大型对撞机该不该建，一场杨振宁和王贻芳之间的千亿论战
最近关于中国该不该建造对撞机这件事情由火了起了，今天我们就来梳理一下整件事情的始末。
对撞机是什么
大型对撞机是粒子物理科学家为了探索新的粒子，和微观量化粒子的‘新物理’机制设备，是一种将质子加速对撞的高能物理设备。
大型对撞机局部图
过去几十年来，物理学家不断在细节上加深对构成宇宙的基本粒子及其交互作用的了解。了解的加深让粒子物理学的“标准模型”变得更为丰满，粒子物理学的“标准模型”是指关于已知物质的微观最基本单元——轻子和夸克，最基本相互作用（三种规范相互作用：强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用），产生粒子质量机制——黑格斯机制及其量子——轻子、夸克、希格斯粒子和规范相互作用的量子相互作用和转化的基础理论。
虽然标准模型对实验结果的解释很成功，但它也有很大的缺陷。首先，模型中包含了许多参数，如各粒子的质量和各相互作用强度。这些数字不能只从计算中得出，而必须由实验决定。弱电对称破缺还没有满意的解释。再次，理论中存在所谓的自然性问题。最后，这理论未能描述引力。
首个与标准模型不相符的实验结果在1998年出现：日本超级神冈中微子探测器发表有关中微子振荡的结果，显示中微子拥有非零质量。标准模型的简单修正（引入非零质量的中微子）可以解释这个实验结果。这个新的模型仍叫做标准模型。
日本超级神冈
所以为了帮助科学家揭示粒子物理学上这些关键性的未解之谜，需要大量实验数据支持，大型对撞机便担负起“数据提供者”的角色，大型强子对撞机将两束质子分别加速到7TeV（7万亿电子伏特）的极高能量状态，并使之对撞。其能量状态可与宇宙大爆炸后不久的状态相比。粒子物理学家将利用质子碰撞后的产物探索物理现象，例如，寻找标准模型预言的希格斯粒子、探索超对称、额外维等超出标准模型的新物理。
简单来说，大型对撞机利用质子碰撞后的产物探索物理现象将有望揭开宇宙起源的奥秘在内的五大谜团。即96%的宇宙由什么构成；为什么找不到反物质；物质在宇宙诞生后的第一秒呈什么状态；质量的起源是什么；空间的额外维度真的存在吗？
除此之外，大型对撞机还被认为将会我们对我们的生活产生改变，诺贝尔奖得主加来道雄表示，物理学试验的潜在回报体现在多个方面：
其一，电信。对撞机将会让世界各地成千上万名科学家都要参与进来，他们所使用的数万台甚至数十万台计算机借助分布式计算网络（网格计算）联合在一起，构成了全球最强大的超级计算机系统。
其二，医疗。粒子加速器目前在癌症治疗和医学成像方面的作用越来越显著。许多医院利用质子、碳离子甚至是反物质等带电粒子来治疗癌症。
其三，能源：加来道雄表示，通过LHC获得的认识可能在未来数十年内用于开发新能源，比如可控的核聚变电站。微型黑洞的产生甚至可能在能源需求中扮演一个长远性的角色。
科学家目前已经通过大型强子对撞机找到了希格斯粒子，但大型强子对撞机LHC上质子对撞过程产生非常多的本底，希格斯粒子事例混杂着大量无用“噪音”，给研究希格斯粒子的性质带来干扰和困难。如果采用正负电子对碰撞，则本底非常低，对希格斯粒子性质更精确的测量将得以开展。
所以科学家们非常希望拥有下一代正负电子对撞机用以大量产生干净希格斯粒子，即“希格斯工厂”。这也是为什么会引起是否应该建造新一代大型对撞机争论的原因。
论战掀起的序幕
2016年，著名数学家丘成桐在答媒体的《关于中国建设高能对撞机的几点意见》掀起了这场论战的序幕。“一百年来，多少智慧，多少金钱，投入到一些看来没有用的基础科学上。但是这些投资却成就了今天西方国家文化的基础。”丘成桐写道，“今日的中国，已非吴下阿蒙，难道不需要为这个人类最崇高的理想作点贡献？”
丘成桐认为，近四十年来，量子场论和弦论的兴起，使得数学焕然一新。中国如果此时建设巨型对撞机，将有希望促进数学、物理和加速器的发展相互融合，带动各个学科和人类文明的更新。
丘成桐在公开演讲中表示：“小的不能再小的粒子，经过100公里碰在一起，这需要一个很精细的机器才能做得成功。所以我们需要制造精度空前的探测器和发展强化的数据处理、存储与传输的新技术。每个地方都会对中国有很大的贡献。”
丘成桐的发言引发了这场持续了近4年的“对撞机”之争，这也是中国21世纪以来最大的科学论争，而反对者杨振宁与支持者王贻芳更是进行了数次的论争。
杨振宁：对撞机不该建
杨振宁介绍：
杨振宁是中国著名的物理学家，曾和李政道先生提出了宇称不守恒而获得了诺贝尔奖。杨振宁在物理学方面作出的成就十分卓越，他十三项 “诺奖级别” 的成果分别是：
可以看出，杨振宁在统计力学、凝聚态物理、粒子物理、场论等物理学4个领域的世界级贡献，可以媲美“朗道十诫”。
杨振宁的学说影响了20世纪后半叶以及现在的整个理论物理学的发展，由规范场论构建的标准模型更是被认为将实现宇宙的第二次大一统。
杨振宁反对建造的理由：
