龍科多：遊説中國建超級對撞機 是美國的戰略忽悠嗎
最近，因媒體報道中科院院士吳嶽良的工作“超越愛因斯坦廣義相對論”，高能物理領域的進展又吸引了公眾注意。恰在不久前，哈佛大學的華裔數學家丘成桐來上海演講，再次表達了對中國建設巨型對撞機的期望。為此，丘成桐去年10月還掛名出版了一本科普書《從長城到大對撞機》，希望中國用十幾年時間，在山海關附近建成一個能級超過歐洲大型強子對撞機（LHC）的巨無霸。丘成桐還在演講中透露，自己為了這項“大科學”工程，還給國家領導人寫信，跟有關部門領導會談，目前，還沒有遭到直接反對。
而在海峽對岸，師從諾獎得主温伯格（S. Weinberg）的哈佛大學物理博士王孟源則撰文《高能物理的絕唱》，質疑美國高能物理學界利用丘成桐對中國政府遊説。那麼，建超級對撞機，是否真是一個投資上千億但99%不會取得成果的“超級大坑”，這一切是不是美國的一次“戰略忽悠”呢？
世界最大粒子加速器歐洲大型強子對撞機（LHC）
什麼是高能物理
如果你喜歡讀《三體》這樣的科幻小説，或者愛看謝耳朵在《生活大爆炸》中侃侃而談，那麼高能物理學中的名詞你或多或少都聽説過。夸克、黑洞、大爆炸（原子彈和氫彈的能量還夠不上），二十世紀是物理學的黃金世紀，也正是因為高能物理學的誕生與蓬勃發展。相對論和量子力學粉墨登場，從理論上有效解釋了微觀世界高能環境中現象；在實驗室，各種新粒子從對撞機中產生，證實了“標準模型”的預言。
什麼是“標準模型”呢？自然界有四種基本力，強力、弱力、電磁力和引力。廣義相對論可以描述引力，而“標準模型”可以描述強力、弱力、電磁力及組成所有物質的基本粒子。“標準模型”與量子力學及狹義相對論相容，但仍無法描述引力，不能作為統一量子力學與廣義相對論的“大統一理論”。
“標準模型”很成功，最著名的就是其預言的“上帝粒子”（希格斯粒子）被歐洲大型強子對撞機證實。但“標準模型”也有很致命的缺陷，除了不能描述引力，它也不能解釋暗物質，不能解釋宇宙中的物質和反物質為何沒有對消近淨，也不能解釋宇宙暴脹。
而你可能想不到的是，“標準模型”的成功反而導致了高能物理學的衰落，因為除了對它修修補補，什麼也做不了，沒有任何一項實驗結果能超出“標準模型”的計算範圍，也就是説，它遇到的難題也失去了實驗的引導，無法解決。
學術界遵循“不出版即死亡”，許多人只能改行去華爾街，還留在物理學界的改行做凝聚態物理了。據王孟源介紹，他博士班畢業時，哈佛那屆7個高能物理理論博士除了他都馬上轉了金融。
為什麼要建超級對撞機
在走向衰落的同時，高能物理界開始把理論希望寄託在超弦理論上，對，“超弦”就是你在《三體》中看到那個名詞。這次來充當“説客”的丘成桐，就與超弦教主威滕（Witten，圈內戲稱Pope）長期合作過好幾篇數學論文。之所以稱“教主”，把超弦理論説成是一種宗教，是因為“超弦”編出的故事完全沒有作任何預測的能力，不能被實驗證偽，這就與相對論、量子力學等預言被實驗證實，描述宇宙的真實現象的科學理論不同，讓人覺得只是數學遊戲，與實際的宇宙可能沒有關係。同理，開頭提到的吳嶽良院士的工作，如果能夠作出可被實驗檢測的預言，想必早就引起轟動，而不是現在這樣的影響力。
幸而，除了李淼等極少數學者，中國做這個方向的人不多，就論文數量來説，憑藉超弦理論，美國在高能物理、宇宙學方面遙遙領先。
為了不淪為笑柄（雖然可能早已淪為了），不被當成江湖騙子，超弦界開始遊説建造更大的對撞機，以蠻力來產生更高能的粒子，特別是“標準模型”以外的超對稱粒子（超對稱是超弦最主要的假設，名字中的“超”即由此而來。但即便找到了超對稱粒子，也不能説超弦理論就一定是對的）。
起初，超弦界以為美國費米實驗室的Tevatron粒子加速器（最高總能量在2011年停機前達到了2TeV）就能發現超對稱粒子，可是後來就連更強的LHC也找不到超對稱。到2013年，LHC做完7TeV能階的實驗後，超對稱理論的原始參數空間已經有99.9%被否定掉了。
在經歷兩年停機維護、加固升級後，LHC重建超導電磁鐵的電路，在2015年重啓，達到了設計的13TeV能階。2015年12月15日，歐洲原子能研究機構在記者會上宣佈了最新的實驗結果，不出意外，一個超對稱粒子都沒找到的。也就是説，99.999%的可能性都被否決了。所以，王孟源博士稱2015年為“高能物理的絕唱”。
而恰是在這個時間點，丘成桐他們又來遊説了。丘成桐一向以敢於開炮聞名，1月16日，經常批評中國教育和學術腐敗的他在上海接受採訪時稱：“如果我沒得過菲爾茲獎，早就被打垮了。”因此，不用懷疑，他不會因為什麼阻力而動搖。
丘成桐
丘成桐去年10月掛名出版的一本科普書《從長城到大對撞機》
LHC很可能無法做出超越“標準模型”的結果，如果中國要建下一代的加速器，花費可能超過500億美元，而99.999%的可能在尋找超對稱上一無所獲。畢竟，LHC還是得到了“上帝粒子”這個安慰獎，儘管這是它設計之初最起碼的要求。當然，除了超對稱，下一代加速器也未必註定一無所獲，如果暗物質是一種中微子或軸子，若被發現也能超越“標準模型”，但這並不能解釋更高能階的物理。
