“超級對撞機”即將在秦皇島開建，是真的嗎？

坐落在日內(nèi)瓦的歐洲大型強子對撞機（LHC），是目前世界最大的對撞機，環(huán)形隧道長度達(dá)到27公里。7月5日，在停機升級三年后，重新啟動了。據(jù)悉，升級后的LHC碰撞能量可以達(dá)到13.6TeV（萬億電子伏特），比2018年制造迷你宇宙大爆炸的撞擊能量13TeV高出了4.6%。

歐洲強子對撞機建成后，先后已經(jīng)運行了三次，取得了舉世矚目的巨大成就。這是第四次運行，計劃運行4年，然后升級到更高亮度，在2029年新的水平上再運行。這個消息引發(fā)了網(wǎng)友對中國對撞機建設(shè)計劃的關(guān)注，現(xiàn)在進行得怎樣了？

中國高能物理學(xué)家們早在2012年就提出建設(shè)世界最大的粒子加速器項目，環(huán)形隧道長度達(dá)到100公里，是現(xiàn)在世界上最大強子對撞機長度約4倍，因此被稱為“超級對撞機”。一期工程是先建成正負(fù)電子對撞機，簡稱CEPC。

但這項計劃一度引起過科學(xué)界的巨大爭論。支持者認(rèn)為，超級對撞機將是科學(xué)研究的大國重器，中國建成后將成為世界物理學(xué)研究中心，科學(xué)研究將取得巨大進步；反對者認(rèn)為建造這種對撞機將成為耗資巨大的無底洞，性價比不高。

反對建設(shè)這種神器的代表人物是諾貝爾獎得主、世界頂級物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士楊振寧；支持建設(shè)的代表人物是實驗高能物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士王貽芳。兩位都是科學(xué)大牛，說得都有道理。

楊振寧為何反對/

楊振寧反對的理由是，歐洲大型強子對撞機問世后，高能物理研究的輝煌時代已經(jīng)過去，沒有更多深層次的問題需要這種對撞機來解決；且建設(shè)成本過高，成功的概率較小，其中美國的教訓(xùn)十分深刻，應(yīng)當(dāng)汲取。

美國曾于1989年開始建設(shè)大型強子對撞機，但建設(shè)不到一半就被迫下馬了，勞民傷財白白花了數(shù)十億美元。下馬的原因是經(jīng)費一再突破，預(yù)算從初始計劃的30億美元增加到80多億美元，引起了國內(nèi)民眾巨大的反對聲浪，1992年在克林頓任總統(tǒng)時不得不廢止了這個項目。

楊振寧認(rèn)為，我國即便分兩步走，第一期投資就需要360億元人民幣，第二期投資更是高達(dá)1400億元，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止，有可能達(dá)到3000億。對撞機的運行費用更是一個巨大的陷阱，且不說維護成本，耗電量就不得了。目前LHC的運行耗電量是20萬千瓦時，即每小時需要約20萬元的電費。

而我國計劃建造的對撞機長度是LHC的4倍，耗電量更是驚人。如果每小時運行需要100萬元電費，一天就是2400萬元，每年就需要87.6億元，每次開機連續(xù)運行4年的話，運行的電費就需要350億元。加上設(shè)備維護升級以及配套設(shè)施等費用，這個負(fù)擔(dān)十分驚人。

這還僅僅是資金問題，還有人才、技術(shù)等許多問題，建設(shè)期就有無數(shù)難以克服的困難，建設(shè)成功的幾率只有40%，具有太大的不確定性。如果建設(shè)不成功，則勞民傷財；建設(shè)成功了，也還有許多使用問題。

運用這種設(shè)備解決的都是世界頂尖的基礎(chǔ)性科學(xué)問題，需要有大量頂尖的科學(xué)人才來把握，而中國頂尖高能物理學(xué)家占有份額不到全世界的1%，這種人才狀況似乎還不足以支撐這樣的設(shè)備運行，很可能會導(dǎo)致設(shè)備閑置。

因此，作為一個發(fā)展中國家，投資在科研方面的資金是有限的，在這一個項目上投資這么大，勢必會影響減少其他方面的投入。與其對一個未來不確定，50年內(nèi)無法產(chǎn)生社會效益的項目投入，不如將有限的資金投入到更多更緊迫的科研項目和國計民生中。

支持者的聲音/

楊振寧反對現(xiàn)在建設(shè)大型強子對撞機并非沒有道理，而且也是從為國為民為了科學(xué)事業(yè)更快發(fā)展仗義執(zhí)言，精神可嘉。正是由于部分科學(xué)家反對現(xiàn)在建設(shè)大型強子對撞機，因此在2017年中科院舉行投票時，以6票反對5票贊成的一票之差，否決了建設(shè)計劃。

