从二十世纪中叶开始，基础科学进步中很大一部分来自于高能物理，从杨振宁的杨米尔斯方程与杨巴克斯方程开始到标准粒子模型建立，仅仅在杨振宁门下就先后还有7个诺贝尔奖跟杨米尔斯方程有关，而这些理论的验证，大都需要加速器来实现，因此从二十世纪六十年代以后是加速器发展的黄金时间。 但杨振宁作为高能粒子物理界的顶尖科学家，曾经两次反对中国建高能加速器，但杨振宁并非是拆中国基础科学的台，反而在科学事业的发展上大大推进了一把，我们分别从时间先后顺序上来说明下！ 为什么要用加速器才能窥探到物质最深层次的秘密？ 化学反应的最小单位是原子，因此想要更深入原子内部研究，至少化学方式已经不行了！真正意义上的粒子对撞应该数卢瑟福用粒子散射轰击金箔，根据粒子散射的角度，卢瑟福发现了原子核，并且大致计算了原子核的大小！ 再后来科学家用更高能的宇宙射线，但方向不好控制，随机性很强，因此逐步发展出了加速器，1928年罗尔夫威德罗制造了第一台直线加速器，1930年劳伦斯制成了第一台回旋加速器，从此人类步入了人工加速控制的时代，随后各种结构的加速器开始出现，比如加速粒子不一样的电子或者质子加速器等！ 加速器发现粒子的原理很简单，就如两个核桃相互碰撞，碎裂了之后我们看到了核桃内部的结构和核桃肉。质子内部不仅仅有夸克，还有胶子与其它场的相互作用，当两个质子碰撞时，我们可以对单个组分自旋的观测，如果能达到更高的碰撞能量，那么有可能发现或者创造新的粒子！ 杨振宁第一次反对建设加速器 1972年在北京饭店举行的高能物理发展与展望”座谈会上，与会人员都比较赞成建设加速器，但杨振宁“不识时务”的提出了反对意见，当时的时代背景时科学界响应毛主席提出的“中国应当对人类有较大贡献”的号召，因此科学界提出了一个建设加速器的计划。 当时西方入门的加速器建投入至少需要一亿美元，而中国当时规划的加武器能级大约是500亿eV，当时西方主流的是3000亿eV的加速器！但即使是低能级的加速器，对于中国来说绝对是一个划时代意义的产物，毕竟从零开始，从无到有！但巨额的投入和产生的回报，真的会成正比吗？ 这就是杨振宁当时考虑的问题，他在高能物理界浸淫已经数十年，对高能加速500亿eV能级的加速器能产生科研成果基本已经了如指掌，因此他认为中国现阶段不是炒人家的残羹冷炙，而是要将1亿美元分散投入到各个基础科学行业，这产生的意义将比建造一个西方已经淘汰的加速器要有价值得多！ 最终加速器捱过了最困难的70年代，到了84年才开工建造，而预算也大大降低！从现在看来，当初投入到了计算机、生物学、机械制造等多个行业的快速发展，为后来展开的863计划提供了非常大的支持！ 杨振宁第二次反对高能加速器建设 2016年9月4日，杨振宁在《知识分子》上刊发了文章《中国今天不宜建造超大对撞机》，犹如可以重磅炸弹，丢在了正在如火如荼展开与准备建设的中国版的强子对撞机“CEPC”和升级版的SPPC的大讨论中，两天后的中科院高能物理研究所所长王贻芳发表了《建造大型对撞机正当其时》一文，列举了反驳杨振宁的反对建造的七个观点，针锋相对！ 上图是CEPC加速器是工程，其中红色部分是现在已经规划在建部分，SPPC是CEPC取得阶段性成果之后再上马部分，关于CEPC我们先来了解下背景。 为什么要建CEPC？ 上图是全球几个著名的加速器装置中心，当然大家最熟悉的无疑是CERN（欧洲粒子研究中心）和BEPC（北京正负电子对撞机），提到CERN，大家脑海中第一个印象无疑是LHC（大型强子对撞机）在2012年发现希格斯粒子，并且对其的测量精度达到了10左右！而北京正负对撞机最早是在1990年建成，在轻子质量的精确测量以及发现“质子反质子”质量阈值处新共振态、发现X（1835）新粒子等，在国际上也是八大加速器中心之一！ 加速器能发现的新的例子和更高的测量精度，加速粒子的能级无疑是第一位的，由于相对论效应，粒子加速到极度接近光速时，相对论质增效应会极度增加粒子质量，因此加速会消耗大量的能量，当然另一个指标是加速器的规模，越大规模的加速器可以将粒子加速到更高的能级，根据粒子的波粒两像性，越高能级的粒子波长越短，能那么它就能窥探到更细微的粒子结构，所以，越是到达更微小的基本粒子，能级要求就越高，加速器的规模就越恐怖！ 