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如何看待杨振宁先生关于中国建造大型对撞机的言论? 第1页

        

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个人意见,当初三峡大坝论证也用了十几年,既然钱有,又跑不掉,技术也有。那么大家先论证着呗,真理越辩越清晰,思路越来越明确是必然的事。

至于说道这个对撞击,看了半天得一结论,短期投资回报率为零,没卵用; 长期投资回报率未必为零;收益漫溢比较可观。又是基础学科,那就放对位置。为战略性决策,既然是战略性的,时间长点也就长些,没什么不好。

最后是关于国籍,人身和背景,首先真理无关乎国籍; 其次科学家虽有国籍,但人家的目的也不是损害国家利益; 最后人家也没犯法。就这三条标准,我天朝向来的长处是海纳百川,包容寰宇。什么时候开始计较起一些狭隘的事情来了?


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9.6日更新:

另外大家反映那么激烈,说到底,不就一块地的事嘛。。。这大佬一个一个出来撕,多掉粉。大家轻松点。


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9.5日原答案

王贻芳所长终于出来说话了,首发在知识分子公众号,这是对杨老的反对最好的反击。今天受邀了好几个关于对撞机的问题,一直没想好怎么动笔,这问题太大,并且参合了杨振宁,李政道当年的个人恩怨,很难回答。我只在

@海伯利安

的帖子下面进行了评论,这与其说是一次科学上的争论,不如说是站队的问题。知乎上一直以来公众对CEPC的支持,由于杨老的出面反对,突然风向大转,知友们开始对大型对撞机的鞭挞,感到极其意外。一些非高能物理,高能加速器界,对这个领域完全不了解的其他学科研究人员的夹带大量私货的回答,反而占据着高票行列。其实杨振宁会反对,业内早就知道,不反对才不正常。他对高能对撞机,高能物理的反对都三十年了,不奇怪。

这里我先引用一个前费米实验室主任为了建造费米实验室第一个加速器时,一段在国会的极其有名的问答

"I mean all the things that we really venerate and honor in our country and are patriotic about. It has nothing to do directly with defending our country except to help make it worth defending."— Robert R. Wilson, answering Congress' question on how the new accelerator will affect the nation's security.

from history.fnal.gov/testim

我的意思是,什么是我们这个国家真正值得尊敬与热爱的东西。这个项目不能直接对保卫我们的国家有帮助,而是使这个国家更值得被保卫。"----罗伯特.威尔逊 回答参议院询问。

这个牛逼闪闪的对答,显示了大型加速器装置对一个国家的重要性。

大型加速器,大型对撞机乃国之重器。集举国力量甚至多国力量才能造出一台。其对一个国家的综合国力包括科学,技术,工业,管理各方面的考验及推进不是其他学科可以比的。(有人提施一公教授,他确实高产出,但是,用的是国外的电子显微镜,国外的材料,除了培养许多清华的生物研究生,出了无数的CNS,然后呢?对其他行业有什么收益?)



我就觉得应该有对等的人出来说话,王所长的帖子真的好及时。最后一段极其牛逼。

中国今天应该建造大型对撞机

王贻芳

2016.9.4


今天(9月4日)《知识分子》刊发了杨振宁先生的文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,作为正在高能物理一线从事实验工作的科学家、现任中国科学院高能物理研究所所长,我不能同意他的观点。杨先生是我尊敬的前辈科学家,我更尊重科学和理性。如果以下言语有冒犯之处,还请原谅。


(一) 杨先生反对的第一点理由是造大加速器是无底洞,因为美国的SSC造价飙升,半途而废,浪费了30亿美元。欧洲的强子对撞机花费了100亿美元。中国的大加速器不可能少于200亿美元,甚至是一个无底洞。


这里实际上有三个问题,一个是SSC为什么会失败,第二是中国的大加速器到底需要多少钱,第三是这个估计可靠吗? 是不是又一个无底洞。下面我一一回答。


(1)美国的SSC为什么会失败 ? 大加速器都是无底洞吗 ?


美国SSC失败的原因有很多,包括当时的政府赤字且与国际空间站争夺经费、美国的两党政治斗争、德克萨斯与其它地区的区域竞争,还有管理不善、预算错误、造价飙升、国际合作不够等。具体分析及历史资料见参考文献【2,3】。其实“预算超支”绝不是SSC失败的主要原因,而是有其特殊及偶然原因,主要是政治因素。


对美国来说SSC半途下马是一个极为错误的决定,它使美国的高能物理研究失去了发现希格斯粒子的机会,失去了未来发展的基础和机遇,失去了国际领导地位,到现在还没有翻身。这个决定对美国的大科学研究产生了极为负面的影响,并使一代美国人失去了梦想的勇气。当年美国科学界反对SSC的理由跟我们今天在中国听到的有很多相似的地方。事实上SSC的终止并没有让任何科学家获得经费的增加,当然SSC的启动也没有减少任何人的经费,很多当年反对的人后来也后悔了。


在此之后欧洲建造了大型强子对撞机(LHC),获得了极大的成功。虽有超支,但并不是太多。说明大型加速器并不一定是“无底洞”,是可以成功的。


中国的政治与美国完全不同,对大工程建设实际上有其优越性,偶然性较小。今天的中国已经干了很多美国人不干、或干不了的事,未来这样的事还会有。SSC失败,不代表我们就不能建造大型加速器。我们应该要科学仔细地分析,同时要做好国际合作,做好管理,控制预算。


(2)到底需要多少钱?我们规划的大型对撞机项目(以周长为100公里算)分两步走:第一步正负电子对撞机(CEPC)建设阶段,约在2022-2030年间,工程造价(不包括土地、“七通一平”等)约400亿人民币。如果这第一步成功,CEPC有新物理的迹象,且高场磁铁所需新型超导材料技术成熟,其价格降到合理水平(比如~20元/千伏安米),我们可以走第二步 质子对撞机(SPPC)阶段,工程造价在1000 亿人民币以内,时间是在2040-2050年左右。这里如果减去国际贡献约30%,中国政府应该出资大约300亿人民币(每年30亿)和700亿人民币(每年70亿),但不包括未来的通货膨胀。这里有一个“第二阶段”是为了说明这个方案有极为长远的科学寿命,可以带动更重要的技术发展(如高温超导),是对“第一阶段”科学及技术意义的一个补充。我们现在讨论其设计也是为了保留未来发展的可能性,避免因为考虑不周,比如加速器隧道周长与截面大小等,把未来发展的可能性给堵死了。有这样一个第二阶段的长远目标也会对高能物理和相关技术的发展有重大意义。


(3) 这个价格估计是否可靠,是不是会成为无底洞而重蹈美国SSC的覆辙 ? 首先我们知道在过去50年间,国际上有许多成功的加速器工程(如LEP,LHC, PEPII, KEKB/SuperKEKB等),也有许多不太成功的加速器工程(ISABELLE,SSC,FAIR等)。这里不成功的都是质子加速器,电子对撞机还没有不成功的先例。原因主要还是质子加速器较为复杂,对超导技术的前瞻与预估较难,不易在技术、造价与指标上有一个恰当的把握。指标高了造价会超,指标低了又显得过于保守。


国内大型工程成功的案例很多,高能所建所40年以来,在北京正负电子对撞机、大亚湾中微子实验、散裂中子源、ADS注入器等超过亿元的大型加速器及探测器工程中,均按工期、指标完成,实际造价与预算相比,连5%都没有超。我们有成熟的估价、建造、管理经验。


事实对CEPC的估价我们采用了两种办法:

1)分解法:将各设备部件造价相加;

2)类比法:与国内外已完成的同类装置与设备相比。

在总价和系统级,两种办法必须在20%以内一致。


在完成了初步概念设计【1】以后,我们产生了一个1000多项的设备清单,据此进行了造价估计,并邀请国内外专家进行了评审。如果杨先生不相信我们的估价,可以组织再次评审。


对第二阶段SPPC的估计我们只采用了类比法。因为这不是现阶段的主要任务,也不是一定要上的,只是一个可能性。谈论它的造价意义不大。因为我们说过了,不成熟(包括造价)不会启动,所以怎么会是无底洞呢 ?


