21世纪以来，中国物理学家的国际视野更加开阔，他们密切追踪国际前沿，带动了我国物理学的崛起式进步。本节将以2012年以来王贻芳院士主导的“中国环形正负电子对撞机和超级质子对撞机”拟建项目为例，分析21世纪以来物理学院士个体对从事学科发展的主导作用越来越大这一观点。

“对撞机是人类探索微观物质世界的‘超强显微镜’。科学家要研究的粒子愈微小，选用的对撞机体积就要愈庞大、粒子加速的能级也越高。”^[3]中国北京正负电子对撞机BEPC的能级很难推动中国高能物理的进一步发展，2012年，以王贻芳为首的中国物理学家在国际上独立地首次提出环形正负电子对撞机——超级质子对撞机CEPCSPPC（Circular Electron Positron Collider and Super Proton Positron Collider）的设想，该项目计划在中国建设周长为50～100 km、能量为250 GeV的环形正负电子对撞机，利用同一隧道，再建造一台能量为50～70 TeV的超级质子对撞机，该对撞机建成后，能量会比欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC（Large Hadron Collider）高7倍，同时耗资巨大，或将成为中国耗资最多的大型科学装置，2015年中国CEPC团队完成了《CEPC概念设计报告》。

关于中国现在是否适宜建设大型对撞机的争论，已经发展成为世界高能物理领域的一场大争论，如表9.2所示，支持方数量远大于中立方与反对方，针对中国正在规划的100 TeV对撞机，绝大多数高能物理学家们预测利用该设备不仅能更好地了解希格斯玻色子及相应的希格斯场，还将增加更多发现标准模型之外新粒子的机会，该对撞机有望通向未知物理世界的门径，所以在中国建设大型对撞机，不仅是以中科院高能物理研究所所长王贻芳为代表的国内一些高能物理学家的心声，也是国外绝大多数高能物理学家的心声。

表9.2　国外知名物理学家对“中国现在是否适宜建设大型对撞机”的态度

（续表）

有关中国现在是否适宜建设大型对撞机的争论主要围绕以下几方面展开，首先是经费问题，支持方的代表王贻芳提出“分两步走”策略，并采用了分解法和类比法对CEPC与SPPC进行估价，预估CEPC与SPCC的工程造价分别是400亿人民币（约60亿美元）和1 000亿人民币（约150亿美元），此项目采取国际合作的方式，国际贡献约占30%，德国慕尼黑大学Otmar Biebel教授认为“中国是上升中的大国”，有能力承担这笔支出。反对方的代表杨振宁认为，美国超导超级对撞机SSC（Superconducting Super Collider）的下马已经说明建造大型对撞机在花费方面是个无底洞。其次是机遇问题，支持方代表王贻芳、韩涛的观点主要是，目前日本拟建国际直线对撞机ILC（International Linear Collider）处于观望阶段，欧洲CERN忙于运行LHC，美国高能物理的研究重点是中微子实验，对建造大型对撞机尚无计划，这给中国建造大型对撞机带来难得的十年“窗口期”，我们不应错失良机。剑桥大学天文物理学家Didier Queloz教授认为“中国现在建造大型粒子对撞机可以获得该领域的优先级”。反对方却认为建造大型对撞机并不是发展中国高能物理学唯一的出路，德国马克思普朗克研究所的Christoph Keitel教授认为“激光粒子加速器就很有发展潜力”。再次是社会价值问题，根据牛津大学物理学家菲利普·彪罗斯（Philip Burrows）统计，最初为解决基础物理问题而设计的加速器，目前世界约有25 000台，但其中只有大约0.5%用于物理研究，而其余99.5%被用于生物医学、工业等其他领域^[4]。支持方王贻芳、徐庆金等也认为，开发大型对撞机项目，对社会经济民生会有巨大的推进作用，可以带动中低端产业的技术升级，为广大国民提供更多高质量的就业机会，当时美国SSC项目的强力支持者戴维·格罗斯（David Gross）称这一方案“有望做出的科学发现，对科技进步的贡献以及对整个中国的贡献，都会被永久铭记”^[5]。反对方代表杨振宁认为超大对撞机对人类生活30年、50年内不会有实在的好处，而且中国仍然是一个发展中国家，建造超大对撞机费用奇大，影响其他社会民生问题的解决。