比如北京正负电子对撞机的直线加速规模为：直线加速器的规模为202米，储存环的规模为240米！ LHC的规模为环形加速器，全长大约是27千米，横跨法国和瑞士边境！ 当然两者一个是正负电子加速器，一个是质子加速器，两者结构完全不一样，没有参考对比意义，但我们要知道的是，即使LHC高达27千米的加速管道，对希格斯粒子的测量精度仍然只能达到10！ CPEC可以将精度提高到1，CEPC的规模达到70千米，后期SPPC的最高能量为LHC的7倍。 CEPC部分设计CG图 当然造价是另一个指标，CEPC一期造价400亿人民币，二期SPPC造价1000亿人民币，是不是有种天价的感觉？完全是这样，而且这还是预算，比如上世纪90年代上马的SSC（超导超级对撞机），从预算的30亿美元不断追加到110亿美元，结果财大气粗的美国也受不了了，最终在1993年下马，下马时工程都已经部分完工了！ 杨振宁反对的理由 其实杨振宁反对的理由很简单，高能粒子研究的黄金时间已经过去，现在剩下的都是难啃的硬骨头，不仅投入高，而且还可能打水漂，比如超弦理论界认为美国费米实验室的Tevatron粒子加速器（2TeV）能发现超对称粒子，但即使在2015年升级后的LHC（15TeV）也没有找到！ 当然LHC发现了希格斯粒子，它算是完成了历史性使命，如果CEPC啥都没发现或者仅仅是更精确的测量（1）希格斯粒子，那这个工程就算是失败的！杨振宁在高粒子物理界犹如高高飘扬的旗帜般的存在，早在7080年代就建议他的学生，不要一味的钻在高能粒子物理界，这方面在标准粒子模型建立之后就越来越难取得成果，而他的学生在接受了建议之后在其他领域取得的成果并不比粒子物理界的发现小！ 中国在基础科学界的成就，仍然不能和五常的其他国家相比，甚至俄罗斯在数学方面的成就也是我们望尘莫及的，而在2000年初日本定下的50年拿下30个诺奖目标已经完成23，反观我们中国在诺奖上屈指可数，一味的上马超级工程，尽管在科学界能引起轰动效应，但无疑这是一种土豪的行为！ 杨振宁认为CEPC的400亿人民币的预算加上后续SPPC的1000亿，如果能让正果的整体基础科学水平上升一个台阶，那么要比建造成果虚无缥缈的超级对撞机要有意义得多，从这个角度来理解，杨振宁是真诚的，更像是一个长者的忠言！ 王贻芳的支持理由 可能华裔数学家丘成桐的赞成让大家信心倍增，但我们更看重中原高能物理所所长王贻芳的观点，因为他是对这件事上有决定性影响作用的人物。 王贻芳认为现在远不是粒子物理界盛宴结束之时，而是刚刚开始，而且现在中国国力渐盛，一个CEPC的建设是必须的，而且这个工程将带动全球人才的汇集与相关产业链的良性发展，因此CEPC的建设并不是夕阳工程，而是一个充满希望的朝阳工程！ 尾声 在今年4月29日在中国科学院大学“明德讲堂”上杨振宁发表高能物理“盛宴已过”为主题的讨论会，第二次在公开场合反对中国建设大型对撞机，使得CEPC讨论刚刚有些缓和的气氛又被推上了风口浪尖！ “我的看法完全没有改变。” 其实这有点像物理界量子力学奠基人普朗克的求学经历，当年普朗克求学时，他的导师菲利普冯约利劝他说：“这门科学中的一切都已经被研究了，只有一些不重要的空白需要被填补。”因为开尔文勋爵也感慨过“物理学的未来，将只有在小数点第六位后面去找。”但这位帅到掉渣的小草级别的普朗克回复道“我并不期望发现新大陆，只希望理解已经存在的物理学基础，或许能将其加深。” 最终普朗克以黑体辐射为突破口解决了物理史上的一朵大乌云，成为了量子力学界的丰碑之一，我们不知道CEPC的未来的成果与命运将如何，只能以史为鉴，期待未来！ 最后，CEPC将于2022年开工，预计2030年完工！
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