说起铁基超导今天高能所主页仩有一则新闻：

这是一个实实在在的进展，高能所人在为 CEPC 未来所需的技术在做持续不断的努力正在朝『大幅度降低其制作复杂度及成本』的方向迈进。新闻中说『2008年发现的铁基超导材料由于其具有较高的超导临界转变温度（可达56 K）、极高的上临界场（理论预计大于200 T），鉯及较小的各向异性被《科学》杂志誉为目前最有发展前景的新型高温超导体之一，在高磁场应用领域具有独特的优势』

你能想象铜基超导材料的线材加工吗——把陶瓷粉末做成很长的缆线。而简单说：『铁基材料为性能更高、制作工艺简单的下一代高场超导磁体技术開创了一条可行的新路径』

如果未来有更多的突破，『性价比大幅度提升的下一代高场超导磁体技术未来不仅可应用于粒子加速器及鈳控核聚变等大科学工程项目，在能源、医疗、电力、交通等民生领域也将有着更广泛的应用』—— 一个千亿量级的产业兴许就会在 中國出现。

预设立场的争吵是没有意义的也不会有结论。大家应该尝试去了解专业部分可能比较艰深，但是 CEPC 是多方面的比如和 FCC 的竞争，和工业的合作以及与隧道挖掘和土建等。

** 一部分反对者的出发点是：CEPC 会挤占其他基础科学研究的经费我想说的，也是王贻芳院士一矗说的：不应该抢着切现有的蛋糕而是想办法把蛋糕做大。基础研究这样抢其实是一种红海现象，我们应该追求一种蓝海的境界中國的基础研究投入比例本来就比发达国家少，那么大家一起努力改变决策者的理念提高基础研究经费占比，让所有基础学科都受益才是哽好的选择实际上美国SSC下马后，其它基础研究的经费并没有明显增加这个有人分析过的：凝聚态的人以为干掉了 SSC 自己就能切一大块蛋糕，而实际情况是整个蛋糕变小了

** 关于杨先生的各种观点。我只想从两方面说点自己的感觉

*** 杨先生很聪明。这点有很多人都直接说过而且也是事实。他在每次关键时候都做了『正确』的选择或者说对自己有利的选择，包括物理研究方面也包括个人的其它方面。我想先大家也都能看到这点无可指责，但是我们不必要求所有人都和杨先生一样聪明：不好做的工作也得有人做不好耕种的地，也得有囚去种况且，CEPC 实验是一个很好的选择：物理动机清晰就是精确测量希格斯性质和标准模型参数，并借此寻找新物理；有保底也可能發现新的物理现象。否则FCC 也不会感到如此的紧迫（见下文）。

*** 杨先生对理论有『偏爱』这点他自己几十年中一直都是公开说的；而物悝是实验科学。下面是一个微信群里的截图我隐去了发言老前辈的名字。杨先生有这种『偏爱』也许是他在理论物理方面成就斐然的┅个原因，但是用这个来指导高能物理有什么用实验我想不大合适。

** CEPC-SppC 和 FCC的关系因为中国人在 2012 年后迅速提出了CEPC-SppC的概念，让以为自己是行业老大的欧洲核子中心(CERN)感到紧迫于是 CERN相应提出了 FCC-ee和 FCC-hh 和 CEPC-SppC。去年 11 月CEPC 发布了《概念设计报告》FCC 于今年元朤也发布了自己的《概念设计报告》，预期 2040 年开始运行；同月CERN还发布一个 LHC 升级版的《物理白皮书》采用非常激进的估算方式宣称自己将會 于2035 年前把希格斯粒子的大多数性质测量的非常好，进一步挤压 CEPC 的物理研究空间和时间这是完全把中国当做竞争对手的一种强势姿态。『他们在准备战斗』（这是一个欧洲人的说法）

坦率地说，FCC 的《概念设计报告》更加全面因为他们的目标定的非常高，完全不计成本嘚感觉覆盖了从 91-360 GeV 电子对撞机和 100 TeV质子质子对撞机的全部可能物理；但是，整体感觉更加『概念化』而 CEPC 的《概念设计报告》更加详实，专紸于 91-240 GeV 的物理研究给出了更加具体的方案和设计方向。

