王贻芳：物理学正处于拐点 超大对撞机一定要建

“物理学现在其实是处在一个转折点上，它未来应该朝什么什么方向走，目前正在讨论当中，这也是杨振宁先生和我的意见不完全一致的原因。”— —王贻芳（网易科学人注）

序言：未来的世界，是科技在改变生活；未来的中国，科技在重塑增长。2017年伊始，网易科技联合“未来论坛”推出“十大顶尖科学家预言未来”系列策划，独家专访了人工智能、生命科学、物理学、天文学、化学等近十大领域最顶尖的华人科学家，倾听他们对未来的预言。在这些预言的背后，他们凭借着自己的深厚学识，发出对人类未来的期盼之声。

“十大顶级科学家预言未来”的第三期，中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳。

他是谁：王贻芳，中国科学院高能物理研究所所长。1984年毕业于南京大学物理系，曾师承著名物理学家丁肇中，专门研究高能粒子。2001年，38岁的王贻芳放弃了美国斯坦福大学的工作回国。2012年3月8日，王贻芳团队实验测得新的中微子振荡模式，该实验曾入选2012年年末美国《科学》评选的“2012年十大科学进展”。

2012年，以王贻芳为代表的科学家提出在中国建造超大对撞机，这一提议受到知名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁的极力反对。今年9月，就这一预计将花费上千亿人民币的大项目，杨振宁和王贻芳在舆论上掀起公开论战。

预言：超大对撞机的建造，将使中国高能物理研究走在世界前列。未来30—50年，必将产生极具价值的科研成果。

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作者：温泉

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物理学正处在转折点上。

这正如十九世纪，牛顿的经典力学和麦克斯韦的电磁学理论已经完美解释了宏观物体的运动规律。但二十世纪初人们发现，在微观领域，有些现象是牛顿力学解决不了的，量子力学和相对论的诞生完全刷新了人们对物质世界的认知，刷新了人们的世界观。

现在，上帝粒子——希格斯粒子（Higgs particle）就是这样的“不和谐”因素。物理学“标准模型”中存在的问题，大部分与希格斯粒子有关。对希格斯粒子的研究，有可能极大地改变人类对宇宙的认识，甚至颠覆人类对现有世界的认识。

（图注：Higgs particle上帝粒子示意图·网易科学备注）

2012年，希格斯粒子被发现之后，对如何进行下一步研究，高能物理学界便开始了对未来研究方向的讨论。2016年9月，著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁和中国科学院高能物理研究所所长王贻芳在媒体上对于中国是否应当建“超大对撞机”的公开争论，便与此密切相关。

新年伊始，我们对处于舆论漩涡中的王贻芳进行了专访，这也是他在争论过后，首次对媒体再谈高能物理学的未来发展趋势。

高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学，它是物理学的一个分支学科，研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构与性质，和在很高的能量下，这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。对物质结构的研究，使人类从分子、原子走向基本粒子，其影响不可估量。

这一学科看似“高冷”，却与我们每个人的生活无比切近。比如我们现在使用的触摸屏、WWW网、今天在医院里的很多检查与治疗（MRI，PET, 癌症的放射性治疗等）都与高能物理学息息相关。

未来，高能物理还会带我们走向哪里？

“发现新物理最重要的窗口”

网易科技：超大对撞机为什么这么重要？为什么一定要建？

王贻芳：现在物理学的发展正处在一个转折点上，标准模型中存在的问题，大部分与希格斯粒子相关。高能物理学的研究要想深入，必须对这个粒子有清晰的认识。这是最重要的、绕不过去的问题，它会深化、甚至有可能颠覆我们对物质世界的认知。

要研究这个粒子，就需要建立超大对撞机，因为现有的对撞机都无法满足能量或亮度要求。这就像观测细菌必须要使用显微镜一样，它是一个工具。超大对撞机其实就是一个“工厂型”加速器，之前我们用这种方式对粒子进行研究，都取得了成功。

