核心提示：9月4日和5日，网络上掀起一场关于中国是否应该建造大对撞机的争论，丘成桐和高能物理学家王贻芳发文力挺大对撞机，而杨振宁和评论家王孟源则明确反对，一时间成为舆论热点。

图为发现希格斯玻色子的大型强子对撞机LHC

目前的世界大型粒子对撞机尺寸对比(中国的BEPC正负电子对撞机最小，但未来建立的CEPC环形虚线区域则最大)

9月4日和5日，网络上掀起一场关于中国是否应该建造大对撞机的争论，丘成桐和高能物理学家王贻芳发文力挺大对撞机，而杨振宁和评论家王孟源则明确反对，一时间成为舆论热点。为什么对撞机越建越大？高能物理学家期待的大对撞机又能做些什么？

观点 建设超大对撞机值不值？

这场论战可以大体归纳为两方面。一是，超大对撞机的科学意义究竟有多大？哈佛大学数学系和物理系教授、菲尔兹奖得主丘成桐认为，“五十年来欧美的高能对撞机每一次得出来的重要成果，都能震撼人心”，因此应该继续建设超大对撞机，进一步探索。

而诺贝尔物理学奖得主杨振宁认为，“用超大对撞机来找到超对称粒子，只是一部分高能物理学家的一个猜想”，反对现在就将巨额资金投入其中。

二是，建设超大对撞机在经济上值不值？公开发表反对意见的王孟源曾是哈佛大学物理学博士，后转往金融界发展，他认为超大对撞机需要巨额资金，“必然会影响真科学的资金来源”，挤占其他领域的科研投资，在经济上不划算。

而中科院高能物理研究所所长王贻芳已提出“环形正负电子对撞机”建设方案，并公开预算规划——在该方案的两个阶段，“中国政府应该出资大约300亿元人民币（每年30亿）和700亿元人民币（每年70亿）”，他认为中国有财力承担，且已有成熟的大型科学工程经验，相关投入不会是“无底洞”。

对撞两粒橙子籽儿，不那么容易

你真正感兴趣的是两粒橙子的籽儿能撞出来什么，但你得用两个橙子去撞，结果是汁液四溅，碎屑横飞，乱七八糟啥也看不清。

对撞机，顾名思义，专门制造“天雷地火大碰车”。两辆大货车全速撞在一起必然是火星四溅零件儿乱飞。科学家驱赶基本粒子使之迎面对撞，能量比大货车还高得多。科学家制造车祸现场，越惨烈他们越高兴——残片甩出来，趁机测一测有什么新奇的零件儿没有。

之所以基本粒子能够具备比大货车还高的能量，是人们“加速”出来的，所以对撞机也叫加速器。运动的粒子带电荷，人类可以用强大的电磁场(为此得研发先进的超导技术)让它们改变速度，跑得更快。就好像一匹马被放进跑道，有个驯马员不停抽它，就越跑越快。反方向的两束粒子，最终迎面碰头撞出世间万象。

当初欧洲的大型强子对撞机(LHC)还没运行的时候，有传言说它弄不好会撞出一个黑洞来毁灭地球。这说法也不是没边儿没沿儿，因为巨型对撞机的确志在制造出媲美宇宙大爆炸的能量密度。

为了用电磁场加速，对撞机用的都是有电荷的粒子：质子和反质子，电子和反电子。如果要用质子，用强电场加在氢气上，质子和电子就剥开了。如果要用电子，则是利用电子管的原理：加热一些材料，让电子跑出来。而反质子和反电子的获取就麻烦一点，可能要用到激光。这些粒子被制造出来后，会在一个磁场圈儿里慢慢跑着，等要撞了，再放进“赛道”。

对撞机原理虽然简单，但想要监测撞出的粒子却很麻烦。有个物理学家比喻说：你真正感兴趣的是两粒橙子的籽儿能撞出来什么，但你得用两个橙子去撞，于是汁液四溅，果肉果皮的碎屑横飞，乱七八糟啥也看不清。

