中国散裂中子源直线隧道。说到底,他还是担心我们花了大价钱,没搞出来多少东西,还让为外国人做了嫁衣。

学术的争论其实一直没有停止,但是CEPC团队的预备工作也在进行。2012年被誉为“上帝粒子”希格斯玻色子的发现,还是让中国高能物理学界对建设CEPC的梦想不断提升。他们明白杨振宁先生的担心,也更加深入地做起来设计和前期工作。

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CEPC团队于2018年完成了《概念设计报告》,明确了科学目标和装置的基本框架。2023年发布的《加速器技术设计报告》。2025年发布了《基准探测器技术设计报告》。

这期间,完成了核心部件和各项关键技术的验证。并且科学目标方面,也不仅仅局限于发现新的粒子,而是兼容了更多目标。CEPC团队经过近10年的努力,在加速器和探测器的关键技术取得了多项重要突破,达到国际先进水平。

为了确保严谨性,还邀请了瑞士、意大利、英国、日本、俄罗斯、瑞典等国外专家进行评议,发布的《基准探测器技术设计报告》其实已经意味着被誉为“希格斯粒子工厂”的重大科学装置从蓝图走向现实奠定了坚实基础。

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对于杨振宁的担心,其实CEPC团队也做出了回应性的改进,算是将可研、关键技术突破、核心部件研制等方面都做完了,接下来就是加速项目建设方面的事情了。

1983年W和Z玻色子、90年代顶夸克、2012年希格斯玻色子等关键发现均依托对撞机完成,现有研究仅解释了宇宙5%的可见物质,暗物质、暗能量等谜题需更高能标对撞机探索,且能验证超对称粒子、弦理论等理论。

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当年杨振宁担心的“挤占其他科研项目资金”,以及中国缺乏对应人才的问题其实也已经解决,能确保中国人主导和引领。其实真的要建,也是可以的。毕竟我们已经成功运行了这么多的大型科学装置,与国际上展开了广泛的合作。

但是也要避免类似美国超导超级对撞机(SSC)项目、欧洲大型强子对撞机(LHC)出现的问题。但是能否在“十五五期间”开建,还有待进一步讨论。

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