数学、现代物理与对撞机

摘要

20世纪以来,随着技术的发展进步,巨大而复杂的仪器设备越来越成为基础科学研究不可或缺的重要组成部分。比如,对撞机(加速器)的由小变大,就是20世纪物理学一路高歌猛进的重要标志。当运用加速器的实验工作稳健进行并取得了瞩目成果时,人们设想,不断提高对撞机的能级,或许能为物理学的发展带来新的突破。然而,建造巨型对撞机却是一个耗费巨资的"吸金黑洞"工程,在全球经济不景气的时代背景下,全世界把期待的目光投向了中国。2012年,中国科学院高能物理研究所所长王贻芳等多位科学家提议在中国投资建设环形正负电子对撞机(CEPC)和质子-质子对撞机(SPPC),希望它成为全世界最大的物理实验装置,CEPC-SPPC的能量将至少是目前世界最大的欧洲大型强子对撞机(LHC)的7倍,对撞机周长可达100公里。然而,关于该项目的争论自其发起后便从未停息,并已逐渐由学界讨论演变为公共话题,获得广泛关注。2016年9月4日,著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁教授授权《知识分子》发表其文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,针对大型对撞机的发展历史、中国国情以及高能物理学的过去与未来等方面提出了七条反对意见,首次公开科学界内部对该项目的不同声音,一石激起千层浪。而此前不久,数学家丘成桐教授已多次通过媒体表达了自己对中国建造巨型对撞机的支持。杨振宁文章发表后的第二天,王贻芳就其反对理由撰文一一反驳。随后,有关巨型对撞机应不应该建、应该速建还是缓建的意见、观点、看法的"对撞"愈发激烈,其影响不仅超出了科学界,在一般社会层面也引发了广泛关注。这种影响甚至越出了国门,引起全球物理学界的关注。支持和反对的双方,其争议的焦点主要是围绕巨型对撞机的科学目标是否明确、核心技术是否在手、中国牵头多国合作的建造模式是否妥当以及巨额科研经费是否合理等问题。随着争论的不断升级,巨型对撞机是否可以提升中国的科技外交与国家形象,是否能够真正促进中国的科学发展等议题也被纳入讨论范围。据估计,中科院高能物理研究所提议的巨型对撞机建设预算将高于200亿美元,不论是科学界还是社会公众都对其巨额耗费表现出强烈的警觉和关心。科学史告诉我们,物理学的发展从不会遵循预设的路径。将大量资金投入到一个目标有限的科学问题的研究上,是否具有应有的科学价值,是否符合当今中国仍然只是一个发展中国家的国情,需要决策者和科学工作者深入、全面、务实的思考。科学技术的每一次重大进步几乎都伴随着重要观点的交锋。本期特刊登的这组文章,是这场争论中双方意见的代表性观点,希望能为读者全面、深入了解这场争论,提供一个比较全面的资料参考。(黄庆桥、李芳薇)