第3639期 2016-09-05

杨振宁反对建造巨型对撞机的看法难能可贵

丁阳  

洋洋得义

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导语

近日,科学界热议在中国建造巨型对撞机一事,著名数学家丘成桐(同时也是哈佛物理学教授)几次表示支持这一做法。然而昨天,诺贝尔奖得主、物理学大师杨振宁却出人意料地专门写了篇文章表示反对。如何看待杨振宁的看法?中国到底又该不该花费数百亿美元建造一个新的巨型对撞机呢?…[详细]

杨振宁反对现在建造超大对撞机,主要原因是缺乏性价比

看过科幻小说《三体》的读者,可能了解巨型对撞机是怎么一回事。三体人正是通过智子干扰大型对撞机的运作结果,使人类物理学的基础研究无法更进一步,从而导致科技“停滞”。目前,已运作近三十年的北京正负电子对撞机(BEPC)面临退役,中国高能物理的前进被认为需要一个新的、更大的、能量更高的对撞机。而从国际角度来看,美国当年的大型对撞机SSC计划搁浅多年未有重启的迹象;欧洲的大型强子对撞机LCH已经完成了基本任务——发现了“上帝粒子”希格斯玻色子,但取得更多发现似乎力有未逮;在此情形下,中国酝酿中的超大型环形正负电子对撞机(CEPC)被国际高能物理学界寄予厚望。这也是丘成桐和威滕等著名学者表态支持这一计划的背景。

著名数学家丘成桐多次表态支持中国建造超大型对撞机著名数学家丘成桐多次表态支持中国建造超大型对撞机

那作为理论物理大家的杨振宁,为何却出来表态反对现在建造超大对撞机呢?在“知识分子”公号的文章中,杨振宁列举了七条理由,此处不烦引。大概的意思就是两点,一是费用太贵,中国还有更燃眉之急的地方需要钱,项目会挤压其他基础科学的经费;二是对新对撞机的成果不看好,并认为高能物理即使取得成就对人类也没有实在好处,意指高能物理并没有取得重要进展的迫切需求,而且中国高能物理也不会因为这个对撞机得到多少收获,要是取得诺奖成果功劳还得归外国人。杨振宁认为,高能物理要发展,需要另觅方向,不应在巨型对撞机一棵树上吊死。

很多人认为中国“不差钱”,应利用国家体制优势坚持长期战略,占领科学制高点;一些人甚至怀疑杨振宁动机

杨振宁列举的反对理由之二,提到了“今天全世界都惊叹中国GDP已跃居世界第二。可是中国仍然只是一个发展中国家,人均GDP还少于巴西,墨西哥或马来西亚,还有数亿农民与农民工,还有急待解决的环保问题,教育问题,医药健康问题,等等。”

这是一个网络讨论中常常遇见的说法,但这个论调近年来似乎越来越不受到欢迎——不少人认为,这种类似于“高铁请等一等你的人民”、“西部人民还在吃草,不应搞那么多劳民伤财的项目”的论调,只会是中国发展进步的阻碍。杨振宁这次的说法,同样也受到很多反对:一些人认为不应该这么短视,只考虑短期划算不划算,而是应该面向未来,坚持长期战略,“等到我们在太空中谈笑风声的时候,我们才会知道,今天的选择是多么的重要。”;一些人则认为杨振宁的看法缺乏格局,目光着眼点太小,只会浪费中国在大型工程、大型项目方面的体制优势,“中国现在不差钱,无论奥运会,G20,世博会,都是世界最高规格,可以看出在搞大型工程上欧美已经完全被我们甩在身后。如果中国不搞,别的国家也搞不了。”

几个大型的对撞机项目。左下为酝酿中的中国CEPC,预定位置在秦皇岛几个大型的对撞机项目。左下为酝酿中的中国CEPC,预定位置在秦皇岛

在不少人看来,杨振宁反对建造巨型对撞机是不可理解的,像丘成桐就表示“这些实验背后的基础理论都用到杨先生的学说,因此每一次突破后,我们对杨先生的学问有更进一步的景仰”,想不通为何杨振宁反对。一些人则翻旧账,认为当年李政道支持北京正负电子对撞机,而杨振宁因为与李政道闹翻,所以表示反对,如今再次表示反对,同样是这个原因;还有人拿出杨振宁当年不回国来说事,认为杨不支持对撞机是因为不爱国,怕中国人取得成就;甚至还有人怀疑杨振宁是不希望后辈超过他。

这些对杨振宁动机的质疑,恐怕是站不住脚的。几十年来,杨振宁在这个问题上的态度是一以贯之的。在此前接受杨澜访谈时,杨振宁就提到,自己当年反对北京正负电子对撞机项目,是对中国最大的贡献。原因也是这个项目性价比不划算,应该把资金投入到别的项目,而在他的反对下,项目规模缩到了当初的三分之一。杨振宁自己是搞理论物理的,但这几十年来一直鼓吹把资金投入基础研究时要慎重,更主张搞应用科学。而说杨振宁就是不支持中国科学发展、害怕后来者超过他,更不是事实。自归国以后,杨振宁以90高龄还一直站在科研一线,带学生。该上马的东西他也主张上马,比如中国的第四代光源(X射线自由电子激光)项目就是杨振宁一手促成的。

既然动机方面没有理由怀疑,那么杨振宁的反对,到底该怎么看呢?是不是短视?是不是没有看到中国的“体制优势”?

