问题

如何看待王贻芳「中国建造大型对撞机,今天正是时机」的言论?

回答
王贻芳先生作为中国高能物理领域的领军人物,提出“中国建造大型对撞机,今天正是时机”的论断,引发了广泛的关注和讨论。要全面理解这一论断,我们需要从多个维度进行分析,包括科学目标、技术可行性、经济成本、国际合作以及时机选择等。

科学目标:探索未知,揭示宇宙奥秘

大型对撞机,特别是高能质子对撞机(如美国的LHC,欧洲的未来环形对撞机FCC、中国的CEPC/SPPC),其核心科学目标是探索物质世界的基本构成和相互作用的规律。具体来说,建造大型对撞机旨在:

1. 寻找超出标准模型的新物理: 标准模型是描述基本粒子及其相互作用的最成功的理论,但它并非完美。例如,暗物质、暗能量的本质是什么?引力在微观尺度上的性质如何?是否存在超对称粒子?宇宙为什么是物质而非反物质为主?这些都是标准模型无法解释的重大难题。大型对撞机通过提高碰撞能量和亮度,有望产生新的、更重的粒子,发现新的相互作用,从而揭示超出标准模型的新物理。
2. 精确测量希格斯粒子性质: LHC已经发现了希格斯粒子,但对其性质的精确测量至关重要。希格斯粒子的性质可能带有超出标准模型的印记。更高级的对撞机可以提供更多、更精确的希格斯粒子产生和衰变数据,帮助我们理解其与其它粒子相互作用的机制,甚至是探索希格斯粒子本身的性质是否比标准模型预测的更复杂。
3. 探索强相互作用的奥秘: 强相互作用描述了夸克和胶子之间的力,它们构成了质子和中子。在极端条件下(如高能碰撞),强相互作用会表现出不同的性质,例如夸克胶子等离子体。建造更强大的对撞机有助于深入理解QCD(量子色动力学)的非微扰区域,例如相变等现象。
4. 开启新的研究窗口: 随着实验技术的进步,新一代的对撞机可以提供前所未有的碰撞能量或亮度,开启全新的研究窗口,发现我们目前甚至难以想象的物理现象。

王贻芳先生之所以强调“今天正是时机”,很可能基于以下几点科学上的紧迫感:

LHC的局限性: LHC的能量和亮度已经达到了其设计能力的极限,虽然后续升级(如LHCHiLumi)会进一步提高性能,但其能量范围仍然有限。如果希格斯波色子之外的新粒子质量非常高,那么LHC可能无法探测到。
潜在的新发现窗口: 一些理论模型预测,超出标准模型的新粒子可能存在于更高的能量区域。建造比LHC能量更高的对撞机,如未来环形对撞机(FCChh)或中国提出的环形正负电子对撞机(CEPC)以及更高能量的超级质子对撞机(SPPC),能够打开新的探索窗口。
国际竞争与合作: 全球高能物理领域正在积极规划下一代大型对撞机项目。欧洲正在推进FCC项目,美国也有新一代对撞机的设想。中国在高能物理领域的长足进步,以及其在科研基础设施建设上的实力,使得现在成为提出并推动本国大型对撞机项目的有利时机,既是参与国际前沿竞争,也可能通过合作共享成果。

技术可行性:中国已具备支撑能力

建设大型对撞机是一项极其复杂且技术密集型的工程,涉及超导磁铁、高频加速腔、真空系统、精密探测器、大数据处理等众多尖端技术。王贻芳先生提出“今天正是时机”,也意味着中国在高能物理实验和工程技术方面已经取得了显著的进步,具备了支撑此类项目的能力:

1. 超导技术: 大型对撞机的高磁场超导磁铁是核心部件。中国在高温超导和低温超导材料研发、磁铁制造方面已经积累了丰富的经验,在LHC升级项目(LHCHiLumi)中也承担了关键的超导磁铁制造任务,证明了其技术实力。
2. 精密工程与制造: 对撞机的环形隧道、加速腔、真空系统等都需要极高的精度和可靠性。中国在大型工程建设、精密机械加工、真空技术等方面拥有世界一流的水平。例如,中国在射电望远镜、空间站等大型科研设施的建设中展现了强大的工程能力。
3. 探测器技术: 粒子探测器是捕捉和分析碰撞结果的“眼睛”。中国在高能物理探测器研发方面取得了长足进步,在LHC等国际合作项目中发挥了重要作用,积累了设计、制造和操作复杂探测器的经验。
4. 计算与数据处理: 大型对撞机每年将产生海量的数据,需要强大的计算能力和先进的数据分析技术。中国在超级计算、大数据存储和分析、人工智能等领域已处于世界前列,能够支持大规模数据处理的需求。
5. 人才队伍: 经过几十年的发展,中国已经培养了一支规模庞大、水平精湛的高能物理研究和工程技术队伍,能够独立承担和领导大型项目的设计和建设。