所以LHC这样的大家伙，成为了史上生产最多数据的机器。绝大多数数据是无用的，找出精华就像稻草堆里找银针。

超越一个大获成功的模型，路在何方？

为了超越标准模型，一些学者把目光转向和弦理论有紧密联系的超对称粒子，希望建造更大的对撞机，实现更高能量的碰撞。

目前最成功地描述微观世界秩序的，就是“标准模型”了。自然界有四种基本力，强力、弱力、电磁力和引力。格拉肖1961年提出了弱力和电磁力统一的模型；1967年，温伯格和萨拉姆在格拉肖模型的基础上，借鉴希格斯的方法，提出了弱电统一规范理论；他们几位也是标准模型的奠基人。

标准模型描述了电磁、强作用、弱作用相关所有现象，也给组成物质的基本粒子分了类，将粒子分成费米子和玻色子。费米子是组成物质的，包括电子、夸克和中微子等等，玻色子则传递力，包括光子、介子和胶子等等。

当希格斯粒子被LHC发现后，标准模型预言的61个粒子都被证实了。而甚至在希格斯粒子被发现之前，已经没人挑战这个极为符合现实的理论框架了。然而，物理学家仍然觉得有缺憾。因为标准模型中没有引力的位置，它不是描述万事万物的“大统一理论”。标准模型也不能解释暗物质，它不能解释我们观察的宇宙中的物质和反物质为何不对等，它也不能解释宇宙为什么暴胀。

为了超越标准模型，高能物理界的希望之星是弦理论。丘成桐和威滕等数学界菲尔兹奖的获得者，都对弦理论做过贡献。弦理论把各种粒子看作是弦的表现形式，这种理论看起来是一种包罗万象的、有潜力的更高框架。但目前弦理论还没有做出具体的预测，不能被实验证实或证伪，因此它想成为相对论、量子力学一样的成功理论还需时日。而弦理论与被广为接受的物理学相同的是，它在数学上别具魅力，不论它是否描述我们身处的宇宙。目前，弦理论的大本营是在高能物理的传统中心美国。

理论的曙光一般来自实验，很多高能物理学家希望建造更大的对撞机，实现更高能量的碰撞。其中一些学者就瞩目于标准模型之外的超对称粒子，这种超对称粒子和弦理论有相当紧密的联系。

美国费米实验室的Tevatron粒子加速器曾被寄予希望，但这台2TeV能量的机器并未发现超对称粒子；能量高出一个数量级的LHC，目前也没有找到超对称粒子存在的证据。

LHC之后还有谁？各想主意

大对撞机因为耗资巨大，在任何地方开建都会引起财政争论。目前中、日两个项目都还在研究筹备中。ILC升级版似乎颇有希望通过，但也需要海量投钱，前途未卜。

对撞机大概分两种：一种用电子去对撞，优点是电子结构简单个头儿小，撞出来碎片儿比较少，方便科学家看清楚，缺点是它喜欢一边儿跑一边儿辐射能量，老泄气儿跑不快；另一种质子对撞机，长处和短处与电子对撞机相反。美国费米研究室还提出一种想法，用μ子去撞，但大量制造μ子有困难，现在还没实现。

目前，欧洲核子研究组织正探讨升级LHC的超导磁体，将LHC的能量上限从14TeV提至20TeV。但高能物理学家已将目光投在LHC之后：一个方案是日本的国际直线对撞机(ILC)，另一个是中国的环形正负电子对撞机(CEPC)以及预想中的质子对撞机(SPPC)。

目前两个项目都还在研究筹备中。升级ILC似乎颇有希望通过。当然它也需要海量投钱，前途未卜。日本将在今年做出决定。如果要建，2030年开始运行。预算是100亿美元。根据设计，正负电子沿着31公里长的直线通道对撞(LHC则是在27公里的环形通道内用质子对撞)。

中国提出的方案，是在50—100公里的地下环形通道内建造正负电子对撞机。正负电子对撞机只有0.24—0.35TeV，但如果用它的隧道来增建质子对撞机，能建成比LHC高一个数量级的大对撞机。这台质子对撞机的预算应该不亚于ILC。

高能物理学家想依靠下一代对撞机首先解决希格斯粒子的谜团，比如LHC测出的希格斯子的质量为何如此小？作为标准模型的基础，希格斯子的质量本来被算得相当大。这也成为突破标准模型发现新物理的一个方向。

大对撞机因为耗资巨大，在任何地方开建都会引起财政争论，美国甚至在1993年将已经投资20亿美元的大对撞机拉下马来。目前，日本和中国的方案悬而未决，其前途必然要考虑LHC还能有哪些重要成果，以及对高能物理学前景的判断了。