(二) 杨先生反对的第二点理由是中国目前仍然是一个发展中国家,还有亟待解决的民生问题,超大对撞机不是燃眉之急,目前不宜考虑。


任何一个国家,特别是对中国这样一个大国,必须考虑当下和长远,不可偏废。民生问题当然要解决,而且这也确实是目前国家预算支出的主要内容。但我们也要考虑长远,要有合适的比例进行基础科学研究,要能够不断发展,要有领先世界的能力。清末的中国,人民富庶,GDP世界第一,虽然有能力购买枪炮,但不掌握科学,没有可持续发展能力,最后还是被动挨打,民生也无从谈起。


几百年来,对物质微观结构的研究,从分子、原子到原子核、基本粒子,在相当程度上引领了人类科学的发展。高能物理研究物质的最小结构及其规律,采用的手段覆盖领域宽广,从加速器、探测器到低温、超导、微波、高频、真空、电源、精密机械、自动控制、计算机与网络等,在很大程度上引领了这些高技术的发展并得到广泛应用,是基础科学及高技术研究中具有标志性的一个重大领域。建造大型对撞机可以使我们在这样一个重大的、有引领作用的科学领域领先国际达几十年,可以在相关技术领域领先国际,使一些重要产品实现国产化并走到世界最前沿,可以形成一个国际科学与技术中心引进吸收国外的智力资源,可以培养几千名有创新能力的物质科学及相关技术的顶尖人才,怎么不是燃眉之急,当务之急 ?


事实上,中国政府和普通民众给全世界人民的感觉是很有钱,也很势利。一个大国,没有对人类文明的贡献,大概很难说话响亮,有软实力和影响力。这也反过来影响了中国在世界上获取利益。从占GDP的比例来看,大型对撞机的造价(即使包括SPPC)并没有超过上世纪80年代的北京正负电子对撞机,也低于国际上的LEP、LHC、SSC、ILC等各类已完成的和计划中的设施。


在下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇。首先新发现的希格斯粒子质量很低,使我们有可能提出环形正负电子对撞机这个方案来研究它,而且这个环形对撞机还有机会改造成质子对撞机,有长达50年以上的科学寿命;其次,欧洲、美国和日本手头都有项目,20年之内很难腾出手来,我们的竞争环境相对较好;第三,我们有北京正负电子对撞机的经验,刚好这个机会是我们的长项,有技术和人员队伍的积累。这个机遇期的时间窗口只有10年,失去这个机会,下一次就不知道是什么时候了。同时我们有极好的大型地下工程施工经验,中国的经济仍处于高速发展期,也处于转型期,有建设能力和科学需求。因此大型对撞机是一个各方面都合适的项目。


(三) 杨先生反对的第三点理由是建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费


中国的基础研究经费目前占研发经费的比重大约是5%,国际上发达国家一般是15%。我们是发展中国家向发达国家迈进,同时又是一个大国,我认为应该逐步增加到10%,直至最后向15%迈进。所以从数字看,基础研究经费还有巨大的增长空间(大约每年1000亿人民币以上),不存在挤压其他基础科学研究经费的情况。


另一方面,增加的经费应该向哪个方面投呢? 大家都知道我国的基础科学研究经费中有相当大的一个比重是用来购买仪器,而且主要是外国仪器。所以如果我们突然平均地增加基础研究经费,或向某些领域倾斜,估计会大大拉动美欧日的GDP。而如果我们花10年的时间投入300亿建造加速器,90%以上的钱会花在国内,会推动国内企业的技术进步和市场占有率,会培养成千上万的有能力自己设计与建造设备的科学家和工程师,这将大大推动我国科学仪器设备的发展,同时也会推动其它领域的发展。事实上这个投入也没有大大改变各领域的投资比例,从长期来看,是使各领域的比例与国际上基本一致(目前国内粒子物理、核物理比例严重偏低是一个事实)。国家现在提出发起和领导国际大科学工程和计划,CEPC就是一个极好的候选项目。这与发展其它基础科学也不矛盾。


(四) 杨先生反对的第四点理由是高能物理学家想寻找的“超对称粒子”和“量子引力化”都未被发现,未来希望用对撞机发现猜想中的粒子也是不会成功的。


建造大型对撞机的科学目标自然不是杨先生所说的那样。在我亲手交给杨先生的《CEPC 初步概念设计报告》(英文)【1】中,我们清楚地描述了科学目标。简言之,粒子物理目前的标准模型只是一个在低能情形下的有效理论,需要继续发展更深层次的理论,虽然现在已有一些超出该模型的实验证据,但需要更多的实验证据指明未来的发展方向。目前已知的标准模型中的问题,大部分与希格斯粒子有关,因此更深层次的新物理应该会从希格斯粒子处露出蛛丝马迹。CEPC可以将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右,比LHC好10倍,这就可以确认希格斯粒子的性质,判断希格斯粒子是否与标准模型预言完全一致。同时CEPC还有望首次测量希格斯粒子的自耦合,确定希格斯场参与的真空相变的形式,这对宇宙的早期演化具有重要意义。因此,无论LHC是否发现新物理,CEPC都是需要的,这是粒子物理发展中跳不过去的一步。


如果有新的希格斯粒子耦合形式,新的伴随粒子,非点结构的希格斯粒子,或其它与标准模型的偏差,我们可以进行第二阶段,建造大型质子对撞机,直接寻找造成偏差的原因。这个原因当然可能是超对称粒子,也可能是其他粒子。对我们实验物理学家来说,我们会关心理论物理学家的预言,但绝不会依赖他们。现在就预言对撞机会发现或不会发现猜想中的粒子,有点过于武断了,这也不是国际高能物理学界的主流意见。


(五) 杨先生反对的第五点理由是七十年来高能物理的大成就对人类生活没有实在的好处,未来也不会有好处。


七十年来,高能物理有许多成绩,其发展出来的技术与人类生活息息相关。没有高能物理,就没有同步辐射光源(发展自正负电子环形对撞机)、自由电子激光(发展自正负电子直线对撞机)和散裂中子源等装置,我们现在的许多生物、地质、环境、材料、凝聚态等方面的进步就无从谈起。没有高能物理,今天在医院里的很多检查与治疗(MRI,PET, 癌症的放射性治疗等)就不会存在,或者不会那么先进,或者会推迟出现,许多人的生命会被缩短,生活质量会被降低。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。


中国建大加速器对我们有什么实际的好处呢 ? 第一阶段300亿人民币的投入(2022年起,每年30亿),至少使我们可以在以下技术方面实现国产化,并领先国际:

a) 高性能超导高频腔(应用于几乎所有的加速器)

b) 高效率、大功率微波功率源(也可应用于雷达、广播、通讯、加速器等)

c) 大型低温制冷机(也可应用于科研设施、火箭发动机、医疗设备等)

d) 高速、抗辐照硅探测器、电子线路与芯片等。


同时我们还可以在精密机械、微波、真空、自动控制、数据获取与处理,计算机与网络通讯等技术方面领先国际,可以培养上千名顶尖的物理学家和工程师,引进上千名国际顶尖的科学家和工程师,形成一个国际化的科学中心。如果有第二阶段,2040年起每年70亿人民币的投入,可以带动高温超导材料、超导磁体等应用技术的实用化,并国际领先。这个产业的规模大概远远超过700亿人民币。除此之外,也许还有出人意料的新发现、新技术。至于高能物理科学发现的直接应用,目前我们无法预料,但这已经不重要了。对物质结构和基本粒子的研究,其重要性怎么强调都不为过。中国人可以嘲笑古希腊人及后来的欧洲人研究原子、天体运行规律、量子力学、希格斯粒子没有用,但最后吃苦头的还是自己。