王贻芳先生的论断,也暗示着中国已不再是仅仅作为参与者,而是有能力成为全球高能物理研究的领导者之一,通过自主建设大型对撞机来推动学科发展。

经济成本与效益:巨大的投入与长远的价值

建设大型对撞机需要巨额的资金投入,通常在百亿甚至千亿美元级别。这笔投入无疑是一个巨大的挑战,但也应从长远价值来衡量:

1. 经济成本: 大型对撞机项目是典型的“巨型科技工程”,其建设周期长、技术难度大、投资规模庞大。例如,欧洲的FCC项目预计投入约200亿欧元(约合人民币1500亿元),而如果选择更高能量的SPPC,投资可能会更高。这笔资金的来源,以及如何平衡其在国家科技投入中的优先级,是关键的考量因素。
2. 经济效益的间接性与长期性:
技术溢出效应: 大型对撞机项目会带动一系列尖端技术的发展,如超导技术、真空技术、精密控制、高性能计算、新材料等。这些技术往往具有广泛的民用和产业化潜力,能够推动相关产业的升级和发展,创造长远的经济效益。例如,LHC中的一些技术就催生了万维网(WWW)的早期发展。
人才培养: 参与大型项目能够培养出大批顶尖的科学家和工程师,他们将成为国家未来科技和经济发展的重要人力资源。
国际影响力与合作: 成功建设并运行大型对撞机,将极大地提升中国在国际科技舞台上的影响力,吸引全球顶尖科学家来华合作,促进国际科技交流。
科学驱动的创新: 基础科学研究是创新的源泉。对物质世界基本规律的探索,虽然短期内不直接产生经济效益,但其发现可能会颠覆现有认知,开启全新的技术范式,带来不可估量的未来经济和社会价值。

王贻芳先生提出“今天正是时机”,也可能意味着在中国经济持续增长、综合国力显著增强的背景下,国家有能力和意愿为基础科学研究进行更大规模的战略性投资。

时机选择:内外环境的综合考量

“今天正是时机”的论断,必然是基于对当前国内外科研环境、技术发展趋势以及国家战略需求的综合判断。

1. 国际高能物理发展格局: 正如前文所述,全球高能物理界正在规划下一代对撞机。中国若此时不积极推进,可能会在国际高能物理领域失去主导地位或关键话语权。主动提出并建设自己的大型对撞机,可以为中国在高能物理研究中占据中心位置,并影响下一阶段的国际合作方向。
2. 中国科技实力的提升: 中国在过去几十年里,在基础研究和工程技术方面取得了举世瞩目的成就。一系列重大科学工程的成功建设,如“中国天眼”(FAST)、中国空间站、散裂中子源等,证明了中国有能力完成世界上最顶尖的科学项目。这种自信心的提升,也是“时机”到来的一个重要标志。
3. 国家对基础科学的重视: 近年来,中国政府对基础研究的投入不断增加,并将其提升到国家战略的高度。这种政策导向为大型基础科学项目的开展提供了重要的支持和保障。
4. 对潜在科学发现的期待: 王贻芳先生及其团队可能根据现有的理论和初步的实验数据,判断当前是发现新物理的“黄金时期”,而现有设备即将触及极限。此时投资建设更强大的设备,可以抓住这一窗口期,实现重大科学突破。

挑战与争议

尽管王贻芳先生的论断有其深刻的依据,但建造大型对撞机依然面临巨大的挑战和争议:

巨额投资的合理性: 如此庞大的投资是否应该优先用于解决更紧迫的民生问题或更具直接经济效益的科研领域,这是一个持续存在的争论点。需要有清晰的论证来证明其长期和战略价值。
技术风险: 大型项目总会伴随技术风险,需要有充分的预案和风险控制机制。
项目管理: 如何有效地管理如此复杂和庞大的项目,确保其按时、按质、按预算完成,对项目管理能力提出极高的要求。
国际合作的平衡: 在自主建设的同时,如何继续与国际同行进行有效的合作,避免闭门造车,也是需要考量的因素。

结论

王贻芳先生提出“中国建造大型对撞机,今天正是时机”的论断,是基于对科学前沿的敏锐洞察、中国科技实力的自信评估以及对国家战略需求的深刻理解。他认为,当前是中国在高能物理领域实现跨越式发展的关键时刻,具备了开展这一宏伟计划的科学基础、技术能力和战略机遇。