但國內(nèi)還是有更多的科學(xué)家支持這項建設(shè)，其中的最堅定的代表人物就是CEPC指導(dǎo)委員會主席、中國科學(xué)院高能物理所所長，中國科學(xué)院院士王貽芳。他認(rèn)為，現(xiàn)在建設(shè)“超級對撞機”，是中國成為世界基礎(chǔ)物理研究領(lǐng)跑者的絕佳歷史機遇，既可以得到頂級理論研究成果，又可以成為世界創(chuàng)新合作平臺。

中國現(xiàn)在國力大增，經(jīng)濟實力和科技實力都已經(jīng)很強了，雖然第一階段建設(shè)費用需要360億，但也就是建造一艘遼寧號航空母艦一半的造價，將經(jīng)費用在基礎(chǔ)物理研究上，是遲早都要邁出的一步，現(xiàn)在不搞，遲早也是要搞的，是惠及子孫后代的長久大計。

王貽芳在一次演講中，分析了國際上建設(shè)加速器時的造價占當(dāng)年GDP的比值，美國做超導(dǎo)級對撞機（SSC）時，每年投入占當(dāng)時GDP的0.01%；歐洲核子研究中心在80年代開建大型正負(fù)電子對撞機（LEP）和大型強子對撞機（LHC）時，每年投入占當(dāng)時GDP的0.02~0.03%；如果中國在2020年開建CEPC的話，只占當(dāng)年GDP的0.005%。

而且這筆錢完全可以從高能物理分散的研究中省下來，他算了一筆賬，全國的研究室和科學(xué)家20年的研究經(jīng)費加起來，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個投資。CEPC建成后這筆錢就會省下來。

王貽芳還用2008年北京奧運會開幕式演出與2012年倫敦奧運會開幕式對比，我們的反映主題是造紙、毛筆、活字印刷、太極，倫敦反映的主題是原子核、歐洲核子中心CERN、萬維網(wǎng)的發(fā)明人。

兩種表演雖然都很震撼，但我們反映的是老祖宗，倫敦反映的是現(xiàn)代科技。我們不能老沉浸在古代驕傲的歷史里，而是要發(fā)憤圖強，今天崛起。這種呼號振聾發(fā)聵，令人深省。

在支持者的隊伍中，還有一位重量級科學(xué)家，他就是美籍華人、國際知名數(shù)學(xué)家、菲爾茲獎首位華人得主、美國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院外籍院士、哈佛大學(xué)教授丘成桐，他認(rèn)為CEPC項目的推進，不但可以讓中國成為相關(guān)領(lǐng)域領(lǐng)跑者，還可以借助項目吸引大批世界頂尖科學(xué)家到中國交流工作，甚至扎根中國，對中國科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大深遠(yuǎn)影響。

正反兩方面的意見都是為了國家的發(fā)展，說得都很有道理，在第一輪科學(xué)院頂級科學(xué)家投票中，反對意見占了上風(fēng)，那么這個項目已經(jīng)擱置了嗎？沒有，以王貽芳為首的科學(xué)團隊一直沒有停止概念設(shè)計，并于2018年完成了這個設(shè)計。

反對無效？“超級對撞機”即將開建？

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上流傳著“楊振寧反對無效，項目即將在2022年開工”的消息，并宣稱建設(shè)選址就在秦皇島。那么，這個消息確切嗎？時空通訊搜尋許久，發(fā)現(xiàn)所有說法都還是源自于2018年11月份的一些報道。

2018年11月14日，《中國科學(xué)報》以“超級對撞機有了新眉目，三年完成《概念設(shè)計報告》，六年來在爭議中前行”為題，確認(rèn)了CEPC研究工作組正式發(fā)布了《CEPC概念設(shè)計報告》的消息。

11月24日，世界最著名科學(xué)雜志《自然》（Nature）在其官網(wǎng)發(fā)了一篇對王貽芳的訪談，王貽芳表示，經(jīng)過六年設(shè)計工作，國際專業(yè)委員會表示，對撞機已準(zhǔn)備就緒，施工可能最早在2022年開始，如果一切順利，可在2030年對外開放。

建成后，這個100公里長的“大家伙”將是世界上最大的粒子破碎機，使用年限為10年。

除此之外，我還找到新京報在2020年5月采訪王貽芳的一則報道，王貽芳在受訪時透露了CEPC最新科研進展，說的是首批關(guān)鍵設(shè)備的研制成果已經(jīng)亮相，部分達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)要求，整體工作正在按照計劃推進。

但王貽芳同時表示，由于疫情影響，財政資金壓減，一些大的項目面臨設(shè)備采購無法正常進行、招標(biāo)延期、項目停工等風(fēng)險。有關(guān)項目選址問題，王貽芳說，正在不斷比選，綜合考慮有三點：