(六) 杨先生反对的第六点理由是高能所三十年来的成就不高,超大对撞机90%的工作将由非中国人来主导,诺贝尔奖也不会是中国人。


高能所从建立到现在已有四十多年,其发展主要还是最近三十多年,从建立北京正负电子对撞机开始。国家对高能所在高能物理研究方面(高能所还有天体物理、多学科及应用研究)的投入,除人员建筑、实验室及设备、研究经费之外,主要科学设施是北京正负电子对撞机(2.4亿元,1984年),北京正负电子对撞机重大改造工程(6.4亿,2004年),和大亚湾中微子实验(1.7亿,2007年)等,一共约10亿元人民币(当然1984年的2.4亿还是很多的)。与国内其它领域相比,比如杨先生提到的生物、凝聚态、天文物理等,无论是总数还是人均,都绝对不算多。这些投入取得的成果、各种国内外奖励,这里不一一列举,与国内其它领域相比,绝对不少。这点投资,与国际上比,差好几个数量级;但取得的成果,还是可以跟他们比肩的,至少我们现在是国际高能物理领域四大实验室之一(CERN,Fermi,KEK,IHEP)。


我们中国的科学家2012年在国际上独立地首次提出CEPC-SPPC的设想,得到国际上的积极响应与支持。随后我们开展了初步概念设计,虽然有国际参与(特别是从开展国际合作考虑),但主要是以我们为主完成了《初步概念设计报告》【1】。所以将来超大对撞机70%的工作将由中国人来主导完成,至少会与我们的出资比例一致。杨先生要是还没有信心,可以去问问国际上主要的国家实验室主任们。


事实上,高能所有三十多年正负电子对撞机的经验,提出CEPC是经过深思熟虑的。高能所参加过80年代北京正负电子对撞机设计与建设的专家都说,当年的困难比起今天的CEPC,只大不小。相信我们不会一代不如一代,有信心、能力和勇气独立完成CEPC。当然从国际合作考虑,还是需要放手一些工作内容。


至于未来第二阶段质子加速器的工作,我们目前确实经验不足,需要努力。但我们还有二十多年,可以实现“完成工作与出资比例相当”这个最低目标。以我们过去三十多年进步的记录来看,这个目标是可以完成的。


至于中国人得诺贝尔奖,我觉得无法预料,也不是国家对基础科学投入的目的,更不是我们个人从事科学研究的目的。我们追求的是对自然界的理解和掌握。CERN发现了希格斯粒子,爱丁堡的希格斯拿到了诺贝尔奖。我们希望中国有一个CERN这样的研究机构、研究成果和技术能力,至于有没有爱丁堡这样的机构和希格斯这样的人去得诺贝尔奖,并不重要。


(七) 杨先生反对的第七点理由是高能物理的前途在“新加速原理”和“几何理论”,不在大型加速器。


“新加速原理”确实是一个加速器发展的重要方向,也许将来(几十年内)能用于高能物理固定靶实验,或某些对束流品质要求不高的应用领域。在高能对撞机方面,无论是束流品质还是能量利用效率,都还有太长的路要走。在此期间,高能物理不能停止发展,等待这个新技术成熟。至于“几何理论”,或是“弦理论”,更是虚无缥缈,与实验有太多的距离,不是我们现在考虑的问题。


高能物理的前途在哪里,见仁见智。中国现在没有诺贝尔物理学奖获得者,但国际上有,而且很多,杨先生的看法显然与大家不同。不仅现在不同,过去几十年都不同。据有关资料,杨先生对高能物理的未来发展自60年代起就是悲观的,所以与粒子物理标准模型失之交臂。自70年代起就反对中国建造高能加速器【4】。幸亏小平同志听从了李政道等其他著名科学家的建议,才有了今天的高能物理所、北京正负电子对撞机和大亚湾中微子实验及其重大成果,也有了我们的同步辐射光源、散裂中子源等大科学平台为全国的科技界服务。面对未来,我们应该更多地听取科研一线新生代科学家的意见,他们才能引领我们的科技事业兴旺发达,领先国际。


(编者注:下划线部分为王贻芳先生标注)


参考文献:

【1】 CEPC WEB

【2】 S. Wojcicki, Rev. of Acce. Sci. and Tech. Vol. 1 (2008) 259–302; Vol. 2 (2009) 265–301

【3】 M.Riordan, L. Hoddeson and A. Kolb, Tunnel Vision – The rise and fall of the Superconducting Super Collider, The University of Chicago Press,2015

【4】 高能物理研究所1972-1980 年报

原文有王所长的红色标注,知乎转载不让有红色标注,所以换成下划线。原文可看:

王贻芳:中国今天应该建造大型对撞机

或知识分子微信公众号。

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我的几句话:

王所的回答在知乎不如杨老的回答支持高,在其他平台这个差距更大。这充分说明了高能所应该进行更好的科普,向民众阐述建这样对撞机的必要性,可行性,和期望。

王所这篇文字的受众其实还是有点物理背景的人,可是99%的没物理背景的呢,都看不懂说什么吧。这样的大项目确实应该给非专业民众讨论的权力。高能界明白这件事情的必要性,但是大部分人是不明白的。这也是为什么国外大装置实验室每年有相当一部分的科普支出。

现在舆论基本一边倒,基本反应了国内物理界对大科学的科普是多么得无力。


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不建大型对撞机,这笔钱就能用在更广泛的其他基础研究领域,这是一厢情愿的想法。不建大型对撞机,根本就不会有这笔钱的预算出来,更不会就跑到其他基础领域去,其他基础研究领域该多少还是多少,不会多钱。

财政预算这个蛋糕是大中国范围内切的,并不是在科研基础领域小范围内切,并不是增加了这个基础领域就减少了别的科研基础领域。

其他的想法不建大型对撞机,用来改善民生/提升科研人员的生活水平,就不是一厢情愿的想法了,而是天还没黑,人就有点困,想做白日梦。

我看了下

王贻芳

的要点:

1、第一步正负电子对撞机(CEPC)建设阶段,约在2022-2030年间,工程造价约400亿人民币。
2、如果这第一步成功,CEPC有新物理的迹象,且高场磁铁所需新型超导材料技术成熟,可以走第二步 质子对撞机(SPPC)阶段,工程造价在1000 亿人民币以内,时间是在2040-2050年左右。

我觉得是可行的,一期工程,每年投50亿,并不是不可接受。二期顺利也要到2040年才开始,丘、王可能都不在世了,他们应该是毕生也见不到自己推动的东西建成了,想想还是令人唏嘘。


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9月8日更新

同事的文章,回应杨先生的。

m.weidu8.net/wx/429148




9月7日更新

波尔讲过一个关于瑞利的故事。瑞利就是告诉我们天空为什么是蓝色的那位物理学家,他在黑体辐射研究方面的贡献可以称之为是决定性的,而黑体辐射研究是催生量子力学的助产士。


1913年,这时候量子力学还处在孕育期吧,有人请瑞利对量子学说的发展做评论时,他说出了一段著名的话,我认为这段话比让我知道天为什么是蓝的更有意义:


In my young days I took many views very
strongly and among them that a man who has passed his sixtieth year ought not
to express himself about modern ideas. Although I must confess that today I do
not take this view quite SO strongly, I keep it strongly enough not to take
part in this discussion!
(我在年轻的时候很强烈地保持过许多看法,其中一种看法就是,一个过了六十岁的人不应该对最新的见解表示他自己的看法。虽然我必须承认,今天我的看法不再那么强烈了,但是我仍然足够强烈地保持着它,因而我不能参加这种讨论!)”


