中國是否該建大型對撞機引爭議 科學界歡迎公開討論促決策
國際在線報道(記者 柳青):近日,諾貝爾獎獲得者、物理學家楊振寧在微信公眾號上發表文章,從預算太高、七十年來高能物理的大成就對人類生活沒有實在好處等七方面,表示《中國今天不宜建造超大對撞機》。對此,提議在中國建設超大對撞機的中科院高能物理研究所所長、中科院院士王貽芳,發表反駁文章《中國今天應該建造大型對撞機》,稱中國在下一個五年計劃開建大型對撞機,是高能物理領域領先國際的一個難得機遇。支持中國建造大型對撞機的還包括著名數學家、菲爾茨獎獲得者、哈佛大學教授丘成桐教授,以及超弦理論權威、菲爾茨獎得主威滕等。
從科學家到普通公眾,人們開始熱烈討論中國是否應該建設大型對撞機這個話題。高昂的造價是此次爭論的焦點之一。反對這一計劃的著名物理學家楊振寧認為,根據以往各國建造對撞機的經驗,美國中止了項目,浪費了30億美元;歐洲核子研究組織(CERN)現運行的大型強子對撞機(LHC)耗資100億美元。建造超大對撞機費用奇大,中國屬於發展中國家,人均GDP還少於巴西、墨西哥或馬來西亞,還有急待解決的環保問題、教育問題、醫藥健康問題等,目前不宜考慮建大型對撞機。
王貽芳發表文章指出,中科院高能所正籌備先後建設正負電子對撞機和質子對撞機,其中預計在2022至2030年竣工的正負電子對撞機工程造價約400億人民幣。在接受記者專訪時,王貽芳表示,相對於大型對撞機的科學意義,這個成本不能算高:“我們提出的環形正負電子對撞機的項目總的造價大約是400億人民幣的,説多也不多,説少也不少。如果你考慮這是一個十年的項目,幾千人奮鬥的一個重大科學內容和成果的,它會帶來我們在一個重大科學研究領域當中的一個國際領先地位的,帶動相關産業的發展,使得我們的科學研究和技術能夠走到國際領先的地位,這也不算多的。”
上世紀90年代,中國第一台高能加速器——北京正負電子對撞機建成運行,取得了一批在國際高能物理界有影響的重要研究成果。2012年,歐洲核子研究中心的大型強子對撞機,發現了被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子,完成了粒子物理所謂的“標準模型”。在希格斯玻色子被發現的幾個月後,王貽芳帶領的團隊就提出了在本世紀30時代建成下一代對撞機的計劃。根據規劃,中國為主的研究團隊將在50至100公里長的地下環形通道內,利用相同的隧道,建造兩座超級對撞機:正負電子對撞機和質子對撞機。
去年12月,LHC疑似發現比希格斯玻色子更重的粒子的跡象,但今年8月5日,科學家宣佈該跡象只是統計漲落,並不能指向新的發現。LHC近期的平淡表現,也讓包括楊振寧在內的一些科學家對通過大型對撞機來解決科學難題心存疑慮。王貽芳表示,正負電子對撞機可以將希格斯粒子的測量精度提高至1%左右,比LHC好10倍。無論LHC是否發現新物理,正負電子對撞機都是需要的。
中國科學院國家天文臺宇宙暗物質暗能量組首席研究員陳學雷認為,就推動科學發現本身意義而言,有必要建造下一代的大型對撞機:“我覺得並不能説,造大對撞機就非得是驗證了超對稱或者是超弦理論的一些東西,因為目前的對撞機在探索了一個能區以後,比它這個能量更大的能區還是需要進一步的探索,尤其是我們可以看到,在這個現有的能區裏,標準模型是成立的,但是從理論物理的角度來看,標準模型有一些很奇怪的地方,我們希望能夠找到更深一步的解答,從很多跡象上來説,應該在這樣的能區還是有很大發現新物理的可能性。”
根據國家自然科學基金委員會主任楊衛今年6月在《自然》上發表的文章,中國對基礎研究的投入在其全部研發投入中佔比只有4.7%,而與之相比法國是24.1%,美國是17.6%,日本是12.6%。王貽芳認為,這意味著基礎研究經費仍有大約每年1000億人民幣以上的增長空間,而且對撞機的項目會拉動國內科學儀器的發展,且和其他基礎科學並不矛盾。
支持在中國建成大型對撞機的科學家堅信,這個項目能夠推動基礎科學的發展。菲爾茲獎獲得者、著名華裔數學家丘成桐此前曾表示,如果能量更大的巨型對撞機能夠在中國落成,尋找超對稱粒子,將是科學家們下一個目標。一旦超對稱粒子被發現,整個物理學前沿與數學前沿都會改變。王貽芳也強調,建設下一代大型對撞機不論是對於中國還是對於科學發展,都具有深遠的意義:“基礎科學研究的作用和影響是多方面的,過去幾百年來應該説對物質深層次的研究實際上引領了整個科學領域的研究和發展的,所以對物質最深層次的研究,實際上是整個科學研究的重大代表和引領,建造這個對撞機使我們在物質最深層次結構的研究當中能夠得到國際領先的地位、能夠取得重大的科學成果,這就是它的意義。”
這個原本在科學界討論的問題,連日來也引起普通公眾的熱情關注和討論。無論是支持的一方還是反對方,都能在網絡尤其是是社交媒體上找到普通民眾的回應。在一向高深的基礎研究領域,這種學界、輿論與大眾的頻繁互動在中國並不常見。中國科學院國家天文臺宇宙暗物質暗能量組首席研究員陳學雷認為,隨著中國對於科研投入的不斷加大,重大項目的決策也需要更加理性,而公開的討論無疑將有助於相關決策過程的透明化。