丘成桐_ 杨振宁、丘成桐争议中挺进的超大对撞机：不需 1400 亿

今年的诺贝尔奖还没有中国科学家的身影，间接反映了过去几十年中国顶尖基础科学的缺点。

关于年复一年的中国基础科学何时具有世界性先进成果的讨论，有人认为中国基础科学处于播种阶段，收获季节尚未到来。

通过分割这一观点，如何“播种”又成了另一个课题。

受到评价的中国超大型环形负电子碰撞机( CEPC，以下简称“超大型碰撞机”)就是典型的例子。 前所未有的巨额资金投入，成为杨振宁、丘成桐两位一流科学家多次讨论的焦点，尝试着在中国现阶段建设大科学装置的决定和决心。 简单来说，“反冲突者”(杨派)认为这件事的时机还没到，“非冲突者”(丘派)认为在这个时候不会再等了。

到目前为止，CEPC这个牵动中国高能物理界神经的项目，经历了怎样的命运呢？

图两王李芳(来源:腾讯)

最近，CEPC的主要发起人、中国科学院高能物理研究所所长王李芳院士接受了包括DeepTech在内的众多媒体采访，再次回应了中国超巨大撞机建设的种种争议，阐明了CEPC现在所处的阶段和进展。

王李芳是当代中国最重要的高能物理学家之一，曾在丁肇中有过先生。 过去十年，他指导国内两个粒子物理实验。 其中，在大亚湾的中微子实验，《科学》杂志被评为2012年度的十大科学突破，团队测量了“幽灵粒子”中微子的第三振荡模式，也被称为“中国本土是迄今为止最重要的物理成果”，他成为首个获得基础物理学突破奖的中国人。

然而，王李芳的野心远远不止于此。 中国将建设下一代超大型撞机，他是最核心的主张者之一。

“中国的粒子物理有了CEPC，我就履行了我的责任。 这从计划的角度来说。 恐怕我没有机会在此基础上研究……中国的GDP已经是世界第二，总有一天会成为世界第一。 在最新采访中王李芳说:“我们在世界第一的GDP时期不能继续二流、随从的科学研究，应该在最核心、最重要的地方与他人竞争。”

图两个项目的地理位置(来源: http://cepc.ihep.ac.cn )

"中国的超大型撞机不到1400亿美元. "

回顾迄今为止人类科技文明史，许多突破和进展都是基于人类这两个方向的探索能力。 更宏观的世界和更微观的世界。 这两个世界的探索越深入，大型科学装置的存在感就越强。

环型超巨型撞击机是一种在高能物理领域探索理解微观世界基本粒子，寻找新物理规律的大型科学装置，中国科学家于2012年提出了建设建议。

图两粒子物理学标准模型，希格斯粒子占据中心位置(出处: LHC官方网站)

王李芳解释说:“对中国来说，这是理想的选择，是引领世界基础物理研究的最佳机会。”

第一，希格斯粒子是目前粒子物理研究的未知最重要的窗口。

其次，希格斯粒子的质量并不特别重要，环形撞击机是理想的希格斯粒子工厂。 这是一种对直线碰撞机更有效率的设计。

第三，国际上我们很多竞争对手(欧洲、美国、日本)，他们手中有其他正在进行的项目，暂时无法建立环状希格斯粒子工厂。

第四，环正负电子碰撞机正好是我们能做到的，我们有30年北京正负电子碰撞机的经验。

同时，这种装置已达到国内现有技术的国际领先水平，包括精密仪器、真空、自动控制、计算机、超导磁铁、专用集成电路等。 特别是能填补国内空白，在超导高频空洞、高场超导磁铁、高功率微波电源、大型制冷设备等方面，一些企业在国际领先，展示了高温超导这样的革命性技术。

图两北京正负电子碰撞机检测器整体(来源: BEPC官方网站)