这个故事出自《尼尔斯.波尔哲学文选》。瑞利的这种沉默被认为是一种长者的美德,也是一种良好的传统。杨先生在西方呆了非常长的时间,想必知道这些西方社会的传统。只有在中国,或者东亚文化圈中,因为历史原因,长者的作用被放大了。在中国,曾有过一个权力很大的顾问机构,很多人应该还记得。


而杨先生作为自1970年代粒子物理标准模型建立之前就从主流粒子物理研究领域淡出去的前辈,这次,杨先生居然在40多年后以90多岁高龄对曾经从事的专业发展发表如此鲜明的意见。



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9月6日更新

王贻芳的回应已经发表在《知识分子》上了。

其实,老杨公开自己意见的时候,大家都松了一口气。

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本人从事CEPC预研工作。

没人邀请,只是看到误会的地方太多,提供一些信息,供参考。

第一:关于钱

CEPC和SppC是两个项目,其中CEPC的造价估计分别是 255亿人民币(54公里隧道)和360亿人民币(100公里隧道);SppC的造价对技术发展依赖太多,目前无法准确估计,因此从来没谈过,也没说一定要建。得到CEPC预算是数十位专家多次开会对1000多项清单项目多次讨论、评估得到的,包括修地铁隧道的工程师,而且含有通胀、技术进步和物价变化的考虑。数字出自今年6月2日王贻芳在院士大会的公开报告。

我自己是做CEPC预研的,不是SppC,我知道目前只有CEPC的预算比较可靠,因为我参加了预算评估;而SppC,我觉得建造的不确定性太大,预算的不确定性也太大,目前不应该讨论,静等LHC的实验的结果和技术发展再说。考虑到杨指的是CEPC+SppC的预算,我收回下面这句话。

凡是说1000多亿人民币和200亿美金的,不是不了解就随便发言就是居心有问题(在一堆真话里夹杂一句假话的做法很恶劣)。

而且王贻芳领导过的大型项目中:大亚湾实验未曾超出预算,现在实验已经接近尾声,成果卓著。北京谱仪实验的升级改造(王是主导者之一)项目,成果丰硕;该升级项目甚至在申请之初就承诺高能所自己出资一部分,经费就更不可能超标,超了也得自己买单。江门中微子实验正在建设当中,没听说经费问题。

担心造价无底洞的人可以放心,这些东西都是公开透明的,中科院,科技部和国务院都掌握具体数字。故意误导,只能误导不了解情况的老百姓,对决策部门无影响。

第二:关于科学意义

CEPC的目标是全面精确测量希格斯粒子的几乎全部性质。这是电子对撞机相对质子对撞机的优势:本底干净,初始条件精确可控,测量原理巧妙。为什么说几乎全部,因为质心能量所限,希格斯粒子的自耦合无法直接测量,但可以间接测量对其进行约束。而且CEPC还有其他物理目标,也非常有有意义。

我想说一句,在LHC没有其它重要发现,在目前几乎所有研究领域里都有浮躁的时代,精确测量的意义尤其重要,因为这需要坐下来踏踏实实的做工作,不能投机取巧。把希格斯粒子的主要性质的测量精度提高到1%水平,对粒子物理学,对粒子物理学家,对科学领域,对产业领域,甚至对我们的民族精神都有益处,因为你可能要考虑到每一块磁铁,每一颗螺丝钉的误差。大家称赞工匠精神、德国人的严谨,其实高精度就需要这种精神。

第三:纯粹基础研究不应该像商业那样讲投资回报。

这里引用两个回答:

耗费巨资做实验证实希格斯玻色子,何时能产生回报?
中国近代和现代的太空探索跟 17、18 世纪的航海时代是否可以比较?

(包含赞比亚修女那个回答)

我们在该要回报的时候慷慨,在不该考虑的回报的时候却锱铢必较。这种情况在中国历史上的例子太多了。

第四:

“中国的高能物理只占世界1-2%”这个说法,我想说:中国对高能物理的投资占到世界的1-2%了没有?中国的高能物理,在杨从80年代就开始反对的情况,能发展到现在的局面,已经属于难得了。尤其是看到清华的同行,谈起杨,只能“哈哈”的表情,我也只能跟着“哈哈”。


PS

杨作为粒子物理内的泰斗级人物,我没资格、也不想黑杨,只是说说自己的感觉:

他从80年代公开反对北京正负电子对撞机及其它加速器项目开始,到现在公开反对CEPC,我都觉得很正常,意见不一致总是正常的;不正常的是此前他用不公开的方式反对CEPC。

现在他终于在中国高能物理届八月20日开会达成一致,即将发布公开声明的前夕公开反对,我到觉得正常了。

只要在阳光下,光明和阴影总是很容易分辨。


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再加一点对个人经济的理解,因为总有人说钱是有限的,穷人还很多的问题。

我是学物理的,只看过一点经济学,虽然书很厚,但是我的结论却很简单:宏观上对管理者来说,核心就是一个信心问题,就是如何提振整个社会经济活动的信心。对经济没有信心时,资金外逃,劳动者无所事事,税收萎缩,恶性循环;信心足时,经济活动活跃,人群忙碌起来,收入增加,管理者的税收也会随之增加,良心循环。穷人总是有的,关键是我们如何让穷人开始通过劳动富裕起来,我相信了解解放后那段时间中国情况的人都能体会到。

回头再说基础科学投资,这些钱绝大部分都会花在国内,对于经济自然有促进作用,资金流向社会,让很多人劳动起来,自然收入会增加;对技术提出挑战,和企业一起攻关,最后掌握核心技术,从而转化成产业的生产力,这是一种良性发展。

此前,为了大亚湾中微子实验,高能所和企业一起解决了大尺寸的光电倍增管的自主生产问题,8月份在美国展览时就当场拿到了订单,无它,性能和国际比相当,有些方面还胜出,价格更便宜。将来大型加速器上超导磁铁是个关键,需求很大,目前在王贻芳的推动下,国内全部的超导行业相关企业、机构已经联合起来了(这不是国家投资,是企业行为),如果某个时刻实现突破,比如:超导材料电流密度提高10倍,价格下降10倍,这100倍的最终效果不仅仅会让将来的加速器和核聚变行业受益,国内也会产生一个数百亿,乃至千亿美金的产业链。

在我看来,穷人问题其实是个见识问题。高能所一个部门常年和西部某少数民族地区一所中学有助学活动,人来人往,大家感受最深刻是:他们不是真的应该穷,而是根本没有致富的意识。所以,助学活动的一项内容是请部分师生来北京旅游,请他们参观高能所,天安门,颐和园和著名高校。多年下来,得到的反馈是,这比直接给钱更有价值。

中国的贫困问题,不是给钱就能解决的,这个大家应该能理解吧。


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看到评论区的诸位我真的对这个国家和人民彻底失望了。或许我们真的是完全不同的人。我想删掉我对杨振宁和对撞机的评论,感觉自己实在是没有什么意思。我是个天天做科研的nerd,根本不会跟人辩论这些政治上的东西,所以我还是撤掉自己对这件事情的评论吧。没意思。

即将去欧洲做博士后了。曾经的打算是如果中国建对撞机,自己很可能回来,现在是再也不想回来了。

在美国念PhD,天天和数学公式,和黑洞,和高维空间的膜,和引力和规范场论打交道,我感受到的是发现的快乐和愉悦。美国人尊重科学,尊重理论物理的事业,一听说我是学弦论的,就立刻说,“We need your brain“. 美国的一些老太太也知道很多弦论和黑洞的科普知识,还知道Edward Witten和他父亲的故事。有一次我去加州理工访问,从洛杉矶机场到学校的出租车上,出租小哥一听我是做弦论的,立刻就问我认识不认识Caltech的Mark Wise和John Preskill,然后给我免了七十刀的车费。回国内开会的时候,我从来没有感受到这种尊重过。

对撞机中国不造,欧洲也会造,日本也会造,而且比中国更大胆和疯狂。从原子物理和核物理肇始的高能科学开始,人类通往高能标,通往宇宙真理,世界结构的道路,永远也不会断绝。

我们追寻着绝对的真实和完美,探讨着世界的起源和内部的结构,这些精神不属于中国,只属于受到希腊文明辐射的西方世界。中国人只知道所谓的“实用精神”,每天探讨着自己吃了多少饭,挣了多少钱,搞些劣质的产品,研究互联网,大数据,房地产,放弃了无数的机会,大概永远也无法翻身吧。

我们这种做纯理论的人,说实话在哪里都可以做。要想看到更深的物理,别的国家的对撞机计划多得是,只要自己学得好做的出色,根本不需要担忧自己的学术前途。

评论区的人都别跟我争了,我们这样的人不需要中国建对撞机,太累,谢谢,对这个地方已经没感情了。当若干年后,今天高能物理的发现,比如希格斯粒子,强子jet,暗物质和暗能量的性质被用来制造能源和武器的时候,请不要让我们回来。我们更愿意为尊重我们的西方世界工作,并不愿意为有文革传统,喜欢虐待科学家的民族工作。我更喜欢欧洲,喜欢美国,他们的人民不会骂我。

