跳蛋露出好意思国大型对撞机半上落下，耗资数十亿好意思元后为何被动下马

发布日期：2024-09-20 17:37 点击次数：58

科学外史II（25）跳蛋露出

要是说将粒子加快到1万亿电子伏以上能量，才够阅历称为大型对撞机，那么目下宇宙上惟有一台这么的装配，即欧洲的大型强子对撞机（LHC），由欧洲40个国度参与建树，坐落于瑞士与法邦交壤之处。不过，对于要不要建造大型对撞机，永远在好意思国激勉争论，其超导超等对撞机（SSC）也在耗资数十亿好意思元之后被动下马。这么的争论以至推广到了中国。

对撞机的前世今生

对撞机的基本旨趣其实并不复杂，它源于早期的回旋加快器——将质子在环形轨谈的磁场中尽可能加快，让它们互相撞击。最初这个念念法是在很小的装配中已毕的，但自后东谈主们将装配越作念越大，最终大到难以念念象的地步。

1919年，英国物理学家卢瑟福（E. Rutherford）用自然放掷中的粒子撞击，建议原子模子表面，其时他实验室中的粒子能量，和当代大型对撞机比拟是微不及谈的，卢瑟福的竭力宗旨仅仅10MeV（1000万电子伏，1MeV=106电子伏，1电子伏暗示1个电子在1伏电压加快下获取的能量）量级，装配齐是他和助手用手行状念出来的，大小不错让他抱着放在膝头。1932年在好意思国出现的第一台直流加快器，能量仅0.4MeV，自后好意思国“大科学”的缔造者劳伦斯（E. Lawrence）亲手制作的第一台回旋加快器，只花了不到100好意思元。

为了将粒子加快到更高的能量，东谈主们将装配越作念越大。劳伦斯建成的能量为8MeV的加快器重85吨，布鲁克海文国度实验室1952年建成3GeV（3×109电子伏，即30亿电子伏）的加快器，劳伦斯实验室1953年建成的加快器能量达到6.2GeV。

最初的回旋加快器齐是让被加快的粒子去撞击静止的“靶”，然则要是偶而将前往撞击的粒子和四肢“靶”的粒子同期加快，让它们迎头相撞，撞击能量不就更大了吗？1960年意大利科学家初度建议这一设念念，而况在实验室中已毕，于是加快器进入对撞机期间。

争议中的SSC迥殊下马

二战收尾之后，建树加快器在好意思国成为一种标志科学突出、标志地区发展的漂后，也成为物理学家和政客之间博弈的题目。举例1953年芝加哥大学等15所中西部高校建树了一个定约“中西部大学辩论协会”（MURA），据格林伯格（D. S. Greenberg）说，定约“独一宗旨是在中西部地区建造和运营大型粒子加快器”。

这种漂后不单出当今好意思国。一个很是好奇的例子是，其时好意思国和苏联的科学家齐不谋而合地夸大对方在加快器方面的参预，然后以此说事，为我方争取更多的政府拨款。其时苏联声称，在莫斯科隔邻的杜布纳辩论所，一座宇宙上最大的加快器行将完工，能量将高达10GeV（100亿电子伏），将在高能加快器领域永远最初，这让冷战中的好意思国科学界感到狂躁和畏惧。到1956年好意思国科学家初度造访杜布纳，“这种畏惧得到证据”，归国后的好意思国科学家“高官厚禄地抒发狂躁”。外传杜布纳的加快器直径为700英尺，一片“令东谈主惊叹的欢悦”。一个让好意思国科学家印象极为深入的细节是：杜布纳样式的适应东谈主维克斯勒西宾在被问到样式的经费问题时暗示，建造这一机器的决定既已下达，经费即是无尽的。这险些让好意思国科学家以为苏联在搞另一个曼哈顿工程。

多年后东谈主们虽然知谈，好意思国科学家其时张大其辞的狂躁和畏惧，并未造成践诺。而他们的苏联同业，其实曾经向克里姆林宫夸大好意思国在高能加快器领域的施展，为我方争取更多的拨款。