这一论断并非仅仅是一种呼吁,更是一种对国家科技发展方向的战略性判断。它的提出,标志着中国在高能物理领域不再满足于跟随,而是希望通过自主建设世界一流的科学装置,引领全球高能物理的研究方向,为人类探索宇宙奥秘贡献中国智慧和力量。当然,这一宏伟蓝图的实现,还需要国家层面的充分论证、巨额资源的投入、以及全社会的理解和支持。

网友意见

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王贻芳的思路是正确的,着重于自己的本行,也就是实验技术与工程成本方面对杨进行回击。相对来说,无论是杨和丘来讨论TeV尺度的高能实验和唯象学都有点纸上谈兵。

他提到的中国在大科学项目上有天然优势。这一点除了众所周知的资金和国家政策支持外,还有一点就是人力工资以及各种新型材料、技术的研发相比其他国家来说可以低很多。所以他预估的实验经费比杨直接拿LHC的翻一下倍是更靠谱的。

最直接的例子就是江门中微子地下探测器JUNO。在切伦科夫型中微子探测器中,最重要一点就是球状外围的光电倍增管PMT。一开始工程团队准备从日本进口,但是这会使成本远超预算。所以最后是从国内招标,即实现了自主知识产权的突破,又极大地降低了成本。目前所运行或即将发射的各种astroparticle探测器,几乎都是世界领先的参数外加远低于竞争者的成本。

顺便提一句,CERN建在日内瓦这个一盘炒青菜都要20欧的破地方真是无语,要是放在法德的某个小镇研究员的日子会好过很多。

另外CEPC的建造成本在有BEPC经验和ILC的预研借鉴下确实是可以预估得很精确的。剩下问题就是这第一阶段的钱是否值得,higgs是否值得精确测量?从这个层面上来说。老杨对于Higgs物理的了解肯定是跟不上前沿的,起码是不如Nima王连涛等人。还有说法是他可能压根不相信电弱破缺,众所周知Yang Mills理论刚提出时就被问gauge boson为什么有质量啊。

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我不想参与撕逼,就说几句话:

1.不是做高能物理的人请不要对高能物理草率评价。隔行如隔山。先把量子场论好好学一遍,搞懂标准模型和宇宙学的关系,超弦超对称是什么再来评价。对一个自己不懂的领域就断定其前途渺茫想必是不能令人信服的。

2.再说一遍,CEPC不是用来验证超弦理论的!CEPC是电子对撞机,因此可以产生比较『纯粹』的Higgs粒子流,对Higgs粒子研究的精度和质量和LHC相比将由质的飞跃。

我们目前对Higgs除了质量和自旋以外几乎一无所知,而Higgs粒子和其他粒子的相互作用对高能物理和宇宙学的发展也有至关重要的意义。

3.CEPC如果建成,可以保证中国在高能物理领域处于绝对领先地位,通过人才聚集效应把领先优势保持和扩大。但如果投入在别的方面,不一定能够弥补目前中国和发达国家的差距。

4.90年代美国停止SSC项目,省下来的资金并没有进入其他的基础科学领域。可以参见温伯格的文章《大科学的危机》。所以我认为把美国在基础科学领域的优势归结于SSC的停建是没有依据的。

5.本人非利益相关。目前和将来做的工作也和CEPC没太大关系,但系统学过量子场论和标准模型、宇宙学,对加速器物理有一定了解。

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《大科学的危机》

温伯格:大科学的危机

『折磨着SSC的另一个麻烦是科学家内部的竞争。所有领域的科学家们大体上都同意SSC会产生好的科学成果,但是一些科学家则认为最好将这些金钱投入到别的领域中,比如他们自己的。SSC无可救药地为新当选的美国物理学会主席所反对。这位固体物理学家认为,最好将SSC的经费用在,比如说,固体物理上。然而我兴味索然地注意到,SSC下马所省下的经费完全没有流入到任何其他科学领域。』

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这几天突然因为丘先生,杨先生,王所长的几篇文章,对中国未来加速器项目(CEPC/SppC)热议。网络上粗粗看一下,几乎是一边倒站在杨先生那边。我本人专门从事高能现象学研究,参与过这个项目的预研究,目前手头刚发布的/正在写的/正在准备写的文章都会涉及这个项目。由于背后的物理问题实在是很庞大,我认为有必要单独谈一下CEPC 背后的物理,而不是随便拿网上各种著名人士硬点的说法搬出来,把CEPC这个项目批判一番。