我只是一个简单的人,不想承担什么罪名,只需要一支笔一张纸和一口饭吃,只想研究最小的粒子,最大的宇宙。

(有的朋友还是不知道高能物理是什么,我简单列举一下高能物理和凝聚态物理/量子信息的基本问题。不想在评论区里评论了。心累。别问我了。

李政道/王贻芳/丘成桐/Edward Witten等人主张的所谓“高能物理”研究的问题,其中大部分只能通过对撞实验来回答:

1. 宇宙中的物质和能量是由什么构成的?(Particle physics standard model and beyond)

2. 物质为什么有质量?如何精确了解物质的质量起源。(Higgs physics)

3. 宇宙中的反物质为什么没有物质多。(CP violation, Bayrongenesis)

4. 宇宙是否有额外的维度?(KK graviton, Large extra dimension, RS mode)

5. 有没有一种办法能够将不同自旋的粒子联系起来?(Supersymmetry)

6. 如何统一量子引力,是否存在一个统一一切相互作用的终极理论?(String theory)

7. 暗物质和暗能量是什么?我们从哪里来?我们的宇宙未来的命运如何?(Dark matter, dark energy, inflation, primordial universe)

......

杨振宁等人主张的物理学中最应该考虑的凝聚态/量子信息科学研究的问题:

1. 如何高效的制造经济的磁性半导体?

2. 是否存在高温超导体的物理解释?如何得到高效而经济的室温超导体?

3. 凝聚态中的拓扑效应作为一种对称性,如何用于保存量子态,从而为量子计算机提供较长的退相干时间?

4. 如何在物理上实现一种高效的量子算法,并且减小目前计算机对某些特定程序的运行时间?

5. 如何利用量子力学原理实现原则上不可破译的信息传递?

......


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看了主流的答案和评论,我觉得有必要再补充几点,旗帜鲜明地反对杨的观点。杨的文章题目起的是“中国今天不宜建造超大对撞机”,看完文章后,我觉得应该叫“中国永远别造超大对撞机”。

首先这样的项目在任何时候,对于任何国家都不会是小钱,也可能挤压其他科学的发展空间,所以太费钱这条永远成立;

其次杨说“超对称只是猜想”,但是如果不用实验去验证,那将永远是猜想;

然后杨说“中国高能物理研究力量不够强,主导不了”,中国高能物理为什么不够强,不是因为中国人比其他国家人笨,而是国内没有合适的平台,不造加速器这个平台永远也大不了,中国的高能物理研究力量也永远强不了,按照杨的说法,这就是条死胡同;

杨还认为,就算有重大成果,近几十年内也无法应用。其实大家都心里清楚,这些东西要赶上应用,别说几十年,几百年估计也用不上,而且这种项目的目的本身也不是为了应用。

综上所述,按照杨的说法,以后就别想了,不仅仅现在,以后几十年,几百年也不要建。

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另外,看了一些评论,我有必要说几句事实,但是政治不正确的话。

前几年,大亚湾中微子实验获得成功的时候,记得有一篇来自国外的报道,称这是有史以来,第一个来自中国大陆的真正有影响力的研究成果。看到这个标题时,我没有任何自豪感,我感到很尴尬。中国人如果没有办法在人类竞技水平最高的领域占得一席之地,将永远被视为二流国家,中国人将永远被视为二流种族。别认为这种东西不重要,等你真正感受到别人歧视你的时候,那种自卑和不甘是令人抓狂的,看看现在国内有多少恨自己是中国人的人!

还有,不管其他学科的人怎么看,有一点不得不承认,高能物理才是自然科学发展史上最耀眼的明珠,是真正人类理解自然规律的极致。这么说虽然政治不正确,但一直是物理学发展史上的普遍现象。高能物理是一大群人去爬一座最高的山,而凝聚态物理更像是很多小分队各自去攀爬很多小山头。实际上也只有高能物理里面的那些大问题,才有底气开口要那么多钱!凝聚态物理之所以能在近十几年蓬勃发展,很大原因是高能物理遇到瓶颈期。当我们有机会染指这颗明珠的时候,我觉得我们应该去大力把握。

还有一个政治不正确的事实就是,中国政府就是有钱,比所有发达国家政府都要有钱,比大家能想象的更有钱!

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首先精炼一下老杨的主要内容
1.太费钱,无底洞,中国不太有钱。

太费钱我同意,无底洞就不一定了,下面有人说经费要涨到500亿美元,这是与LHC对比得出的结论。我觉得随便喊500亿是不负责任的,中国修一公里高铁大约1~1.5亿,香港27公里花了800亿还打不住,这有可比性么?在瑞士法国边境雇佣欧洲人跟在秦皇岛荒地雇佣中国工人成本能一样么?在中国搞无底洞诓政府钱我觉得很难,中国政府做生意本来就贼精。中国是不太有钱,但是中国有能力搞好这件事也是不可否认的。

2.超对称只是猜想,用超级对撞机发现超对称粒子是猜想加猜想。

这点说的没错,但是如果不是猜想那也没有建的必要吧。这主要是对一件事情靠不靠谱,每个人的标准不一样,有人认为超对称猜想足够靠谱,值得一试,有人认为还不够。老杨在粒子物理一向看法比较保守,当年对有人将自发对称性破缺用到Yang-Mill上,他就很有意见,觉得这种想法过于唯象,导致他没有跟进后面轰轰烈烈的一波,现在很后悔。

3.中国的高能物理研究力量不足以主导超级对撞机的物理研究,可能为他人做嫁衣。

中国高能物理的研究现状确实不如人意。但是大亚湾的成功,足以证明中国人在自己家门口能起领导作用。而且想象一下,未来上千名一流高能物理学学家到中国的高校任职,对中国的人才培养也很重要。我觉得这点无需担心。

4.就算有重要成果也没什么实际用处。

确实如此,不过物理研究大部分情况并不为了实用,而在于人类对这个世界认识的深度拓展,而且这种拓展迟早会有用。其实这一点就是第一点,太费钱的延伸,没有实际用处也就是投资没有金钱上的回报。

5. 还有一个重要的点,老杨不反对高能物理的发展,只是反对中国现在就开始造超级对撞机。他认为这是在不合适的时间,由不合适的人,做重要的事。老杨一手拉起来的石溪理论物理研究所就是一个高能物理的研究重镇。高能物理当然还有非常重要的问题(比如他文章中提到的),但是这些问题都不好解决,留给后人来做可能更合适。

6.中国高能物理的出路研究加速器原理,研究弦理论。

这是一个非常重要的转折点,否认加速器后,指出了两个方向。打碎了一些饭碗,又放出了一些饭碗。尤其以前他不支持搞弦论,现在支持了,弦论里面有很多美妙的数学结构,值得研究。前段时间清华高研招进弦论背景的人,我认为是国内的一个信号,果然,老杨打了一巴掌后,给了个枣。
加速器原理的研究我不了解,不知道未来前景怎么样,如果有希望在未来几十年内有突破性进展,能在不花太多钱的基础上建造更高能量的加速器,那几十年肯定要等,懂的人可以出来说道说道。但是如果没有革命性进展的期望,那等也无用。

总之,我不认为老杨跟丘对超级对撞机的背景认识有什么不一样,只是对同样的一件事评价的标准不一样。孩子考了90分,有的家长很高兴,有的家长却很不满,同样的事物不同人会给出截然不同的看法。还有,老杨离开主流物理学界也十几二十年了,年龄也九十多了,思想还是一贯的偏保守。但是能站出来说话,说明有责任心。

我个人无法判断老杨的对错,建加速器也是一场赌博,俗话说的好,富贵险中求,但不是老杨的风格。


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先亮出屁股吧:我尊重杨振宁的意见,但我还是要支持建造大型粒子加速器。

杨老的观点很简单:我们中国目前只是发展中国家,用钱的地方很多,造这个加速器耗资巨大,于国计民生无异,不造为好。

杨老当年反对八七工程的观点基本上跟现在如出一辙,三十多年来都没变化过,我以为他至少会有所变动呢。

环形正负电子对撞机(CPEC),它的建造目的是为了研究希格斯机制,包括汤川耦合之类的作用。这个目的本身,跟超对称、超弦没有什么关系。希格斯机制是属于标准模型框架内的东西,既然已经发现了希格斯粒子,那么研究它肯定就不会一无所获。杨老的文章中通篇只谈超对称而不谈希格斯机制,让人有点费解。

按照杨老的估计,建造这个加速器以及各种终端再加上二十多年的运行费用,总费用超过两百亿美元。CPEC目前还处于预研阶段,造价是多少并不清楚,所以我们就按照杨老的估计值来算。两百亿美元的费用是分二十年投入,这样一年就是十亿美元,高能所领导说可以从国际合作中争取30%,这样一年就是七亿美元。一年七亿美元固然庞大,但是以2020年以后的中国国力,真的拿不出来吗?

