中國該不該建超級對撞機？

在做出希格斯玻色子等重大發現后，歐洲科學家認為花在LHC上的錢是值得的。（南方周末資料圖/圖）

中國需要建造像萬里長城一樣引人矚目的大型加速器嗎？支持者和反對者最近就遙遠的科學目標和龐大的經費等一系列問題展開了激烈的爭論。

中國該不該建造超級對撞機？最近，這個本屬高能物理領域的專業問題突然進入了普通人的視野。

2016年9月4日，著名物理學家、94歲高齡的楊振寧公開發表《中國今天不宜建造超大對撞機》一文，用七條理由反對了此前數學家丘成桐的“幾點意見”。一天后，楊振寧的文章便收到了中科院高能物理所所長王貽芳的逐一反駁，后者正大力推動在中國建造超級對撞機的項目。隨后王貽芳的論述，又遭到了曾參與美國超導超級對撞機（SSC）項目的哈佛大學物理學博士王孟源的反駁。

幾個回合的公開辯論，讓正在預研中的環形正負電子對撞機（CEPC）及更長遠的質子對撞機（SppC）陷入爭論的漩渦中。

昂貴的工程

科幻小說《三體》中，三體人的智能機器“智子”通過大型粒子對撞機的實驗出現數據隨機化，完全抹殺了物理進步的可能性。很多科學家難以在現有理論體系找到一個自洽的結果，最終在壓力下自殺。直接導致了人類物理知識無法進步，使人類在與三體人的戰爭中不堪一擊。

盡管小說中把對撞機對物理學科進步的貢獻作了些夸張，但對撞機成為推動物理學發展的“利器”已經無需再做證明。

二十世紀被譽為物理學的“黃金世紀”，正依賴于高能物理學理論與實驗的蓬勃發展。相對論和量子力學相繼誕生，從理論上有效解釋了微觀世界在高能環境中現象。

從原理上看，對撞機通過提高粒子運動的速度，獲得高能量的粒子，對另一個粒子進行撞擊。和宏觀世界中的物體之間大力撞擊一樣，微觀粒子也將會被撞擊成許多小碎片——可能產生出新的粒子，也可能會造成兩者的相互作用，進而與探測器中的物質發生反應。

這樣，科學家們就可以通過比較撞擊前后各種粒子的運動狀態，推斷出新粒子的性質。

同時，對撞機還能夠從微觀尺度上模擬宇宙大爆炸初期的形態，探索夸克、暗物質與反物質、引力等物理學基本問題的本質。

上世紀五十年代初，提高粒子的速度成為實驗物理學家亟待解決的關鍵問題。

中國粒子加速器之父謝家麟在其著作《加速器與科技創新》中寫道：“在解決了原理問題后，提高能量受到了經濟上的限制。”隨著能量的提高，加速器中使用的磁鐵重量和造價急劇上升。同時，由于橫向聚焦力不夠，加速器中的真空盒尺寸必須很大，造成磁鐵的磁極間隙大，依然需要很重的磁鐵。

1954年，美國勞倫斯國家實驗室建成一臺6.2億電子伏特（GeV）能量的同步加速器，磁鐵的總重量高達1萬噸。

從一開始，加速器建造便是一項昂貴的工程。

與此同時，理論物理學家也在原理上開始不斷探索。美國科學家柯?。‥.D. Courant）等人于1952年發表了“強聚焦原理”的論文。論文中寫道，根據這一原理建造強聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁鐵的造價大大降低。

高能物理界普遍認為，這一原理上的創新是加速器發展史上的一次革命。此后建造的加速器中