杨振宁和王贻芳之争:中国要不要花1400亿元建对撞机?

有关我国要不要建环形正负电子对撞机(CEPC)的争论由来已久,物理学家之间至今还在进行激烈的争论。物理学家分为两个阵营,一个是以物理学泰斗杨振宁为代表的反对阵营,还有一个是以高能物理学家王贻芳为代表的支持阵营。

为什么要建造CEPC?

粒子物理标准模型是目前理论物理学的最高成就,它统一了电磁力、弱核力以及强核力,其理论预言都已经得到了粒子加速器的证实。但粒子物理学的发展已经遇到了瓶颈,因为想要进一步揭示物质的结构,需要更高能级的粒子碰撞。

对于物质结构的理解,有力地推动了基础科学的发展,从而促进科技的发展。因此,如果科技想要取得更进一步的飞跃,就需要更加深入研究物质结构,而这离不开更为强大的粒子加速器。

目前,世界上粒子碰撞能级最高的加速器是大型强子对撞机(LHC),它所取得的最重大成就是发现了希格斯玻色子,证实了标准模型所预言的希格斯机制。希格斯机制是物质质量的一大起源,有一些基本粒子穿过希格斯场时将会获得质量。

然而,目前的粒子加速器无法对希格斯玻色子进行精确测量,因为碰撞能级不够,无法制造出大量干净的希格斯玻色子。如果能够建成环形正负电子对撞机,希格斯玻色子将能被进行精确测量,我们有望找到粒子物理标准模型的突破口。

虽然标准模型取得了巨大的成功,但这套理论肯定不是终极的,因为引力还没有被包含进去。只有通过新一代粒子加速器发现标准模型的突破口,我们才能找到统一四大基本自然力的终极物理学理论。

支持建造新一代粒子加速器的物理学家认为,不但建设CEPC很重要,而且还迫在眉睫。如果我们没有在最近几年赶上,国外将有类似的粒子加速器项目要上马,我们就会错过大好时机。如果CEPC能够及时建成,我国有望成为前沿物理学研究的中心,吸引全世界顶尖物理学家的到来,这将会大力促进我国的科技发展。

为什么不要建造CEPC?

在杨振宁看来,建造CEPC没有想象中的那么美好。

首先,CEPC不一定能够找到超越标准模型的线索。如果只是在更高精度上测量了希格斯玻色子,而没有找到新的突破口,这就没有什么现实意义。

其次,CEPC的建造将要耗费海量的资金,杨振宁估计将要超过200亿美元,相当于人民币1400亿元。如果巨大的资金投入到CEPC中,势必会挤压其他研究的资金投入,而且这么做也不能保证会取得重大研究成果。而我国目前在教育、环境、医疗等领域还急需资金投入,把钱用在刀刃上更符合实际。

另外,即便CEPC获得了重要发现,但在未来数十年内也不会给普通人的生活带来什么变化。因为高能物理所研究的都是那些能级非常高的粒子,它们的存在时间都非常短暂,现实意义不是很大。

对于要不要建环形正负电子对撞机这样专业的问题,最终应该还是交由专业的人来评判。