进入正题前,我需要claim 本文不触及以下几个问题。(1) 本文不回答关于建造加速器项目的费用预算问题,这个我完全支持并且相信王所长的论据。即便是国内的物理和高能物理圈,几乎没几个人比王所长在这方面更专业和有经验。我一个做现象学研究的,没有高能实验经历的人,随便评论实验的费用估算是不专业的。此外,我本人也不是senior professor 以至于有资格影响基金的决策。作为没有决策科研经费的经历的人,随便评论这个项目经费对其他学科的影响,也是非常不合适的。(2) 本文不讨论后续的SppC项目,这个话题直接涉及很多超出标准模型的物理,过于庞大,适合单独讨论。(3) 接着(2),本文不讨论关于超对称/超对称模型的话题(对于专业人士,这里我想用“超对称”和“超对称模型”分别指代formal susy theory 和 N=1 MSSM/NMSSM models),以及目前超对称模型(而不是超对称)到底被LHC 否定了没有。非专业人士如果不明白我想说的意思,你需要的是学习完了再来发表评论。这个话题同样很庞大,需要单独讨论。

除此之外,为了方便非专业人士阅读,本文自带各种quiz, 您有空可以自己 google 一下答案。

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以下言归正传:

1, 什么是CEPC? 它是怎么来的?

CEPC = circular electron-positron collider, or Chinese electron-positron collider. 前一个表述通常是王所长在对外场合用的,用来得到国际高能圈的认可。这里有两个需要提及的背景。第一,毋庸置疑2012.7.4, LHC 的实验宣布发现了 Higgs boson, 质量是大约 125 GeV. 第二,比较少的人知道,当年的SUSY 会议8月份在北大 [quiz: 请说出具体在北大那个楼里开的] 举行。这个会议其实是目前国际上高能物理(尤其是现象学)最重要规模最大的一个会议,加上前面的preSUSY school 有一周多的时间。会议话题集中在Higgs physics, BSM physics, dark matter, neutrino, and so on,映像中比较formal 的话题只有几个关于散射振幅的报告。除此之外,当时这个会议上,几个有份量的美国教授明确提出希望和中国一起推动搞未来加速器项目,我记得清楚的有大会的组织者之一Pran Nath, 还有JHU的J. Bagger [quiz: 请列举Bagger 的一本代表作]。美国高能届其实多半是看重的中国有钱,以及中国政府的决策速度。从这个意义上说,是美国的高能物理学届在Higgs boson 发现后,更早更急迫的意识到了发展未来加速器的可能性。可是就在前一年,美国的加速器,发现了top quark [quiz: 请写出top quark 质量] 的 Tevatron 刚刚停止运行。中国高能届对这个事情,至少在SUSY 2012上我没有看到有正面的回应。我相信这个事情的可行性,更权威的应该来自于实验学家而非现象学家。到9月份,我第一次听说了王贻芳所长的这个提议。到第二年的9月份,国内举行了第一次香山 CEPC kickoff meeting。

这个提案为什么是这样一个环形加速器呢?我理解原因有二。其一,日本的一个提案,现在叫做ILC=International Linear Collider (曾经叫做 JLC= Japanese Linear Collder),已经是一个直线Higgs 工厂方案,并且早就完成了 TDR=technical design report。我们没可能也没必要去重复这个。其二,环形加速器可以借鉴 CERN 从 LEP [quiz: 请写出LEP 的质心能量] 到 LHC的发展轨迹,同时提升到不同的能量区间。

2, 为什么可以并且需要在不久的若干年后建造这个机器?

首先谈可行性。

CEPC 的物理目标是相当明确,且物理上是well-defined 的,即来精确测量Higgs的各种性质,精确测量Higgs的各种性质,还是精确测量Higgs的各种性质。CEPC,及其同类竞争的正负电子加速器,在它们运行的能区大约 250 GeV 绝没有可能用来直接发现所谓的超对称粒子。CEPC 在质心能量 250 GeV 产生Higgs 的时候,主要通过的是 Higgs 伴随Z-boson 的产生 [quiz: 请自行画出这个过程的费曼图]。在标准模型里面,这个过程产生的截面大约是 0.2 pb [quiz: 请figure out “pb” 这个单位代表多大的面积]。如果算上积分亮度为 5 ab-1的话,CEPC 一共将制造 _____ [quiz: 把 的数字填上,按照 400 亿人民币算算 1 个Higgs 花多少钱,并与北京房价进行比较] 个Higgs boson.