除上述争论内容外，该争论的焦点核心问题依然是CEPCSPCC的科学价值问题，首先是科研目标问题，支持方王贻芳、丘成桐、牛津大学物理系的Daniela Bortoletto、慕尼黑大学物理系的Otmar Biebel和Viatcheslav Mukhanov、加拿大阿尔伯塔大学物理系的Roger Moore教授等科学家一致认为，CEPC会将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右，有助于人类确认希格斯粒子的性质，搜索标准模型背后更基本的物理规律，发现暗物质和超对称新粒子等，是“粒子物理发展中跳不过去的一步”。而杨振宁教授则认为，“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是猜想加猜想”^[6]。同时他对于物理科学发展的困境以及人类认知宇宙现象智力方面的局限性，有着十分清楚的认识和十分深刻的反省，他曾说过：“对物质结构认识的不断增加，将物理实验不断深入到更微观的领域，以及对其他未知领域的创造和影响，当然都是很大的成就。但是，如果我们认为这些成就就是高能物理的唯一目标，那就大错特错了。因为这一学科的本质，在于探索对实验事实加以综合的新观念和新定律。”^[7]此外也有人指出超出“标准模型”的前沿理论根本就无法做实验，大型对撞机投入使用后的科学产出非常渺茫，中国目前建造大型对撞机还没到“非建不可”的地步。曾经反对美国建造SSC的物理学家菲利普·安德森（Philip Warren Anderson）认为，粒子物理学家们太过执著于这种代价极大的单一研究方式，即通过建造高能量对撞机探索微观世界，而忽略了比追逐高能量更有意义的其他重要的实验事实，而且CEPC的实验研究内容与ILC会有重合，导致重复研究，造成国际科技资源浪费。其次是影响其他学科发展的问题，反对方杨振宁认为建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费，影响阻碍其他学科的发展。而支持方王贻芳认为建造大型对撞机有助于推动中国实验科学的进步，与其他学科发展并不矛盾，戴维·格罗斯（David Gross）教授也谈及，美国SSC项目被取消后，其他物理领域的科研经费也没有得到相应增加。再次是科研主导地位的问题，反对方杨振宁认为“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”，很有可能为别人做了“嫁衣裳”。支持方代表丘成桐认为CEPC会成为吸引全球科学技术顶尖人才的平台。王贻芳认为目前中国高能物理研究的很多科研成果已得到国际同行的认可，“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”。此外，加拿大阿尔伯塔大学物理系Douglas M.Gingrich教授认为该项目的开展有助于推动中国高科技研发水平的提高和中国顶级科学强国地位的确立。但中国第一代加速器物理技术专家谢家麟院士在《关于北京正负电子对撞机方案、设计、预研和建造的回忆片段》中写道：“假如沿着原来的‘大高能’走下去，物理上步人后尘，难出成果，摊子又铺得过大，经费势难维持，结果显然是不上不下，替国家造成极大浪费，后果不堪设想。”^[8]所以在“我国是否适宜现在建造大型对撞机”这个问题上还需慎重决策。

CEPCSPPC团队成员们已于2015年4月15日向中国政府递交了《CEPC概念设计报告》，寻求5年的研发支持。2016年6月2日，中国发改委未通过“大型环形正负电子对撞机（CEPC）关键技术验证装置”的申请，但中国科技部于6月16日初步批准了3 600万人民币，用于CEPC探测器和加速器部分关键技术的设计预研究，可见目前中国政府对CEPC的支持有限。但中国高能物理学家能够独立地首次提出CEPCSPPC的建造设想并引发一场科技争论，均体现出中国物理学家个体对相关学科发展的主导性越来越强。(www.daowen.com)

【注释】

[1]中华人民共和国科学技术部.1956—1967年科学技术发展远景规划纲要［EB／OL］.http：／／www.most.gov.cn／ztzl／gjzcqgy／zcqgylshg／200508／t20050831＿24440.htm.

[2]马健.我国新时期政党与国家关系格局的思考与选择［D］.长春：东北师范大学，2013.

[3]叶艳玲，余晓洁，吴晶晶，等.什么是对撞机？［EB／OL］.中国科技术语，2016-12-25.

[4]Philip Burrows.“Particle Accelerators I.”The 2d Institute of Advanced studies School on Particle Physics and Cosmology and Implications for Technology［R］.Nanyang Technical University，February 2，2015.

[5]After the Higgs Discovery：Where is Fundamental Physics Going？（Symposium）［R］.Tsinghua University，Beijing，February 23，2014.

[6]中国科技网.科技论战：中国该不该建超大型对撞机？［EB／OL］.http：／／h.wokeji.com／special／2016／dzj／.

[7]杨振宁.杨振宁演讲集［C］.天津：南开大学出版社，1989.

[8]谢家麟.关于北京负电子对撞正机方案、设计、预研和建造的回忆片段［J］.现代物理知识，1993：28-34.