一是要求地質(zhì)條件好，以便降低造價；二是希望建在一個二三線城市，周圍環(huán)境有國際化的氛圍；三是希望年平均氣溫低一些，北方比南方適合。這三個條件主要是為了降低建設(shè)難度和運行成本，以及有利于吸引全球更多的科學(xué)家來工作。

事實上，中科院高能所從2013年開始，就從南到北展開了初步選址工作，先后考察了河北省張家口市、秦皇島撫寧縣、天津市寶坻區(qū)、陜西秦川、延安市黃陵縣、河南信陽、廣東深圳等地。

《果殼》于2017年在公眾號搞了個“你希望CEPC建在哪里”的投票，延安黃陵縣得票最多，以2000多票遙遙領(lǐng)先，得票率超過50%。我認(rèn)為這個投票并不具有很大參考價值，最終選址在哪里，我現(xiàn)在并沒有看到確切的消息。

因此，2022年CEPC將在秦皇島開建的消息未有權(quán)威證據(jù)。不過從各方面綜合消息來看，我國的“超級對撞機”項目一直在按部就班地準(zhǔn)備著，適時開建似乎已成定局。

那么，對撞機到底是什么，有什么用？

前面說了那么多爭議和投資，又說這種設(shè)備是科學(xué)界頂級大牛，是大國重器，那么這個龐然大物到底是什么，有什么用呢？

簡單地說，所謂對撞機說白了就是粒子粉碎機，就是通過巨大能量將一些亞原子級的微小粒子，如電子和質(zhì)子、原子核等，形成兩束相反運動的粒子束，在隧道中加速到接近光速狀態(tài)時讓它們對撞，由此這些粒子發(fā)生破碎散射，同時產(chǎn)生巨大能量。

科學(xué)家們通過各種儀器設(shè)備觀測記錄這些粒子被粉碎后產(chǎn)生的各種現(xiàn)象和軌跡，從中發(fā)現(xiàn)新的粒子，窺探出宇宙最深層次的奧秘，認(rèn)識宇宙大自然的隱秘規(guī)律，利用這些規(guī)律造福人類，提升人類文明層次。

歐洲LHC就是這樣一臺龐大的機器，這臺機器坐落在瑞士、法國邊境地區(qū)地下100米深處，有一個長26.659公里的環(huán)形隧道以及配套的一系列設(shè)備，當(dāng)其開足馬力運行時，里面的粒子束會以每秒11245圈的速度，約為光速的99.99%狂奔，是世界上當(dāng)之無愧的最快“隧道”。

同時，在這個“隧道”里，又是太陽系最“空曠”的地方，氣壓僅為10^-13個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，只是月球表面高度真空狀態(tài)氣壓的十分之一；那里也是這個世界最熱的地方，粒子碰撞發(fā)生時最高溫度可達(dá)太陽核心溫度的100萬倍，也就是約10萬億K以上；又是世界上最冷的地方，加速腔在粒子運動時的溫度僅有1.9K，也就是-271.3℃，比宇宙微波背景輻射還低1K多。

那里還是全球最強大的超級計算機系統(tǒng)，每做一個大型試驗一年得到的數(shù)據(jù)可刻滿十萬張雙層DVD光盤。為了分析這些數(shù)據(jù)，成千上萬名科學(xué)家在世界各地參與進來，數(shù)十萬臺計算機借助分布式計算網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)合形成全球最強大的超級計算機系統(tǒng)。

中國正在計劃建設(shè)的“超級對撞機”，碰撞能量都將大大超出LHC。

全球頂級的科學(xué)家，都希望弄清宇宙是什么樣子，物質(zhì)到底是什么等終極問題，LHC在過去的幾十年，不斷深入的探索這些問題，取得了許多突破性成就，如尋找到了上帝粒子~希格斯玻色子（簡稱希子），正是這種只存在1.56*10^-22秒的神奇粒子，創(chuàng)造了物質(zhì)的質(zhì)量；制造出了宇宙大爆炸萬億分之一秒時的迷你宇宙，驗證了大爆炸宇宙模型。

中國建造“超級對撞機”，將更有助于解決這些問題。王貽芳指出，LHC雖然成就斐然，但依然還有許多謎底沒有揭開，如希子自身質(zhì)量從哪里來的問題，中微子、暗物質(zhì)、暗能量、反物質(zhì)等的機制問題。

中國的“超級對撞機”建成后，對撞將在更高亮度下進行，就能夠揭開更多世界的本質(zhì)問題，讓我國的科技事業(yè)走到國際最前沿。做到了這一點，就能填補很多國內(nèi)空白，帶動許多領(lǐng)域的突破，如高頻腔微波功率、可控核聚變、超導(dǎo)材料、航空航天等等，還會進一步加強國際交流與合作，為提升世界科技水平做出貢獻。

因此，對此，各位有什么看法呢？歡迎討論，感謝閱讀。

時空通訊原創(chuàng)版權(quán)，敬請理解合作。