当然,肯定还有人觉得一年投入七亿美元的费用去研究一个三五十年内用不着的东西,不划算。这个就是没办法的事情,有人愿意往短平快的方向投钱搞研究,有人愿意往基础科学上投钱搞研究,这是观念的分歧,很难说谁对谁错。但我想强调一点,从建国开始,一直到今天为止,中国在科研上的投入一直是重应用而轻基础。每年投入在基础研究上的费用只有5%,我们是不是应该改变一下这种局面呢?

杨老说中国搞高能物理学的人太少,这没错。但因此得出最好不要搞这个加速器否则项目就会被外国人把持的结论,我不能接受。国内搞高能物理的人之所以少纯粹就是因为没那么多平台来支撑,养活不了太大的研究队伍。反过来说如果想要改变国内高能物理学界人才稀少的局面,就必须建造更多的高能加速器来养活研究团队才行。

最后,我要说一句:杨老文章中最令我诧异的地方就是宣称高能物理七十年来没有为人类生活提供任何实在的好处。同步辐射光源难道不能说是实实在在的好处吗?PET(正电子计算机发射断层成像)在临床上也已经开始投入使用了,这难道不是实实在在的好处吗?


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谢邀。

杨老主要表达了7个重要的反对意见。

1)经费无底洞。至少200亿美元。而且大型加速器还有不能按计划完工的“优良传统”,超支一两倍算好的。

(关于经费我自己补充一点,工程造价和总费用由巨大的差别。根据LHC的经验,单年运行维护的费用会比单年工程支出更高,会持续烧钱。杨老说的至少200亿美元是一期CEPC和二期SPPC一起,而杨老之所以会说两期的价格,因为杨老在回应丘老宣传大型对撞机的学术价值时屡屡提到“超对称粒子”,这是二期SPPC才有机会办到的事。)

2)中国仍然是一个发展中国家,有很多燃眉之急的问题需要解决。

3)挤压其他领域的科研经费,包括凝聚态物理、天文物理、生命科学。

4)高能物理窘境,超对称只是猜想。

找超对称粒子已经有很多年了,完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想
(来自杨老原文,杨老亲自标记强调了这四处。)

5)短期内(指大约我们这一代人的时间里)无法反哺技术,无法促进生产力的提高。
6)建造成功会由90%的非中国人主导。
7)不建超大对撞机,高能物理的方向可以先转移到寻找 a.更好的加速器原理 b.寻找美妙的几何结构

可以说杨老是在旗帜鲜明地反对中国在目前这个时间点建造加速器

我在四天前发布的这篇专栏(21世纪:基础科学之冬 - 夏天和四叶草 - 知乎专栏)里主要看法还是,我们这一代人面对的可能是基础科学的冬天和技术创新的高峰越接近“基础”的科学,这个冬季会越寒冷。

作为一个推理结论,我在“私货”部分表达了自己的看法——

基于上面这些原因,在2016年的时间点,私以为大科学项目不应当再给大型加速器了。我们没有任何把握发现新物理。而一个加速器的经费能养活千百个顶尖的物理/化学/生物组,足够20个欧洲「量子宣言」。中国在这个时间点投加速器只会把科技的领导地位拱手让人不是说永远都不造更大的加速器了,而是说这个冬天不是好时机我们更应当把经费合理分配给那些同样重要却耗资不那么多的领域,包括但不限于前几年诺奖的蓝光LED、iPS细胞等,比如正在兴起的量子通信、量子计算、基因编辑技术、脑科学等。因为一个加速器的投入可以投至少20个其他领域的大科学项目了。这些领域的价值和影响没有哪个比一个加速器来得更次要。特别是,加快消化量子科技才是未来数十年最重要的科技方向。



在发文之前,我就知道,很显然,我的观点违背了很多政治正确。我没有兴趣和这些政治正确争吵,所以我把这个观点加入了私货部分。其实杨老也违背了一些政治正确,只是没人敢说他而已。反正我是不敢随便提中国还是一个贫穷的发展中国家的。更不要说还有多少基层科研人员的生活条件、工作待遇处于社会主义初级阶段。不如先投入一点经费,多招一些高能物理PhD和教授回国。缩小了和发达国家的差距,再等待更合适的机会——比如理论更完善了、技术进步能把成本降低了。这样会不会来得更妥当呢。

为了更多人理解这个“不宜建造”的建议,我想再做更进一步解释。

1)并不是永远不建造大型加速器,是时机不好。未来有了更好的理论支持,有更好的技术手段(包括但不限于激光加速器),更高的GDP,当然可以再考虑建造。未来是什么时候?我不确定,从技术、经济、项目周期的角度来讲,不负责任地估计应当在30年以后了。

2)也并不是现在不建造加速器了,小型的还可以有。小型加速器作为光源在工业上还可以发挥自己的作用,反哺技术,提供生产力。

3)高能物理还会继续发展,但不要奢望有20世纪的那种速度。越接近“基础”的科学,这个冬季会越寒冷。

4)一个加速器的投入足够资助数以千计顶尖研究团队,这笔钱分配到整个自然科学领域的作用和贡献会比加速器来得更显著,无论是学术上,还是经济上。如果说大型加速器的钱省掉也不会流入自然科学领域的话,那么谬论就是——所有大科学项目都不应该被拒绝。


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我只提醒几点:

按照美国和欧洲的经验,这个现在号称建造费用200亿美元的东西,实际完工时很可能是500亿美元,美国化了近3倍的成本还没有搞成,所以2.5倍就能搞成已经算很顺利了。作为对比,中国年军费大约1600亿,我们假设中国的政府科研资金预算几乎和军费平齐,对比之下美国的科研资金好像只有军费的不到50%,也就是说,光这一个如果能顺利完工的对撞机就占了全国科研经费的将近1/3。其他如材料、激光、核聚变、生物科学的资金怎么办?不要提欧洲的科研经费比军费高,欧洲的军费低是建立在美国几乎承包了欧洲安全的前提下,你让欧洲现在的军队和俄罗斯对一仗试试?不会有人认为俄罗斯的科研经费就比欧洲多吧?

假如这个对撞机象原子弹那样能决定国家生死,也没问题,毕竟有曼哈顿计划摆在那里,顺便一提,曼哈顿计划的理论部分极大借鉴了德国人的经验,也不是美国人完全重启炉灶搞出来的——事实上真按照德国人的搞法,没准也会成为一个浪费资金的例子。那么这个对撞机能得到什么近期内可以转化为生死相关效果的成果?