超导超等对撞机截面模子 ©好意思国国度历史博物馆(National Museum of American History)

在冷战的历史配景中，好意思国的超导超等对撞机（SSC）设念念于1982年建议，策划中要将质子加快到20TeV（20×1012电子伏，即20万亿电子伏），约迥殊于欧洲现有的大型强子对撞机的三倍（LHC能将质子加快到7TeV）。然则时易世变，这个空前边远的策划，莫得以往得手的那些加快器/对撞机那么侥幸了。

SSC样式启动几年之后，冷战就以西方集团的得手而收尾，曾经被大张旗饱读的苏联在高能物理领域最初的畏惧片时九霄。而这种大型装配的建树，又未免旷日合手久而且用度繁多（欧洲建树LHC花了25年，100亿好意思元），质疑的声息逐渐就大了起来。

曾担任好意思国橡树岭国度实验室主任的阿尔文·温伯格（A. Weinberg），似乎更应该力挺SSC，却成了反对派，他合计国度将大齐科研经费花在SSC这么的样式上有害有害。他针对这类“大科学”样式建议三个问题：它会不会龙套科学？它会不会在经济上毁了好意思国？咱们是否应该将这些资金用于断根疾病或其他平直有助于东谈主类福祉的竭力，而不是用于天外旅行或粒子物理之类的“壮不雅”方面？也有物理学家很早就暗示：“咱们目下并不期许高能物理学在不久的明天会有本体效益。”

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虽然有不少物理学家为SSC议论，但他们的旨趣不过乎忻悦科学家的好奇心、了解当然规矩、寻找“天主粒子”、学术开脱之类，而这些旨趣曾经很难劝服质疑者。力挺SSC的物理学家斯蒂芬·温伯格（S. Weinberg）不啻一次提到一件事，他问一位议员：SSC能匡助咱们了解当然规矩，这值不值得优先辩论？议员明确修起：“不值得。”在这个问答中，两边齐合计我方的主张是天经地义的。

最终，物理学家无法劝服议员们答允连续建造SSC这件“大玩物”，1993年SSC样式被国会否决，半上落下。

杨振宁明确反对

SSC下马之后，宇宙上只剩下欧洲的LHC仍连续建树，最终在2008年建成，在2012年发现了所谓的“天主粒子”（希格斯玻色子）。关联词这既莫得让欧洲在科技上胜过好意思国，也莫得带来物理学上的龙套。

跟着中国的崛起，一些东谈主又将建造“大玩物”的但愿请托到了中国。2010年代国内曾出现一波对于中国要不要建造大型对撞机的热烈争论，杨振宁明确暗示反对主张，而他的这个主张源于40年前他对物理学发展长进的瞻念察。

1972年杨振宁第二次归国，从6月27日～7月5日，被安排与中国科技界进行10场演斗殴闲谈。在一次茶话会上，他就明确暗示：“对于造1万亿电子伏的加快器我不乐不雅。”他的好奇是说，对于高能物理的发展，而后主要不是加大加快器/对撞机的能量，而是需要物理不雅念的龙套。有东谈主提到日本野心花1亿好意思元造10GeV（100亿电子伏）加快器之事，其时杨振宁也合计莫得必要。

杨振宁在茶话会收尾时暗示：“在座的有好多位唱和中国造大加快器，这是我莫得料念念到的。对我来说，这个问题是很赫然的，造贵的加快器与目下中国的需要不合乎……我坚信，我的念念法是对的。”

40年后，针对在中国造大型对撞机的命令，杨振宁于2016年9月4日在《学问分子》发表长文，再次明确暗示反对。他还在2019年一次采访中明确指出：“这领域不仅仅从今天运行，而是从30年昔时运行，就曾经走在绝路上了……The party is over”——“盛筵不再”，这是一个曾经在物理学上青史留名的智者的诚恳警戒。

(作家系上海交通大学讲席西宾，科学史与科学文化辩论院首任院长)

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