難怪有網友感慨：“楊振寧對中國最大的貢獻就是大力推動學界放棄高能，集中力量研究材料物理。”要知道，1954年，楊振寧和他的學生米爾斯（Robert Mills）解決了非交換規範場論，為後來“標準模型”的建立作出了先驅性的貢獻，更可貴的是，他還能在這個問題上頭腦清醒。
美國為何下馬超級對撞機
作為一門極端依賴國家的投入與組織的學科，高能物理在20世紀爆發性地瘋狂發展，恰逢二戰前後及冷戰時期。隨着冷戰結束，高能物理也迎來了衰弱期。凝聚態物理、材料物理、生物醫學等則在和平年代迎來了機會。
在1990年代初期，美國開始了新一代的對撞機計劃，設在德州，叫SSC（超導超級對撞機）。數年之間，其預算從最初的30億美元不斷增加至110億美元，最後在已經投資20億美元並取得一些成績的情況下，於1993年因國會干預而被迫下馬。
此次在海峽對岸，撰文提醒中國領導人不要被“忽悠”的王孟源博士，其導師諾貝爾獎得主温伯格（S. Weinberg）就支持建造SSC，理由是可以滿足科學發現、學習、競爭、協作、未來發展等等的需要，有助於鞏固美國在基礎物理學方面的世界領先地位；在科學研究上能夠帶來突破性新發現；在經濟方面可以給美國提供上千的就業機會，並帶動相關領域的發展；建成之後還可以在教育、醫療等相關民用領域起到不可估量的作用。因此，儘管耗費巨大但物有所值。
反對建造SSC的科學家，主要是以諾貝爾獎得主安德森（P. W. Anderson）為代表的應用物理學家，從事宇宙背景微波輻射研究的諾貝爾獎得主彭齊亞斯（A. Penzias）等人。反對的理由，除了之前所分析的前景渺茫，還有如下這些：SSC解決的只是物理學中的基本問題，而非科學的基本問題；它只是解決物理學中基本問題的途徑之一，而非唯一途徑；建造它需要大量的科技人才，這些人才資源的耗費將給其它同樣需要科技人才的行業帶來巨大的損失；建造它還將影響政府對其它科研項目的投資。
最終，SSC垮了，歐洲以為這是在“尖端科學”上超趕美國的大好良機，然而LHC卻成了一個燒錢的無底洞，自1998年至2008年，耗費十年建成，且嚴重超支了預算，又只能咬牙走下去。雖然有“上帝粒子”這個安慰獎，但美國在高能物理界的地位並沒有被反超，因為超出“標準模型”的前沿理論根本就無法做實驗。
中國要不要建自己的對撞機
如果説超級對撞機是一場“大忽悠”，也不能就此陰謀論地説這是美國的“戰略忽悠”，像丁肇中等高能物理學家，也一直在以暗物質等令人興奮的幌子，“忽悠”美國國會更多的經費。
過去幾十年，中國也開始了在高能物理學領域的投入。
上世紀80年代，在鄧小平支持下，中國就建造了正負電子對撞機。
丁肇中領導的AMS計劃，集中了全世界一大批科學家，中國也參與其中。這是人類第一次在太空中使用粒子物理精密探測儀器和技術的實驗。
由中方主導，2006年立項的大亞灣中微子實驗，則是中國基礎科學領域目前最大的國際合作項目。2016年，首席科學家王貽芳還獲得了由扎克伯格、馬雲等富豪設立的“基礎物理學突破獎”。作為中科院高能物理研究所所長，王貽芳也是中國新對撞機計劃的支持者。
王貽芳此前曾為中國建下一代對撞機算了一筆賬：“預計經費佔國家GDP的比例，比三十年前中國政府決定建設高能所的北京正負電子對撞機佔當時國內GDP的比例還低。20年後，中國將成為世界最大的經濟體，也很有理由建造世界最大的加速器。”
他還認為：“日內瓦的歐洲核子中心，自從它有了世界上最大最先進的加速器後，歐洲就代替美國成為了世界高能物理的中心。這是美國結束了得克薩斯州的超級超導加速器的後果，是美國的悲哀。”
2014年清華大學舉行的論壇：“希格斯粒子發現之後：基礎物理學向何處發展”，論壇由丘成桐（左一）主持，王貽芳（右一）也在現場，超弦教主Witten也發表了演講，發言共有包括2名諾獎得主在內的7名外國專家
不過，這僅僅是高能物理界的一個超級玩具。無論從商用民用價值還是帶動產業升級的角度，做粒子物理實驗用的加速器，都不能滿足。中國是否需要，什麼時候需要這樣一個超級玩具，則是國家領導人必須慎重考慮的問題。
在人類征服自然的無數夢想中，控制高能量可能是目前為止最瘋狂、最大膽的一個。在不少科幻小説的情節中，LHC的某次實驗意外，會導致世界末日、宇宙發生某種異常等無法預料的場景。剛剛過去的20世紀，核爆炸的記憶則成了無數人的夢魘，也是包括愛因斯坦在內的那一代物理學家們畢生無法迴避的話題。
剛剛過去的2015年，是愛因斯坦的“廣義相對論”誕生100週年。高能物理學的未來，很可能就要取決於中國的這個慎重決定了。
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