中国历史上有盲目大跃进,追求国际领先的先例在那里,比如航空领域的双三,中国的项目结果就不说了,可笑的是连双三自己本身都是错误的。反倒是老老实实研究50年代的歼7、运8,现在可以搞出接近国际领先水平的成果来

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谈一个真被当成“国之利器”的追踪世界先进潮流的事情,而且这个事情你们肯定都听说过:

人体特异功能

人体特异功能最早是苏联于50年代末开始研究的战略技术,苏联政府是很认真的把这项研究作为冷战时期的重要科技来抓的。苏联搞得如此认真,以至于美国军方也在60年代末开始研究培养具有特异功能的士兵,甚至还有亲历者后来当了讽刺该事的电影《以眼杀人/用眼睛杀死羊》的顾问。

既然美苏都开始搞了,一向不甘人后的中国也开始搞,当然最初也是跟风特异功能,什么耳朵认字啊,意念取物啊之类的新闻现在还时不时出现在报纸上;后来演变成无所不能的气功,几千号人集体打坐,头顶铝锅盖接收宇宙信号的画面不要太喜感~``

直到现在还有人为气功被讽刺为伪科学而不平,理由是“中央领导都看了气功表演”,中央领导们有兴趣看大师们顶锅盖么~``当然不是,根据国际流行理念,这些大师们可都是潜在的战略武器哦~``

可惜的是,我们都知道,所谓的人体特异功能是假的~```

庆幸的是,研究这些“科技潮流”不需要以牺牲人来作为研究手段,不需要花费太多别处用不上的物力财力~```

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今天看到了王所长的公开反驳文,其中看到一段让我大吃一惊:

“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。”

也许是我读书少,我倒是知道,好像美国氢弹之父泰勒同学是参与了互联网前身的建设。但是,泰勒同学除了高能物理学家以外,在当时还有另外一个头衔,就是国家科学项目管理小组组长。换句话说,任何国家级科研项目,在科学方面的事项都必须经过他的批准。很明显他是以项目管理人员的身份,而不是高能物理学家的身份参与互联网的。

如果这个错误真不能合理解释的话,王所长在如此重要的公开反驳文中忽略了如此重要的信息核实,我个人真的对他采用的其他信息表示深深的怀疑


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我觉得需要建。

我们先把整个方案搞清楚。

首先,这个项目分为两个阶段。

第一个阶段叫做CEPC,Circular Electron-Positron Collider,环形正负电子对撞机。这个对撞机的造价,基本上是在400亿人民币左右。预计在2020-2030年间完成。其目的在于大量制造希格斯玻色子,并围绕它进行基础物理研究。

第二个阶段叫做SPPC,Super Proton-Proton Collider,超级质子对撞机。这个对撞机的造价,基本上是在1000亿人民币左右。预计在2040-2050年间完成。其目的在于发现新的物理学现象或粒子。

这两个阶段之中,第二个阶段有赖于第一阶段的完成。但并不是说建了第一阶段就一定要建第二阶段。

另外,第一阶段的400亿成本,不包括土地和七通一平成本。但是由于这一项目必然对当地的经济和人才培养有巨大的拉动作用,可以预见这些成本将很大程度上是由当地政府负担,这是一本万利的买卖。目前的选址主要是考虑秦皇岛和深汕(汕尾、惠东)。两边的省政府都十分积极。

了解了这些事实。我们再来研究一下杨振宁的说辞。

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(一)建造大对撞机美国有痛苦的经验: 1989 年美国开始建造当时世界最大对撞机,预算开始预估为30亿美元,后来数次增加,达到80亿美元,引起众多反对声音,以致1992 年国会痛苦地终止了此计划,白费了约30亿美元。这项经验使大家普遍认为造大对撞机是进无底洞。


目前世界最大对撞机是CERN 的LHC。2012 年6000 位物理学家用此对撞机发现了Higgs 粒子,是粒子物理学的大贡献,验证了“标准模型”。LHC 的建造前后用了许多年,建造费加上探测器费等等加起来一共不少于100亿美元。高能所建议的超大对撞机预算不可能少于200亿美元。


美国的超导超级对撞机(Superconducting Super Collider,SSC)是1970年代提出,1980年代末开始建设的。建设时带有一定的政治目的,亦即要证明美国在科学技术上比苏联优越。开始的预算大概是40多亿美元。最后到1993年10月21日国会正式取消这一项目时,预期的预算已经达到了120亿美元,约合今天200亿美元。


而欧洲在1990年代提出,到2008年建设完毕的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC),其建设成本则仅为50亿美元。当然,后续升级和运营还有另外的成本。


为什么美国的的SSC被认为是无底洞呢?首先,SSC提出了一个非常强劲的指标。它的设计对撞能量要达到20TeV,也就是20万亿电子伏。后续升级为40万亿电子伏。相比之下,一二十年之后的LHC,才只有6.5万亿电子伏,升级后变为13万亿电子伏。这意味着,SSC建设时,相关技术比LHC开始建设时要原始十年,而指标却是LHC的三倍。这种带有政治因素的大跃进项目,当然不得不几乎从零开始研发所需的技术。1993年SSC项目取消的时候,其所需的磁体技术仍然处于实验室研发阶段,后续成本并不明朗。谁也不知道120亿美元造价是不是会继续上升。这当然会被认为是个无底洞。


那么反过来看LHC,它利用了欧洲原有的大型正负电子对撞机(Large Electron-Positron Collider,LEPC)的基础设施,并应用了当时新出现的磁体技术。所以并不是一个“无底洞项目”。


好了,现在我们回过头来看中国计划的两个项目CEPC和SPPC。CEPC,环形正负电子对撞机的对撞能量是多少呢?是0.24万亿电子伏。正负电子对撞机的能量和质子对撞机不能直接相比,不是说CEPC比LHC弱很多,只是用途不同,就像法拉利和卡车一样,不是说因为卡车跑得没有法拉利快所以比法拉利落后很多。能够与CEPC直接对比的,是1989年服役、2001年退役的欧洲的LEPC(大型正负电子对撞机),它的对撞能量是0.045万亿电子伏。换言之,我们将要在LEPC建成的20年后,建设一个仅仅比其强五六倍的机器。虽然一些传感器技术仍然需要研发(其中一些技术外国已经研发成功只是对华禁运),但大量的相关技术(包括关键的磁体技术)都是成熟的。这怎么可能成为一个无底洞项目呢?


SPPC这台质子对撞机的对撞能量超过70万亿电子伏,对比13万亿电子伏的另一台质子对撞机LHC,这确实意味着它的建设进入了全新的领域,可能需要一些重要的技术创新。但,SPPC的预期建造时间是2040-2050年,而且要复用CEPC的地下隧道。所以CEPC建成并正常运行的前几年是不可能开始建SPPC。近20年中关于SPPC的投入,主要是相关的技术研发和方案准备。主要的投资,亦即1000亿人民币(按今天人民币来计算),是要在一二十年以后才要决定是不是真的投入。


今天政府要决定的,只是要不要投入CEPC所需的、不会像SSC那样大幅度超支的400亿人民币而已。这相当于大概三四百公里高速公路的造价,而且是分散在好几年间的花销。至于真正的“两百亿美元”之巨的SPPC,是不是真的要启动建设,那是一二十年以后才要决定的事情。


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(二)高能所倡议在中国建造超大对撞机,费用由许多国家分摊。可是其中中国的份额必极可观。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。建造超大对撞机,费用奇大,对解决这些燃眉问题不利,我认为目前不宜考虑。

(三)建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费,包括生命科学,凝聚态物理,天文物理,等等。

(五)
七十年来高能物理的大成就对人类生活有没有实在好处呢?没有。假如高能所建议的超大对撞机能实现,而且真能成功地将高能物理学更推进一大步,对人类生活有没有实在好处呢?我认为短中期内不会有,三十年,五十年内不会有。而且我知道绝大多数物理学家都同意我的这个说法。


中国当然有很多事情需要钱,很多其他学科需要钱。


但是,首先,这么涉及颇广的项目,必然不是国家自然科学基金或者其他已有的科研机构拨款完成的。而需要政府单另设立预算来做。以为说不搞这个项目,其他学科就能有额外的钱拿,未免想得太多。美国SSC取消以后,也没见到其他学科的人多拿了几块钱。这个项目必然是靠政府的特别拨款来一步步走下去。中国现在政府的科研开支还相对较低,尤其是基础学科开支非常低,正可以利用这种大项目来提高每年的科研拨款。这个项目结束以后,别的学科的项目也可以跟进。把这个项目打压下去,并不能让其他学科获利。


第二,到底是解决眼前的苟且还是奔向诗与远方,这从来都是一个难题。政府的预算就这么多,到底该花在什么地方?是不是该把航天的钱放在扶助贫困农村?是不是该把CEPC的钱拿去解决农民工和环保?