有了上面这么多数量的 Higgs, CEPC 要测量的Higgs 性质有啥呢?主要有和标准模型费米子 [quiz: 写出所有标准模型费米子] 的耦合系数,和规范玻色子 [quiz: 写出所有规范玻色子] 的耦合系数,这些精度们普遍能达到 1% 甚至更好。这还不算完,因为我这里说的是和标准模型长差不多形式的耦合。那有木有不一样的耦合呢?在各种 BSM 物理中,答案简直是一定有的。比如李政道先生70年代最早做的 two-Higgs-doublet model 里面,Higgs boson 就可以有CP 破坏的耦合 [quiz: 解释"CP"的物理意义]。而CP 破坏这个事情,对于我们理解宇宙到今天演化成重子数远大于反重子数这样一个极不平衡的状态,意义至关重要。[quiz: 请说出重子数如果和反重子数严格相等,对宇宙意味着神马。] 我们刚发现的Higgs boson 到底有没有CP 破坏呢?现在不知道,直接测量了才知道。[special quiz: 请有原子分子物理研究背景的同学说出间接测量CP 破坏的实验们,并且讨论哪家强。] 当然还有个,就是Higgs boson 自己和自己们的耦合,简称自耦合。这个事情在 CEPC 上是个间接测量。最早是在这篇文章里头 (

arxiv.org/abs/1312.3322

) 说了这个事情,大意是说通过精确测量 CEPC 等机器上 Higgs 伴随Z-boson 产生的截面,可以来限制Higgs 的自耦合。不过这个工作远非谈的上是个完整的考虑,因为能导致截面这个观测量和标准模型预期偏差的因素很多。比如有些模型里面搞些新的粒子进来,完全可以改变这个截面。这意味着精确测量这个截面本身如果发现和标准模型预言有偏差,就会意味着存在新物理。至于新物理到底是啥,目前的LHC 正在积极寻找;并且我之前的研究过程中知道有些即便是很流行的模型要完全检验,恐怕要靠更后面的SppC来搞。


然后谈紧迫性。

CEPC 真的可以在等10-20年后搞吗?我认为答案是否定的。这个需要说一下加速器项目的立项周期。我本人知道的是一些大致步骤。对于这样的一个大型加速器研究,大致分为三大块,分别是物理理论,加速器,探测器。现象学家们主要在物理理论方面去努力,而更大头的一块来自实验学家的努力,那就是需要去设计加速器,探测器这两块最最核心的东西。相比较而言,物理理论的研究我个人觉得比较轻松;难点来自于实验部分。实验物理,我国在80年代建了 BEPC,另外目前国内有一些主要单位在参与LHC 实验。但是相比美国及欧洲,直到今天中国的高能物理研究团队是很少的。因为基础不如欧洲,美国,所以目前起步开始做预研究势必是滞后的,更不提我们在技术上还面临各种禁运封锁的状况。王所长目前的提议时间点,是要争取在2030前开始我们的实验,无非是在这个时间前,CERN 还是会集中运行LHC 实验。同时,CERN 目前本身也在紧锣密鼓的进行他们下一步的Fcc 预研究。下面秀个CERN 的下一个 Fcc 的想象图(虚线部分),实线部分为目前的LHC的尺寸。


对于中国来说,一旦错过这个时机,尤其是在最近~10年左右积累起自己的人才队伍,CERN 在 2030之后会接下去直接上马搞 Fcc。即便是目前中国在推动CEPC这个努力的同时,CERN 本身甚至有更疯狂的想法来直接先上 100 TeV pp 加速器,来和中国的项目竞争。我亲耳在参加的港科大的高能物理会议上听过这样的提案。对于整个方向,这个时间窗口可以说是稍纵即逝,如果中国没有能搞定CEPC 这个项目,那样在中国的80-90后年轻人这代,甚至我们的下一代00-10后的人来说,在这个领域面临的状态说难听点和20-30年前没有本质区别。高能物理的主导权永远不可能在我们手里。没有这样的大科学装置的主导权,也很难想象相关的其它技术积累如何进行。物理学甚至是其它学科的同行们应该仔细想想你们平时的实验有多少仪器是大量从国外采购而非自主研发(至少我本人听说科大最厉害的方向,量子信息的实验室遇到过买国外仪器太多被禁运的事件)。如果没有大科学项目推动的技术进步,你们未来几十年的状况会有本质变化。


3, CEPC 有何竞争对手,相比而言,CEPC有何优势及不足?