第一，经费投入的成本太高。至少200亿美元。而且大型加速器还有不能按计划完工的“优良传统”，除了大型强子对撞机的建设成本，单年运行维护的费用会比单年工程支出更高，是一个持续烧钱的无底洞，而且具有学术研究价值的“超对称粒子”是二期SPPC才有机会办到的事，在一期CEPC是无法办到的，也就是说一期CEPC就是在不断烧钱而且没有回报。
第二，杨振宁认为中国仍然是一个发展中国家，有很多燃眉之急的问题需要解决，这些地方还需要大量的资金投入。
第三，如此大量的资金投入势必挤压其他领域的科研经费，包括凝聚态物理、天文物理、生命科学。
第四，杨振宁认为如今的高能物理已经陷入了一个窘境，超对称粒子的存在只是一个猜想。他的原话如下：找超对称粒子已经有很多年了，完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子，只是部分高能物理学家的一个猜想。多数物理学家，包括我在内，认为超对称粒子的存在只是一个猜想，没有任何实验根据，希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。（自此杨振宁统一了三大力以后，许多科学家寄希望找到“超对称粒子”以统一引力与其他三种力，实现物理的第二次大一统）
第五，短期内无法反哺技术，无法促进生产力的提高。也就是投入产出比无法持平，甚至利用高投入达到高产出。五十年内对人类生活没有实在好处。
第六，如果想要建造成功的话，那么势必会由90%的非中国人主导，因为建设大型强子对撞机欧美更富有经验。而且即使有成果中国也不一定能拿诺奖
第七，不建超大对撞机，高能物理的方向可以先转移到寻找 a.更好的加速器原理 b.寻找美妙的几何结构。
王贻芳：中国应该建造大型对撞机
王贻芳介绍：
王贻芳是中国著名高能物理学家，1990年，27岁的他他出任“新粒子寻找组”组长，在所有L3实验物理分析小组组长中，唯有他是一名学生。在被L3实验组内部认为是不可能的情况下，精确测量出了陶轻子的极化。
他首次提出“Swap Method” 以解决时间不对称信号中的时间对称本底问题，对低本底中微子实验具有重要意义；首次完整地计算出宇宙线引致的中子产额及能谱，扫除了国际上围绕这一问题20多年的混乱，对低本底中微子实验、质子衰变、双b衰变、暗物质寻找等均有重要意义。还负责Palo Verde中微子实验的电子学、触发、数据获取、离线软件以及物理分析；AMS 与 KamLAND 实验的蒙特卡罗模拟与设计等。
王贻芳在大亚湾发现了第三种中微子振荡方式，大亚湾中微子实验成果入选《科学》年度十大突破，发现前两种中微子振荡方式得科学家都已经获得了诺贝尔奖，所以，王贻芳也被全球物理学界认为在未来几十年里极有可能获得诺贝尔奖。
大亚湾中微子实验大厅
王贻芳支持建造的理由：
第一，希格斯粒子是粒子物理目前一个最重要的观测窗口。
第二，希格斯粒子质量不是特别重，使得环形对撞机就可以高效产生大量希格斯粒子、成为一个理想的希格斯粒子工厂。相对于直线对撞机来说，CEPC是效率更高的一种设计。
第三，中国在国际上的竞争对手（欧洲、美国、日本），它们都有正在进行的其他项目，暂时腾不出手来做环形对撞机希格斯粒子工厂。
第四，环形正负电子对撞机刚好是我们会做的——我们已经有30年的北京正负电子对撞机的经验。
在王贻芳认为，目前欧洲提出的未来环形对撞机（Future Circular Collider，FCC）的技术路线，就是采用了中国科学家提出的原理方案——先电子对撞、再过渡到质子对撞。这充分证明了中国CEPC发展的可行性。
王贻芳经过仔细计算，建造大型对撞机的先期投入只需要360亿元，并非1000亿元。如果取得了重大的科研成果，还可以在这个基础上扩建，因为正负电子对撞机的隧道有100公里长，以做质子对撞机，也可以做重离子对撞机等等，有很多可能性，比如可以让我们更加了解标准模型的本质。如果更幸运，说不定还可以取得关键技术如高温超导的进步，这对中国科学可以说是大跨越式的发展。
这就是双方目前的论点，但今天无论杨振宁先生的反对，还是其他科学家的支持，都是他们凭借自身科学认知做出的预估，是学术观点之争，是君子之争。
就像有句话说的的“坚持自己很难，超越自我更难”。杨振宁也好王贻芳也好都是为国家作出卓越贡献的科学家，在这些重大科学工程决策上，我们不能凭个人喜好打扮或者丑化科学家群体。
中国在国际上参与了多项国际大科学工程。这个世纪又陆续建成了同步辐射光源、全超导托克马克核聚变实验装置、500米口径球面射电望远镜等数十个中国主导的大科学工程。这些工程在决策之际，也经历了很多争议，争议的原因有很多方面，有的是耗资巨大，有的是科学问题已数十年悬而未决，有的是同行并不看好。
但是这些争论都会在岁月的长河中得到最为公正的评价。我们在这件事情上可以提出自己的观点提出自己的意见，但是我们不能对科学家进行人身的估计，而应该就事论事，我们是要在争论中找寻真理，而不是在争论中去否定某黑，进行对科学家贴出标签。