CEPC的产学研图表显示，目前已有近70家国内企业在合作清单内，共同开展关键技术研究、关键部件开发，推进了多项国产化项目。

王李芳还指出，科学的发展从早期手眼并用到后来实验室的显微镜、望远镜等各种设备，迄今人类拥有大型空间望远镜、地面大型望远镜、地面大型加速器等，大科学装置的发展是必然的。

“我们研究的问题越来越难，我们研究的对象是越来越大还是越来越小，这都是人力难以接触的，利用越来越大的仪器是不可避免的趋势。

但是，大型科学装置也应对了建设过程中巨大的人力物资投入，这是引起“杨丘之辩”的核心矛盾点。

据报道，到目前为止，建设中国的超大型撞机大约要耗费30年1400亿元:第一阶段正负电子撞机( CEPC )的建设阶段是2022-2030年，工程成本(不包括土地、“七通一平”等)大约为400亿元的第二阶段质子撞机( SPPC )

王李芳说:“很多人都说这个项目值千亿美元，我们从来没有说过。 CEPC需要360亿元人民币，这是我们两次估算的结果。 " "

CEPC完成后，该100公里的隧道具有可再利用的价值，将来的可能性是质子碰撞器、电子质子碰撞器、重离子碰撞器等是第二阶段的可能性。

是否开展第二阶段的建设计划，有两个不可缺少的条件:“第一，CEPC需要重大的科学发现，第二，我们的关键技术需要突破，如高温超导。 因此，如果我们实现高温超导，对社会的贡献可能不是一百亿、一千亿，而是一万亿以上。

根据2018年11月14日发表的设计报告，中国团队CEPC研发初期的资金来自中国政府，但有很多国际物理学家参与了设计。

图片| CEPC演示(来源: http://cepc.ihep.ac.cn)/)

根据时间计划，CEPC成立的时间很可能比之前设定的2022年晚。

其中出现的抵抗是什么？

王李芳表示:“一个项目的推进依赖于很多方面，我们认为CEPC最初( 2013年)将于2022年开始建设，团队大约需要10年的准备时间。 至今为止，我们基本上按照计划进行了当时设定的10年的任务。

“到现在2022年还有3年，事实上团队还没有做好准备，可能还需要更多的时间。 这取决于国家未来的“十四五”计划和其他总体计划的落实。 我们也在等待着更宏观的各种各样项目计划的开始。 这也不是某个项目的问题，许多项目的整体计划的开始似乎还需要时间。 " "

“杨丘之争”没有闭幕，宴会过了还是找不到机会？

到目前为止，中国的巨大撞机争论广泛体现在公众的视野中，可以追溯到2016年的早期。

图两丘成桐(出处:东方IC )图两杨振宁(出处:东方IC )

2016年8月初，着名的中国系数学家，1982年菲尔兹奖获得者丘吉尔成桐接受了新华社的采访，明确表示“想在长城入海处建设下一代的大型撞机。” 此后，丘成桐也表示了对中国建设巨大撞机的期待。

丘成桐的理由是探索高能物理的前沿，寻找超对称粒子，吸引世界各地一流科学家，中国的“国际科学研究，对世界和平，人类文明的贡献，提高中国的国际形象”。

然而，着名物理学家杨振宁，1957年诺贝尔物理学奖获得者却持有完全不同的看法。 同年9月，杨振宁宣布长句反对。 他认为，中国仍是一个发展中国家，超巨型撞机可能会压迫其他基础学科的经费。 这种撞击机想要寻找的粒子是“包括我在内，超对称粒子的存在只是推测”。 他预计这架飞机的成本可能需要200亿美元(约1350亿元人民币)。

两位传奇科学家的公开讨论迅速受到关注，越来越多的中国科学家参加了讨论，发起人王李芳也参加了讨论。 他写的《中国今天应该制造大型撞机》，杨先生说:“虽然我尊敬的科学家，但我更尊重科学和理性。”