正是因为中国存在集中力量办大事的“体制优势”,所以“不上马”也许更加难能可贵

可以与讨论中的中国巨型对撞机作对比的,正是多年前美国搁浅的项目“超导超大型加速器”(SSC)。这个工程要是按计划建造起来,其加速产生的能量要远超过欧洲后起的LCH。然而这个项目最终还是没有建立起来,原因非常复杂。值得中国参考的理由包括预算太贵、超支、以及缺乏国际经费资助等等——而也许更值得中国人参考的,是这次搁浅所反映出的美国人的心态:美国再也不在每个领域都强行要争夺世界第一,美国人不羞于当世界第二,不那么看重“面子”而是要“里子”。要知道,在美苏争霸时期,美国人可是什么都要争取超过苏联一头的,不管工程规模有多大,项目开支有多巨大。但从这个项目开始,美国人开始有取舍了,这才是“大型工程上欧美已经完全被我们甩在身后”的真相。

已废弃的美国SSC项目挖的隧道。这个项目美国人没有“强行上马”已废弃的美国SSC项目挖的隧道。这个项目美国人没有“强行上马”

并且,从后来的结果来看,SSC项目的搁浅也并没有导致预想的可怕结局——美国人并没有在高能物理界失去主导地位,在欧洲的LCH建造起来后也是如此。离开了超大型对撞机,美国高能物理界也做出了很多新的发现,找到了一些新的方向。一些物理学家开始认为当初放弃项目没有什么不好,要怪就怪当年的设想太过庞大,要是迈个较小的步伐,做出一个足够发现“上帝粒子”的加速器,就很好了。一些人认为,部分学者重启大型加速器超过LCH的想法,缺乏物理学上的理由,只有政治上的理由。

对于中国来说,SSC项目的搁浅有启发意义。中国的确可以说是“不差钱”,有能力上马这项大工程,但如果经过权衡可以存在“放弃”的选项,也是非常难能可贵的。

大型科研项目,该做加法做加法,该做减法就做减法

在今年年初与引力波有关的专题中,《今日话题》曾提到,“中国科研投入虽然体量很大,但却存在基础研究投入相对不足的问题。以太空方面的投入为例,像神舟、天宫、嫦娥等项目,整体上还是偏应用的,像美欧那种动辄投入几亿、十几亿美元、欧元就上马一个探测引力波项目(LIGO计划、LISA计划)、探测彗星认识太阳系起源(“罗塞塔”计划),中国还很少见。”认为应加大基础研究投入。

而现在这篇文章却认为杨振宁反对加速器的想法“难能可贵”,岂非自相矛盾?并非如此。关键就在于大型科研项目要讲究“有所为,有所不为”,该上马的自然需要上马,不该上的也要学会放弃。超大型对撞机到底该不该上,需要科学家们更多的论证,并不是杨振宁说反对就一定不去造,但国人一定要学会“克制冲动”,不要为了某个所谓的“世界第一”虚名以及“家国情怀”或者“国家有能力”就去做一些很可能不划算的项目。

事实上,正如杨振宁所说,要回答宇宙中那些重大的未解之谜,人们可能不再需要借助于超级对撞机。按物理学家Joshua Sokol的说法,假如你能搭建一个足够“聪明”的实验装置,并且小到能够安置在一张普通的实验台桌上的话。在几十微米的距离上——比一美元还要薄——像引力这类已知力的行为可能会变得怪异,或者说越发让人着魔。同时,某种未知力的可能出现又会让你猝不及防。而目前,已经有这样的装置出现并运行了。

图片显示的是一种新型的可安装在桌面上的实验装置原理,用于探查暗物质和暗能量的本质,以及搜寻额外时空维度存在的证据。转自公众号“赛先生”图片显示的是一种新型的可安装在桌面上的实验装置原理,用于探查暗物质和暗能量的本质,以及搜寻额外时空维度存在的证据。转自公众号“赛先生”

对于中国来说,同样也存在相对较为廉价的基础研究项目。比如说在探测引力波方面,我国科学家正在利用西藏阿里地区高海拔的天然优势,开展北半球首个搜寻原初引力波(宇宙最初的引力波)的望远镜计划。这个项目大概经费是数千万人民币左右,如果能有发现,那也是很有意义的成就。并不是说,上马了大型对撞机这些其余的项目就一定没有了,但对于科研经费的分配,我国科学界无疑还有进一步优化的空间。

杨振宁反对建造大型对撞机到底对不对,也许有必要让学界进一步讨论,但不管怎样,这种“反对”表现出来的一些东西,已经弥足珍贵。


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