从前面提到的内容里面,CEPC 当下的竞争对手有两个,分别是日本主导的 ILC 和欧洲 CERN 主导的Fcc-ee/Fcc-hh 项目。

CEPC 和 ILC pk的话,其实我个人认为并不是太下风。一个客观上讲,日本本身没有敲定这个项目,而且日本即便真搞他们也只承担 50%。这个项目目前的变数不小,至少我理解。从物理的角度,ILC 只是一个直线加速器,它牛逼的地方在于直线加速器提高能量的话电子没有同步辐射损伤能量的问题。同时这也决定了它的不足也在于它永远是个正负电子对撞机,而没有升级成更高能量的 pp 对撞机的可能。作为再高能量的正负电子对撞机,它擅长的还是做Higgs 的精确测量,而不是发现新物理模型中的新粒子。这个细节我暂时按下不表。从这一点而言,已经决定了CEPC 这个项目在不升级到250 GeV 能标上,基本上除了Higgs 自耦合不能直接测量外其他的Higgs 精确测量都能做。在Higgs 的精确测量这点上,CEPC 相比ILC 也有个优势,即它是环形。对于环形的加速器,原则上你脑洞大开一下给它按20个探测器都可以[该脑洞是王所长某次非正式场合开的我恰巧听到],而直线加速器只可能安一个探测器。这意味着CEPC 有可能在同样的运行时间内积累比ILC 更多数据。此外,CEPC 做完后升级成 SppC 是完全可行的方案,详细的在王所长文有论述。下面给大家看个比较实际一点的四个探测器的图(图中用IP1, IP2, IP3, IP4表示):



在我看来,CEPC 目前最大的竞争对手倒是 Fcc。CERN 对这样一套从环形正负电子对撞机怎么升级成pp对撞机有比我们成熟的多的经验。CEPC 这个项目,如若不在近10年内搞成,中国高能物理的前景可想而知。中国最多只会有一个 BEPC 的升级项目,比如 super tau-charm,来研究低能区间的一些QCD,而完全失去了在TeV 电弱能区直接进行实验探索的能力。中国至少到本世纪中叶,在最领先的基础研究方面还是处于跟在CERN这样西方把持话语权的后面搞点剩下的。

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最后来点情怀的。CEPC/SppC 和在一起有个名字叫Great Collider。我亲眼见到了这个起名的过程。2014年初高能所的会议上,当时楼辛丑老师半开玩笑说他经历了当年 SSC 被砍掉的过程,他看到SppC 里面第一个词也是super 感觉不是很吉利的样子(原话不记得了)。David Gross [quiz: 请说出他得炸药奖的工作] 看会场上有个画着长城的展板,便接过话说你们中国已经有过了Great Wall, 现在你们将会有Great Collider。

最最后上图,秦皇岛抚宁县,坠一棵赛艇的地方。

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这问题其实就是个有钱没钱,有多少钱的问题

对撞机在基础学科方面的意义有多重大,对中国乃至世界物理有多大的影响,这个我们外行人也说不好。但既然起了争论,那必定是有益的,只是缺点同样明显,让人难以取舍罢了。

我是医生,对物理了解的上限仅仅停留在我们医院那台二手磁共振的操作手册层面。不过很多事情都是相通的。

花钱建了对撞机,做不出结果来,就没有意义吗?反正在医学层面不是这样。我们让腰疼病人做CT,做出来结果一切正常,没什么毛病,那也很好,排除了椎体椎管椎间盘的问题,腰肌劳损的诊断更可靠了,我们管这叫排除诊断。我不知道物理方面有没有这种方法,想来应该是有的。所以说,对撞机只要做出来,肯定是有意义的。

但杨老并没有说建对撞机是错的,只是说目前这个阶段不合适。我想,他的意思不是说中国有没有几百亿美元,而是说,花了这几百亿美元之后,还有没有钱给其他学科

还是说回我们医院。来了个腰疼病人,身上就带了五百块钱,还是攒了半年的。我给他开个300块的CT查查腰椎?按道理说来查的越清楚越好,但人家钱不够啊,人家的目的不是查清楚,而是尽量能缓解病症。那我就多给他做做手法检查,诊断一下大概的问题,实在不放心就拍个60块便宜的X线,看看腰椎有没有问题,然后直接治疗吧。这样省下钱来能支付一周的理疗费,普通腰肌劳损能好的差不多了。为病人着想,我是最美医生了。

但如果病人不是腰肌劳损,比如说有肿瘤压迫,症状类似,但治疗一周后效果不佳,那么就必须拍个CT甚至磁共振检查一下了。这样算下来,病人不但没少花钱,反而多花了钱,甚至耽误了治疗。你说,这怎么办?回头再来说我庸医误人?

