中国该不该建超级对撞机？

在做出希格斯玻色子等重大发现后，欧洲科学家认为花在LHC上的钱是值得的。（南方周末资料图/图）

中国需要建造像万里长城一样引人瞩目的大型加速器吗？支持者和反对者最近就遥远的科学目标和庞大的经费等一系列问题展开了激烈的争论。

中国该不该建造超级对撞机？最近，这个本属高能物理领域的专业问题突然进入了普通人的视野。

2016年9月4日，著名物理学家、94岁高龄的杨振宁公开发表《中国今天不宜建造超大对撞机》一文，用七条理由反对了此前数学家丘成桐的“几点意见”。一天后，杨振宁的文章便收到了中科院高能物理所所长王贻芳的逐一反驳，后者正大力推动在中国建造超级对撞机的项目。随后王贻芳的论述，又遭到了曾参与美国超导超级对撞机（SSC）项目的哈佛大学物理学博士王孟源的反驳。

几个回合的公开辩论，让正在预研中的环形正负电子对撞机（CEPC）及更长远的质子对撞机（SppC）陷入争论的漩涡中。

昂贵的工程

科幻小说《三体》中，三体人的智能机器“智子”通过大型粒子对撞机的实验出现数据随机化，完全抹杀了物理进步的可能性。很多科学家难以在现有理论体系找到一个自洽的结果，最终在压力下自杀。直接导致了人类物理知识无法进步，使人类在与三体人的战争中不堪一击。

尽管小说中把对撞机对物理学科进步的贡献作了些夸张，但对撞机成为推动物理学发展的“利器”已经无需再做证明。

二十世纪被誉为物理学的“黄金世纪”，正依赖于高能物理学理论与实验的蓬勃发展。相对论和量子力学相继诞生，从理论上有效解释了微观世界在高能环境中现象。

从原理上看，对撞机通过提高粒子运动的速度，获得高能量的粒子，对另一个粒子进行撞击。和宏观世界中的物体之间大力撞击一样，微观粒子也将会被撞击成许多小碎片——可能产生出新的粒子，也可能会造成两者的相互作用，进而与探测器中的物质发生反应。

这样，科学家们就可以通过比较撞击前后各种粒子的运动状态，推断出新粒子的性质。

同时，对撞机还能够从微观尺度上模拟宇宙大爆炸初期的形态，探索夸克、暗物质与反物质、引力等物理学基本问题的本质。

上世纪五十年代初，提高粒子的速度成为实验物理学家亟待解决的关键问题。

中国粒子加速器之父谢家麟在其著作《加速器与科技创新》中写道：“在解决了原理问题后，提高能量受到了经济上的限制。”随着能量的提高，加速器中使用的磁铁重量和造价急剧上升。同时，由于横向聚焦力不够，加速器中的真空盒尺寸必须很大，造成磁铁的磁极间隙大，依然需要很重的磁铁。

1954年，美国劳伦斯国家实验室建成一台6.2亿电子伏特（GeV）能量的同步加速器，磁铁的总重量高达1万吨。

从一开始，加速器建造便是一项昂贵的工程。

与此同时，理论物理学家也在原理上开始不断探索。美国科学家柯隆（E.D. Courant）等人于1952年发表了“强聚焦原理”的论文。论文中写道，根据这一原理建造强聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁铁的造价大大降低。

高能物理界普遍认为，这一原理上的创新是加速器发展史上的一次革命。此后建造的加速器中