科學(xué)論爭

中國應(yīng)不應(yīng)該建大加速器？這一爭論尚無公認(rèn)答案。加速器即用電磁場驅(qū)動帶電粒子，使之累積能量后迎頭對撞，研究碎片產(chǎn)物，以尋找新的粒子。2015年開始，中科院高能物理所提出建立世界最大的加速器CEPC。兩位物理學(xué)家王貽芳和楊振寧分別支持和反對這一設(shè)想。

最近，中科院院士、南開大學(xué)物理學(xué)教授葛墨林對科技日報記者表示：他支持楊振寧，不贊同建設(shè)大加速器。

問：您為什么不同意建大加速器？

答：現(xiàn)在高能物理學(xué)的最大困難還不在于造超高能新的加速器，而是沒有公認(rèn)突破標(biāo)準(zhǔn)模型的可靠新理論，從而有確切檢驗的預(yù)言，也就是說，根本不知道做什么嶄新的物理。上世紀(jì)中期開始，量子場論（尤其規(guī)范場）和夸克模型逐漸發(fā)展起標(biāo)準(zhǔn)模型，實驗發(fā)現(xiàn)預(yù)言的漸進(jìn)自由、Z、W粒子等，是很大成功。其后，除了中微子理論、實驗外，就沒有太大理論創(chuàng)新。1970年代到現(xiàn)在，雖然有人提出很多超越標(biāo)準(zhǔn)模型的理論，但沒有哪個像標(biāo)準(zhǔn)模型提出的物理那么清楚。

高能物理發(fā)展到現(xiàn)在，具有工程特點(diǎn)：理論上一定要特別清楚：要找什么？預(yù)計是什么樣子？否則不值得投錢。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）就明確要找希格斯粒子。驗證希格斯粒子后，LHC基本任務(wù)完成，遺留大量數(shù)據(jù)繼續(xù)分析處理。但它已經(jīng)花了上百億歐元，很想繼續(xù)做下去，包括向更高能量發(fā)展。

受其鼓舞，日本想建國際超高能直線對撞機(jī)中心（ILC）。但日本政府剛宣布砍掉了這個項目。原因很簡單：不知道做什么物理，花費(fèi)巨大，不值得。

問：超弦理論不能去測嗎？

答：超弦理論在思維上有啟發(fā)，但它缺乏實際物理后果，沒提出很多可測的東西。我記得，弗里曼·戴森（美國物理學(xué)家）15年前來南開，跟我說過，50年之內(nèi)根本不可能去測量的東西，不要去搞。有人提出造大加速器去檢驗宇宙初期的奇點(diǎn)，這是我無法理解的。

問：有意見指出，美國當(dāng)年下馬超級加速器項目SSC，使物理研究中心轉(zhuǎn)移到了歐洲。您怎么看？

答：在當(dāng)代，高能物理已不是物理關(guān)注的重點(diǎn)，更談不上“中心”。美國20多年前砍掉了SSC，我認(rèn)為不是傻。美國支持的項目花錢不多，但支持奇思妙想，巧中取勝，切中物理發(fā)展的核心，也出了很多諾貝爾獎。LHC花了那么多錢，也只是驗證了Higgs幾十年前寫的兩三篇文章，為Higgs拿了一個諾獎。

CEPC的造價，我聽到的數(shù)字：一開始提的是300億元。但這個數(shù)字不包括基建。挖那樣大直徑、那樣深的一個隧道，單位成本高過地鐵，可想這筆數(shù)目小不了。

當(dāng)初美國為什么把SSC已經(jīng)挖好的一部分洞都填上，就是怕不斷加碼釣魚——“錢已經(jīng)花了，不繼續(xù)花也不行。”當(dāng)時已投入20億美元，斷然下馬，這是正確的。另一方面，后來美國在他們大力支持的領(lǐng)域，收獲極大。

有報道稱一些國外學(xué)者積極支持CEPC，我建議他們首先應(yīng)當(dāng)說服他們的政府出資加入這個方案。

問：CEPC的支持者指出不存在資金無底洞，一個理由是國內(nèi)關(guān)鍵技術(shù)比較成熟，而且人員項目經(jīng)驗豐富。

答：我們的技術(shù)和人才實力，與歐洲還無法相比。比如加速器的核心技術(shù)是強(qiáng)磁場，LHC能建成，因為歐洲有磁場技術(shù)。而我的了解是，中國的超導(dǎo)磁場技術(shù)做不出用于這種加速器的強(qiáng)磁場，甚至連準(zhǔn)確測量強(qiáng)磁場也做不到。造出CEPC需要的強(qiáng)磁場，還需要有理論上、材料的突破，并不容易。

我國在單、雙環(huán)對撞機(jī)分支有些人才，距LHC要求甚遠(yuǎn)。而在LHC工作的多為數(shù)據(jù)分析人才。中微子實驗離此目標(biāo)也甚遠(yuǎn)。

問：通過CEPC帶動關(guān)鍵技術(shù)突破，這也是一種效益吧？

答：與其說加速器帶動技術(shù)突破，不如說它是將現(xiàn)有的技術(shù)用上。我認(rèn)為，如果國家覺得強(qiáng)磁場技術(shù)有用，那就給強(qiáng)磁場課題，沒必要扯上高能物理。

現(xiàn)在國家急需做的事很多。核廢料處理需要造加速器；散裂中子源已列世界四大實驗室之一，其后續(xù)需大力支持，才能測量輪機(jī)葉片材料；再如各種光源；再如我國半導(dǎo)體器件落后，源于基礎(chǔ)太差。但現(xiàn)在，我國物理所已有MRAM（磁阻內(nèi)存）下一代器件的專利，如果技術(shù)轉(zhuǎn)移成功，將可能根本改變行業(yè)面貌，但我沒看到有人呼吁向這個關(guān)鍵方向投資。

問：不建大加速器的話，我們靠什么發(fā)現(xiàn)高能量區(qū)的物理？

答：探測宇宙射線。高能粒子發(fā)現(xiàn)歷史上，宇宙射線起了很大作用。

王淦昌先生在1990年代跟我說過，靠加速器要發(fā)現(xiàn)TeV級的粒子，幾乎不可能。但是TeV級的宇宙射線，雖然不知道原因，總是會來的。我們要發(fā)展宇宙射線，花錢不多，耐心積攢數(shù)據(jù)，到一定程度就有重要發(fā)現(xiàn)。

我同意王先生的觀點(diǎn)。可惜我們國家對宇宙射線不夠重視，因為加速器三、五年能做出來成果，而宇宙射線或許要積累十年甚至更長時間。

問：探測宇宙射線更有前途，這有什么證據(jù)嗎？

答：比如中科院2015年年底上天的“悟空”衛(wèi)星，不久前發(fā)現(xiàn)一個1.4TeV左右的突起信號，可能是新粒子的跡象。“悟空”這樣的探測項目也就花幾個億，還搭載不止一種探測器。

在此前，美國花1000多萬美元在南極放氣球，我國學(xué)者通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了以前沒發(fā)現(xiàn)的高能粒子的跡象，雖然誤差比較大；受此啟發(fā)，歐洲、美國后來也證實有數(shù)據(jù)突起。有人猜它可能會突破標(biāo)準(zhǔn)模型。這可能是對王淦昌先生預(yù)見的支持吧。