所以,邱老师王老师他们说的是,别心疼小钱,多花钱办大事。杨老师说的是,不当家不知柴米贵,谁不知道肉好吃啊?家里就这么多钱了,这顿吃肉,下顿吃啥?不得算计着点吗?

所以说,只要弄清楚以下几个问题,就能知道这个对撞机该不该修了。

1、建设并维持对撞机,财政能不能负担经费?能负担多少经费?

(病人来查体,钱够不够查CT的?)

2、会不会挤压其他学科经费?如果会的话,会挤压哪些学科经费?

(查完CT以后,还有没有钱治疗?还有没有钱坐车回家?)

3、会不会挤压民生经费?如果会的话,会挤压哪些民生项目?

(如果查了CT还凑足了治疗的钱,那下个月的生活费还有没有着落?)

要是我们有足够的钱,这都不是问题了。问题是我们确实不富。

----------------------9.7补充--------------------------------------------

补充几句吧

我们真的不富。杨先生其实就是担心一个钱字,有了钱谁都知道怎么花。但我们真没钱。

科研界我不清楚。还是说医院。

八月份的时候,我们县下了死命令,各级医院不许收医保住院病人了。因为县医保资金七月份就基本用完了,医保没钱了。县医院医保超支,罚了几百万(其实就是医保处直接扣了保费,不拨给医院了),中医院罚了200万,规模比较大的乡镇医院也给罚了一百多万。

现在,除了急诊危重病人,我们真的不收住院病人了。病房里空荡荡的。

可笑吗?可笑。还有好几个月才过完2016年,剩下半年全靠门诊度日?

医保超支不是今年才有的。但往年地方财政还有钱能支付,今年是真没钱了。

所以我非常理解杨先生的观点。不管学没学过物理我都能理解他。就是穷。他能不知道对撞机有什么用吗??可他真觉得钱不够啊。你们谁觉得国家有这个钱的,我问问,这几百亿美元,能先拿过来给医保上用一下吗?

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我现在先不表态。但我要反驳某些人的论点,“建一个对撞机的费用可以用在十多个科研项目上”,“XX项目投资才多少,但已经诞生了两个诺贝尔奖”这种“逢大必反”的思路。如果仅仅是以CEPC太烧钱反对立项,那么可控核聚变烧不烧钱?空间引力波探测计划烧不烧钱?照这么说我们永远不要发展可控核聚变了,永远不要搞空间引力波探测了。因为它们不能制造10个诺奖出来。

说大型项目挤占其它项目的经费本来就是不合适的。事实上国家科研经费多到一定程度分一部分给大型项目才是正常的。正常情况下应该是大型项目,中型项目,小型项目各占一部分。不可能说那么多经费全投入到小型项目上。大型项目和小型项目没有可比性。我们应该争论的是,可控核聚变,粒子对撞机,空间引力波探测器这些大型项目该上哪个,而不是争论它们和中小项目哪个更重要。

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这么说吧,LIGO的总投资也就6亿美元,算是中小项目。而且LIGO既然先行发现了引力波,诺贝尔奖是没跑的了。LISA以后就算上天了,发现引力波的先机已经没有了,LISA发现的成果也未必多于LIGO,因为LISA是中低频的而LIGO是高频的,而LISA的投资是LIGO的好几倍。照这么说我们不要搞空间引力波探测了,反正成果不比地面的多,投资还那么大。可是要想探测低频的引力波只能用空间探测器。所以我们永远不用做低频了,性价比太低。

@王潜
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谢邀。

我想杨老可能不会回复王贻芳院士的文章了。

因为这篇反驳文章的观点显得脆弱,相比杨老的反对意见,文章里的回应没有决定性说服力。至少在我读来如此。

主要表现在于,他提的大型加速器好处是基础科学共有的,大型加速器的问题则是无法掩盖的。

高能物理界支持的大型对撞机,始终受到了其他自然科学领域专家的反对,尤其是受到了许多物理学家的反对。恐怕除高能外,其他相当多领域的科学家都会反对。我们何曾见过其他领域的大科学项目在学术界受到这么广泛的反对意见和抨击。

因为高能物理学界始终无法说明,这么多钱投入一个大型加速器的收益真的比在其他自然科学领域投入很多个(至少20个)大项目的收益加起来还高吗。


(可以结合杨老昨天的7点反对意见一起看:

如何看待杨振宁先生关于中国建造大型对撞机的言论? - Summer Clover 的回答

因为王院士的反驳意见不够决定性也不够不系统,类似的看法在7个意见下四处穿插,我的看法就就不随着他的意见一一罗列了。

归为五点:

1)关于成本

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。

王院士认为,第一期工程造价只需要约400亿人民币。假设能按期完成,但这是单独的工程造价,还不算运行、维护、科研人员支出。从LHC的经验来看,建成后支出每年至少10亿美元,还没算上通货膨胀。

我拿其他大科学项目作一个对比。

日本的超级神冈探测器,也是粒子物理领域的。工程造价1亿美元,整个项目20年了,只花了不超过10亿美金。这个设计巧妙的大科学项目为日本带来了两次诺贝尔物理学奖,都是东京大学本土的教授

按照王院士估计至少60亿美金的工程造价,(包括杨老在内的很多科学家认为)学术意义不如日本几亿美金的项目,更别说拿了诺奖也都是外国人拿。

欧洲物理学界今年拼死拼活推出了一个雄心勃勃的大项目《量子宣言》,总共才花10亿欧元,也就LHC一年的运行成本。这是包括从基础科学到应用技术的全面支持,量子通信、量子成像、量子传感器、量子模拟、量子计算、量子互联网,全部加起来只敢要10亿欧元,欧洲量子科学的研究环境就能大为改善。早有这个计划,第一颗量子卫星早升天了。

如果那么希望加速器继续发展,那就应当设计出更好的实验方案,更好的加速器原理。

如果那么希望高能物理继续发展,杨老提供了两条路。

大型加速器这个锅,很多物理学家表示,我们真的不想背。


2)关于对撞机的学术意义

对王院士“LHC取得极大的成功”表示质疑,一是LHC严重超支(最初计划26亿美元,最终超支到90亿美元),二是标准模型预言的Higgs粒子找到了(得一次诺奖,超级神冈探测器都能拿两次呢,还发现了理论外的新物理),但是超对称粒子一无所获。当初说好的新物理一点没发现,连新物理的方向都没发现。大型加速器找不到新物理的解决方案竟然是造一个更大的加速器。目前的高能物理理论连超对称粒子的能标都预测不了,难道再找不到新物理的话就造一个更大更大的加速器。

如果大型加速器的官方说法已经放弃探索超对称粒子,而只是是为了研究Higgs的性质,看看有没有可能出现新东西,学术意义就更小了(来自杨老的观点)。


4)中国基础科学经费在涨,所以就不会抢其他基础科学领域的经费吗?

大型加速器学术外的收益(国产设备、吸引外国科学家),其他领域的大项目都能办到。

大型加速器学术上的收益,杨老已经讨论过了,不够好;我上面也比较过了,不如投给其他领域。

中国的基础科学经费时在涨,所以涨的经费更应当给更有价值的基础科学项目才能促进中国基础科学的快速提高。一个大科学项目不讨论项目的科学价值就是在顾左右而言他。

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。

5)为什么会有这么多科学家反对?

美国在砸了30亿美金后也要强行取消大型加速器计划最主要的原因正是美国学术界广泛激烈的反对意见

美国失去了发现Higgs粒子的机会,但并没有失去领导地位,甚至反而强化了基础科学的领导地位。

LHC只为欧洲带来了高能物理的人才,然而高能物理并没有为欧洲贡献多少重大成果。现在欧洲和美国的基础科学水平越拉越大,这是众所周知的。欧洲多个领域的科研经费都在削减,多少欧洲科学家因为找不到教职而流落海外。从LHC建造的这么多年里,法国、德国拿得诺奖数量加起来已经不如日本了。欧洲的GDP和美国同级,远超过中国。

甚至可以再提一个问题,欧洲基础科学会不会因为LHC的支出出现了衰落?

美国应该感谢以诺贝尔物理学奖得主P.W. Anderson为首的物理学家们坚决的反对意见,把耗资巨大的所谓“奇观”留给欧洲。然后美国自己何曾放弃过基础科学,在对撞机以外的领域疯狂地甩开了欧洲。同时因为良好的基础科学环境,美国还是吸引了最多的留学生赴美国学习高能物理。

事实就是欧洲在基础科学上日益衰弱。

这些现象充分说明了欧洲没有因为LHC取得了基础科学的领导地位。高能物理的优势地位是有的。

这篇回答的论点是不全面的,因为更全面的观点写在这里了:

如何看待杨振宁先生关于中国建造大型对撞机的言论? - Summer Clover 的回答

最后,作为第三方还是没有被王院士说服,但很尊重王院士作为高能所所长维护高能物理学界利益的立场。

(希望是我最后一篇关于建不建大型加速器的回答,心累。)

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