超大對(duì)撞機(jī)，讓科學(xué)大咖“開(kāi)杠”

葉臾

最近，關(guān)于中國(guó)要不要建超大對(duì)撞機(jī)再度成為熱門話題。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題早在2016年就有一次爭(zhēng)論，當(dāng)時(shí)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主楊振寧公開(kāi)站出來(lái)反對(duì)，表示支持的則有著名數(shù)學(xué)家丘成桐等人。孰是孰非成為大對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目能否獲得國(guó)家支持的關(guān)鍵。

對(duì)撞機(jī)是一種科學(xué)研究的基礎(chǔ)設(shè)施，主要應(yīng)用于粒子物理領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域研究的是一個(gè)基本問(wèn)題——構(gòu)成宇宙的物質(zhì)到底是什么，以及構(gòu)成物之間是如何互相作用的。借助先進(jìn)的觀測(cè)工具，科學(xué)家先后發(fā)現(xiàn)了原子、原子核、核子、夸克……現(xiàn)在要觀測(cè)更微小的物質(zhì)靠什么呢？科學(xué)家決定制造一個(gè)加速器，增加各種粒子的動(dòng)能，讓它們相互作用，動(dòng)能越高，越能看清細(xì)微結(jié)構(gòu)。

對(duì)撞機(jī)就是粒子加速器的一種。它同時(shí)加速兩束粒子，讓它們發(fā)生碰撞，這樣就可能碰出新的粒子來(lái)。美國(guó)的一位物理學(xué)家曾經(jīng)通俗地解釋說(shuō)，對(duì)撞機(jī)就像一把錘子，用它使勁砸墻時(shí)，并不確定能砸出什么東西，但要是沒(méi)有這樣一把錘子，肯定砸不開(kāi)墻。

對(duì)撞機(jī)可以帶來(lái)極高的動(dòng)能，但建造比較麻煩，成本非常高。截至目前，歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）可以說(shuō)是世界上最強(qiáng)大的。2012年，科學(xué)家利用這把“錘子”砸出了具有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子，代價(jià)是上百億美元的經(jīng)濟(jì)成本和十余年的時(shí)間成本。

中國(guó)的粒子物理學(xué)家也一直希望能有一把像樣的“錘子”。早在上世紀(jì)70年代，中科院高能所就提出要建造一臺(tái)全世界最強(qiáng)的質(zhì)子加速器，后來(lái)出于多方面考慮，這個(gè)計(jì)劃未能如期實(shí)施，取而代之的是，我國(guó)建造了一臺(tái)能量較低的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）。

希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)不久，中國(guó)物理學(xué)家王貽芳就提議建造一臺(tái)環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC），按照設(shè)想，它將比歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)大7倍、精度高10倍。這個(gè)計(jì)劃提出后得到了世界多國(guó)數(shù)百名科學(xué)家的支持，其中包括丘成桐、丁肇中等知名學(xué)者，但也遭到不少人的反對(duì)，其中最知名的就是楊振寧。

反對(duì)者的疑慮主要有兩個(gè)，一是成本問(wèn)題。環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)需要建設(shè)一個(gè)長(zhǎng)達(dá)100公里的環(huán)形軌道，造價(jià)少說(shuō)也要300億元人民幣，多則可能達(dá)到上千億元。這筆錢在科研領(lǐng)域可不是一個(gè)小數(shù)目。國(guó)家每年的科研經(jīng)費(fèi)就那么多，你這里占多了，別人的科研項(xiàng)目就會(huì)吃虧。

二是專業(yè)界對(duì)粒子物理學(xué)未來(lái)方向存在分歧。楊振寧強(qiáng)調(diào)“盛宴已經(jīng)結(jié)束”，認(rèn)為粒子物理研究早該走出對(duì)撞機(jī)范式、尋找其他突破口。這是學(xué)術(shù)之爭(zhēng)，屬于見(jiàn)仁見(jiàn)智的問(wèn)題。

吃瓜群眾也有擔(dān)憂，覺(jué)得花這么多錢還不知道能砸出什么，不如把錢用到看得見(jiàn)摸得著的地方。但也有人反對(duì)這種觀點(diǎn)，認(rèn)為幾百億元修高鐵只能修幾十公里，一臺(tái)對(duì)撞機(jī)或許能帶來(lái)新的世界認(rèn)知。

超大對(duì)撞機(jī)到底該不該建？我想經(jīng)過(guò)充分討論后，專業(yè)決策者會(huì)很快做出明智的決定。