我们不妨退一步来看。


站在2016年这个时间点上,我们已经看到,中国未来经济要持续发展,我们要获得更好的生活,就必须要有越来越多的自主研发的产品。芯片的发展,工业的发展,对最基础的物理、化学、材料都提出了越来越高的要求。


CEPC要建成的话,也要到2030年前后了。我们可以想象一下,2030年的时候,中国对基础学科研究的需求,只会有增无减。到2040年、2050年,我们恐怕很难想像中国会仍然不在基础学科进行大规模的投入。


如果到那个才开始启动对撞机项目,会不会已经成为瓶颈了呢?所以现在考虑的,应该是2030年是不是需要,而不是现在是不是需要。


西安市当年修了二环路,为了节省开支,一个立交桥都没修。然后第二年开始堵。过了三四年,下班时间常常可以堵一两公里。


高铁建成的时候,有记者嘲讽说根本没人坐,完全是运椅子。


所以到了今天,我们是不是可以有点前瞻性?CEPC的筹备和建设,需要十几年的时间。十几年前,我们连一条高铁都没有,上网还常常要去网吧,技术上只要照抄外国产品就好。但是我们今天在哪里?那么十几年以后呢?我们难道要把对撞能量才区区几十亿电子伏的北京正负电子对撞机一直用到2050年去?


高能物理没有能应用于社会的技术?这显然是不正确的。高能物理在探索科学前沿的同时,催生了一大批技术和产品。放射源、磁体、精密仪器、传感器、分布式计算等等都受益于此。不能因为希格斯玻色子之类的前沿理论尚未应用于日常生活,就说高能物理对社会没有裨益。更何况,探索最前沿,也是长远的投资。美国当年能遥遥领先于各国搞出卫星定位系统,与其长期的基础学科投入有着紧密联系。


而且,最好的扶贫是什么?怎么才能根本地帮助农民工?靠救济吗?当然不是。那都是要靠经济发展的。在后发优势被啃得更加干净的十几年后,中国难道还可以避开最基础的研究吗?山寨发达国家的产品,固然可以把发达国家拉下马,但自己的发展空间也越来越有限了。要开拓空间,必然需要更大规模地投入各个层次的研发。而对于这种需要预先十几年启动的项目,现在当然是合适的启动时间。



科学界一部分人这种依靠打压其他学科大项目来“保护”自己的科研经费的做法,是非常愚蠢的。因为所有这些说辞,都可以用在任何一个科研方向上。研究学者互相拆台,最终会让民众误以为这些研究方向都没什么用,还是拿来减税或者发救济吧,这对中国的科技发展没有半点好处。倒不如大家争相做更好的PR,让官员与民众明白自己科研方向的重要性,这样来获取更多的资金。

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(四)为什么有不少高能物理学家积极赞成建造超大对撞机呢?原因如下:

A.高能物理学是二战后的一个新兴领域,此领域七十年来有了辉煌的成就,验证了“标准模型”,使人类对物质世界中三种基本力量有了深入了解。可是还有两项大问题没有解决:

甲)对剩下的第四种基本力量,引力,的深入了解还有基本困难。

乙) 还没有能了解如何统一力量与质量。希望解决此二问题当然是所有物理学家的愿望

B.有些高能物理学家希望用超大对撞机发现“超对称粒子”,从而为人类指出解决此二问题的方向。

但是找超对称粒子已经有很多年了,完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子,只是一部份高能物理学家的一个猜想。多数物理学家,包括我在内,认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据,希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想


这段话有两个槽要吐。


第一,CEPC的建设目的并不是寻找什么超对称粒子,而是大量制造希格斯子,并围绕它进行一系列的观测、实验和探索。真正要用来发现新粒子和新理论的是SPPC,而SPPC到底要不要建,那是一二十年以后才需要讨论的。所以,现在在讨论的CEPC,根本谈不上去验证什么猜想,而是在物理最前沿做一些非常现实的工作。


有人问既然欧洲的LHC能产生希格斯玻色子,为什么还要建CEPC呢?这是因为LHC能量很大,远远超出了产生希格斯玻色子的需求,CEPC是有目的的建设出来做这方面研究的,相比于质子,正负电子都是比较简单的粒子,碰撞以后崩出来的“零件”比较少,比较容易分辨、测量和观察。所以,在研究希格斯玻色子和其他一些基本粒子方面,CEPC大大优于LHC。这就好像说,法拉利跑得很快,但是比它慢很多的卡车也是无法被取代的,因为现在的任务是要装货,法拉利可以装着货跑很快这没错,但真的要搞运输,还是要搞一辆卡车。而且LHC牢牢把控在欧洲人手里,关键环节的实验,中国的科学家基本无法参与。


第二,“认为超对称粒子的存在只是一个猜想,没有任何实验根据”,猜想都是要验证才能知道是不是真得。不做实验,哪知道猜想是不正确呢?以“没有任何实验依据”来反对做实验,简直闻所未闻。证明和证伪都是需要做实验的。当然,现在也不好说,也有可能SPPC的能力仍然有限,无法验证或证伪当前的理论猜想。但,如前所述,SPPC现在还远远没有进入规划阶段。在讨论CEPC的时候向SPPC开炮,这毫无意义。


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(六)中国建立高能所到今天已有三十多年。如何评价这三十多年的成就?今天世界重要高能物理学家中,中国占有率不到百分之一、二。建造超大对撞机,其设计,以及建成后的运转与分析,必将由90%的非中国人来主导。如果能得到诺贝尔奖,获奖者会是中国人吗?

(七)不建超大对撞机,高能物理就完全没有前途了吗?不然。我认为至少有两个方向值得探索:A. 寻找新加速器原理。B.寻找美妙的几何结构,如弦理论所研究的。这两方面的研究都不那么费钱,符合当今世界经济发展的总趋势。


所以,中国不建新的对撞机,就靠业已过时的北京正负电子对撞机,就能培养出越来越多的高水平的、能主导未来对撞机的高能物理学家?


现在不造对撞机,过十几年,中国原先研发、建设对撞机的研究学者和工程师都要退休了、转行了。到时候中国非但没有能主导对撞机的科学家,连能造对撞机的人都没有了。到时候是不是就有更多的理由来反对建造对撞机了呢?


二战的时候,欧洲大批科学家逃到美国,让美国的基础科研实力立刻上升一大截。这个道理大家都懂。那么能靠一个对撞机,引来一大堆外国顶尖学者,这难道变成了个坏事吗?


如果中国要在高能物理上获得一个诺贝尔奖,造一个对撞机总比不造对撞机要有利吧。不培养大量的高能物理学家,怎么可能随随便便就出一个诺贝尔奖。更何况,诺贝尔奖也没有那么重要。培养人才和给予人才施展才华的空间才是最重要的。从外国引来大批专家,难道不是更有利于这个目标吗?


至于说更省钱的研究方向。这么说吧,早些年学习电脑打字的时候,老师给每个人发个纸板,自己带回家慢慢练。这比人人都有计算机要省钱多了。但现在还有几个人这样练呢?不省钱的话,练的是更快的呀。换言之,不在高能物理花这笔钱,也不是说就没什么可以研究了。但花了这笔钱,研究的就更快。花了这笔钱,不代表其他高能物理的方向就没人探讨了。


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所以,杨振宁是把CEPC和SPPC混为一谈。拿目前尚不成熟、一二十年后才需要决定要不要建的SPPC来否定技术已经十分成熟的CEPC。这无疑是错误的。


环形正负电子对撞机(CEPC):造价400亿人民币,用于大量制造希格斯玻色子(已经被欧洲的LHC证明存在),相关技术基本成熟,造价基本不会大幅上涨,目前处于规划和拨款阶段。


超级质子对撞机(SPPC):造价1000亿人民币,用于探索目前未知的粒子,相关技术尚不成熟,目前估计的造价可能大幅上涨,一二十年后才需要具体规划和申请拨款。且需要以CEPC为基础。


今天去看SPPC,当然觉得可能不靠谱。一二十年后可能会逐步清晰到底要不要建。但CEPC,看起来非常靠谱,为什么不能现在着手建设呢?




        

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