疑问 高能物理研究有益人类生活吗？

杨振宁认为，70年来高能物理的大成就对人类生活没有实在的好处，未来也很难预测这类科研成果是否会给人类生活带来直接的影响和好处。“高能物理的突破之前没有、今后也无法在短中期内给人类生活带来益处，反而会对解决国内的民生问题不利。”杨振宁说道。

王贻芳表示无法认同高能物理与人类生活的脱节。“没有高能物理，就没有（或者推迟出现）触摸屏，智能手机就是一个梦想；没有高能物理，就没有WWW网页，大家就不能上网，网络经济更是无从谈起。人类从WWW网页中得到的收益，已远远大于此前对高能物理的全部投入。”

王贻芳表示，第一阶段300亿元的投入，至少使我们可以在一些技术方面实现国产化，并领先国际。分别是高性能超导高频腔；高效率、大功率微波功率源；大型低温制冷机以及高速、抗辐照硅探测器、电子线路与芯片。

丘成桐说，值得高兴的是，这一项目在美、欧等国和地区获得了广泛的支持。“美国、欧洲的物理学家都对这个项目表示支持。伴随该项目的推进，中国不但可以成为相关领域的领跑者，还可以借助项目吸引大批世界顶尖科学家到中国交流工作，甚至扎根中国，这将对中国科学发展产生巨大而深远的影响。”

丘成桐还表示，当前对第一阶段CEPC的建设，中国有一定的基础，也有信心能够完成。而升级为质子对撞阶段，国内外相关技术还需一段时间的发展，目前尚不具备。

链接 什么是大型强子对撞机？

2012年以来，世界一些着名物理学家呼吁中国建造大对撞机。但也有不少人反对这一耗资巨大的项目。

到底什么是大型强子对撞机？

很多人对对撞机最感性的认识来自于《三体》。在《三体》中，三体人的智能机器“智子”通过使粒子对撞机的实验出现数据随机化，锁死了人类物理进步的可能性。很多科学家难以在现有理论体系找到一个自洽的结果，最终在压力下自杀。而人类的物理知识无法进步，在与三体人的战争中便不堪一击。

对撞机的原理是通过产生高能量的粒子，对另一个粒子进行轰击，轰击可能产生出新的粒子，也可能会造成两者的相互作用，人们可以了解作用后的粒子状态，并倒推出新粒子的性质。

一位中国科技大学物理专业研究人员告诉记者，此前，最大的大型强子对撞机（LHC）位于日内瓦附近的侏罗山地下。大型强子对撞机直到现在，也没有发现任何超对称粒子存在的迹象。有科学家认为，这可能仍然是LHC的设计局限造成的。或许新的粒子中绝大多数的质量都超出了LHC可探测的能标。那么，一台更大、更强的强子对撞机，应该就能够回答我们的困惑。这也是很多科学家对中国建设新的强子对撞机寄予期待的原因。

中国对撞机是什么水平？

中国科学院大学物理科技学院副院长郑阳恒解释说，爱因斯坦曾以e=mc2的公式揭示物质质量与能量的关系，而对撞机则是将能量转换成物质的过程，其反面则是将物质转化成能量的过程，典型应用就是原子弹、氢弹的爆炸。

“用对撞机把能量加到很高，将动能转化成物质”，他说，对撞机可以产生很高能量，将动能转化成各种各样新奇的粒子。

此前欧洲大型对撞机上发现的希格斯粒子，就因其是让整个宇宙产生质量的原因，而被称作“上帝粒子”，“本来宇宙空无一物， 上帝粒子 却让物质产生了重量”。

郑阳恒说，目前中科院高能所在北京拥有一台正负电子对撞机，是基于电子及其反粒子，也就是正电子，在对撞机上把两个粒子能量加得比较高，发生碰撞而进行研究。

“是比欧洲大型对撞机更加干净的方式”，他说，欧洲的大型对撞机本体噪声较大，而中国的正负电子对撞机则较为干净，且研究成果已经得到国际认可，并经常与国际物理学家进行交流。

他认为，中国下一步的对撞机的发展方向，是要将能量对撞提高大约100倍，“目前还没有，但是科技实力完全具备”，装备大约需要耗资300亿元人民币。（中国搜索拥有中央网信办批准的新闻信息采集、发布资质，转载本网稿件请注明来源为中国搜索。）