当时，王李芳在文章中表示，下一个五年建设超巨大撞机计划，是我们在高能物理领域领先国际的宝贵机遇，从数字上看，基础研究经费还有巨大的增长空间(约1000亿元以上)，不存在压迫其他基础科研经费的情况。

图表数据显示，中国研发经费支出逐年稳步增长，目前世界上仅次于美国。 但与主要发达国家相比，基础研究和应用研究投入明显不足，基础研究仅占社会研究开发经费的5%，应用研究占11%，不到美国和日本的一半(出处:《中国研究开发经费报告》( 2018 )

在最新采访中，他再次重申了类似的立场

“未来的科学发展需要更大的设备。 设备越大建设越困难，各种风险越大，最终谁有能力建设这个设备，谁最终可以想象成为世界的领导者。

中国的GDP已经是世界第二，有一天会成为世界第一。 我们不能在达到世界第一的GDP的时候做二流的科学，也不能做追随者。 最核心的，最重要的地方应该和别人竞争。 ”"

“抢篮板球”的核心代表杨振宁教授必须指出，今年早些时候，中国是否应该建设超大型粒子撞击机的看法不会改变。

杨振宁说:“我在美国当研究生的时候，这个领域才刚刚开始闪耀。 近几十年来，那可以说是物理学最重要的发展领域。 但是，这个领域不仅从今天开始，从30年前开始，已经走下了末路……The party is over .

2016年的“杨丘之争”还没有闭幕。

是与欧洲、日本等国家的“最困难、最核心、最重要的攻防战”

实际上，欧洲、日本等国家也面临过同样的大科学装置投入问题。

2012年欧洲核研究中心( CERN )发现希格斯粒子后，未发现超标粒子。 将来CERN将按计划大规模升级欧洲大型强子撞击机( LHC )。 困境是，如果不升级的话，撞机几乎只是巨大的玩具。升级的话，更大规模的巨额投资是不可避免的，不能保证有成果。

图双大型强子碰撞机(来源: CERN/SPL )

目前，CREN选择后者。 2019年8月，据CERN的官方网站报道，高亮度大型强子撞击机项目的升级工作正在进行中，预计从2026年开始正式开始运行。 根据目前CERN的预算，2015年至2026年，高亮度LHC的设备预算为9.5亿瑞士法郎，换算成人民币约为67亿元。

在邻国的日本，日本的粒子物理学家想建设国际性的直线碰撞机( ILC )，但在这个过程中也经历了积极的犹豫事件。

据Nature报道，希格斯粒子被发现后不久，2012年10月，日本的研究人员提议制造直线撞击机。 之后，国际物理共同体希望日本能够贡献的100亿美元的大部分能够实现原计划。 但是，日本政府尚未提供经费。 瑞士联邦理工大学物理学家Tatsuya Nakada表示，该项目的巨大成本令政府失望。 日本政府对ILC的评价是“很花时间，很着急。

图两王李芳(来源: Tim Kramer/Ruhr-universit t bochum )

对于未来可能存在与CEPC的竞争与合作的国际态势，王李芳表示，日本的ILC是直线加速器，与CEPC没有竞争关系，而欧洲的FCC(Future Circular Collider，FCC )则与CEPC直接竞争，“谁先建设，另一方不需要建设”

“未来中国能否建造巨大的撞机，我不知道。

但我相信这是科学界应该回答的最中心，最重要的基本问题。 我们中国科学家拥有勇气、能力、社会和公众的支持，是未来科学发展的最重要和核心问题。

事实上，中国科学发展到今天，我们研究的大部分问题，也就是所谓竞争的成功点，相当大的部分似乎在“游击战”，更多的边缘，中性，更容易的方向投入成绩。

我们敢于表示中国未来的科学发展能否走向舞台中央。 最终你在国际舞台上的领导地位，以最核心、最困难、最重大的科学问题领先。

王李芳说:“迄今为止，中国在最重要、最困难、最核心的科学领域没有展开攻防战。”