网易科技：您有没有想过失败的可能性？如果万一没有做出成果，会怎样？

王贻芳：这个问题很多人也问。我们这个实验分两步，我认为是比较稳妥的：第一步是建立电子对撞机，第二步是建立质子对撞机。建设风险是没有的，因为建造对撞机技术上没问题，造价即使超出预算，也会在20%以内，没有问题。成果风险，我认为也很小。这是未来发现新物理最重要的窗口，我们总会得出一些有价值的结论，无论它与我们的预想是否一致。因为现在的标准模型中的很多问题都与希格斯粒子相关，这个问题我们绕不过去，必须要对它进行研究。

科学发展的“领头羊”

网易科技：高能物理现在处于怎样的发展阶段？未来发展趋势是怎样的？未来5—10年会产生什么样的突破？

王贻芳：物理学现在其实是处在一个转折点上，它未来应该朝什么什么方向走，目前正在讨论当中，这也是杨振宁先生和我的意见不完全一致的原因。

2012年之前，希格斯粒子还没找到，所以还谈不到对它进行研究，但是2012年之后，就必须要解决这个问题。我认为，高能物理学未来的核心问题，就是要对希格斯粒子进行研究。目前，对物质内在结构的解释是“标准模型”，这个模型需要更深层次的研究和更加统一的公式。这个实验要出成果，大概在未来的30—50年，5—10年这么短的时间恐怕还不会。

现在，包括美国、日本、欧洲的很多国家都想建超大对撞机来研究这个问题，大家都想抢这个。但是他们一时建不起来，有各种各样的原因，比如美国是由于政治因素，而我们国家正好有这个体制优势。

（图注：欧洲核子研究中心的大型强子对撞机·网易科学备注·Photo by CERN）

网易科技：杨振宁先生建议的两个方向——寻找新加速器原理、寻找美妙的几何结构，不是高能物理的核心问题吗？

王贻芳：这些也是有待研究的问题，新加速原理离实际突破和应用还有很长的路要走，寻找美妙的几何结构离实际就更远了。有少部分人从事这些方向的研究可以，但不可能是主流。中国在“认识世界”这件事上应当走在世界前列，不能老跟在别人屁股后面。建立超大对撞机，对希格斯粒子进行研究，就是这样一个机会，就看我们上不上了。

我们中国人做事总是要问“有什么用”，实用主义倾向比较严重。很多时候，基础研究不是马上就能应用在现实当中出产品的，但是它会刷新我们对世界的认知，它是有引领作用的。在最近几百年当中，对物质结构的研究，一直是科学发展的“领头羊”。因为我们生活在一个物质世界，对物质结构的认知是我们对自己生存环境最本质规律的认知。

网易科技：您的研究思路受到诺贝尔奖得主杨振宁先生的挑战，您是如何在这样的压力下作决策的？

王贻芳：你如果坚信你做的是对的，你就会有力量。这件事是高能物理目前最核心的问题，我们必须去面对。也有信心完成。没有一个人会把自己的生命浪费在一件他认为会注定失败的事情上面。

我们的研究其实是分两个阶段，前一阶段是电子对撞机，后一阶段是质子对撞机。前一阶段结束后，根据拿到的结果，再考虑如何进行后一阶段。但是因为这些实验是比较长时间的，有延续性的，我们在进行第一阶段的设计时，就要考虑到第二阶段，这样可以避免到时产生不必要的浪费和重复建设。

但是，现在杨先生否定了第二阶段，并以此来否定第一阶段，我觉得这个思路有问题。。

预言者简介：

王贻芳，1984年毕业于南京大学物理系，现任中国科学院高能物理研究所所长。

他曾师承著名物理学家丁肇中，专门研究高能粒子。2000年，王贻芳入选中国科学院“引进国外杰出人才”，2001年12月回国，担任中国科学院高能物理研究所一名普通的研究员。

2012年3月8日，王贻芳团队实验测得新的中微子振荡模式，该实验曾入选2012年年末美国《科学》评选的“2012年十大科学进展”?。

他提出建造一座周长50-100千米的环形粒子对撞机，超越欧核中心周长27千米的大型强子对撞机（LHC），并借此将中国推向粒子物理研究的第一线。