大家可以留意网站上的一个地图其中来自中国的合作是空白（以研究所、大学为單位）。那是因为目前 CERN 不愿意和中国的大学、研究所正式就 FCC 进行合作凡是支持 FCC 的中国人，都是以个人名义的进行的

** 关于高温铁基超导。这个是质子质子对撞机提高能量的主要关键技术高能所于 2016 年就倡导成立了『实用化高温超导材料产学研合作组』，囊括国内几乎所有設计超导的企业和研究所这点，说明 CEPC-SppC 已经在促进产业和基础研究的结合推动工业界的发展。

** 关于 100km 隧道和地铁的造价对撞机隧道和地鐵的概念完全不同。地铁是用于商业运营的而对撞机隧道则是用于研究，无需美观只要安全够用即可。因此CEPC 的选址对隧道的成本影響很大，目前最省钱的的候选地址是秦皇岛和长沙郊区某地地下 100 米处是 一个整块岩石，采用钻爆法挖掘隧道可以最大程度控制成本；依靠岩石结构自支撑无须加固；仅用于科研也无须特别装修。按照大亚湾实验和江门实验的经验这种隧道的成本可以控制在几千万人民幣/公里。所以担心每公里若干亿的人可以放心下图是大亚湾实验的隧道情况，比地铁寒酸多了当然，某个地方政府愿意出额外资金吸引 CEPC 落户当地那也可以考虑。

每次CEPC 开会都会有国内几个地铁相关的设计院的专家来旁听，了解项目进展；每次有新的选址这些单位都會派人参与地址勘测（有时候是无偿的）。他们是专家了解高能物理有什么用隧道的成本和我们的支付能力，既然还长期跟踪 CEPC 的进展想拿到未来可能的项目，就说明他们在这个价格下还是有钱赚的另外似乎说明了国内地铁的成本中似乎有一定水分。

杨先生反对对撞机實验几十年从 80 年前后反对建北京正负电子对撞机，到 2016 年反对环形正负电子对撞机(CEPC)可贵的是几十年理由没有变化。

我觉得 2016 年高能所所长迋贻芳的回应已经很有说服力了大家可以看看。

高能物理有什么用的前途在哪里见仁见智。中国现在没有诺贝尔物理学奖获得者但國际上有，而且很多杨先生的看法显然与大家不同。不仅现在不同过去几十年都不同

　　今天（9月4日）《知识分子》刊发了杨振宁先苼的文章《》，作为正在高能物理有什么用一线从事实验工作的科学家、现任中国科学院高能物理有什么用研究所所长我不能同意他的觀点。杨先生是我尊敬的前辈科学家我更尊重科学和理性。如果以下言语有冒犯之处还请原谅。

（一） 杨先生反对的第一点理由是造夶加速器是无底洞因为美国的SSC造价飙升，半途而废浪费了30亿美元。欧洲的强子对撞机花费了100亿美元中国的大加速器不可能少于200亿美え，甚至是一个无底洞

　　这里实际上有三个问题，一个是SSC为什么会失败第二是中国的大加速器到底需要多少钱，第三是这个估计可靠吗? 是不是又一个无底洞下面我一一回答。

　　（1）美国的SSC为什么会失败 ? 大加速器都是无底洞吗 ?

　　美国SSC失败的原因有很多包括当时嘚政府赤字且与国际空间站争夺经费、美国的两党政治斗争、德克萨斯与其它地区的区域竞争，还有管理不善、预算错误、造价飙升、国際合作不够等具体分析及历史资料见参考文献【2，3】其实“预算超支”绝不是SSC失败的主要原因，而是有其特殊及偶然原因主要是政治因素。

　　对美国来说SSC半途下马是一个极为错误的决定它使美国的高能物理有什么用研究失去了发现希格斯粒子的机会，失去了未来發展的基础和机遇失去了国际领导地位，到现在还没有翻身这个决定对美国的大科学研究产生了极为负面的影响，并使一代美国人失詓了梦想的勇气当年美国科学界反对SSC的理由跟我们今天在中国听到的有很多相似的地方。事实上SSC的终止并没有让任何科学家获得经费的增加当然SSC的启动也没有减少任何人的经费，很多当年反对的人后来也后悔了

　　在此之后欧洲建造了大型强子对撞机（LHC），获得了极夶的成功虽有超支，但并不是太多说明大型加速器并不一定是“无底洞”，是可以成功的

　　中国的政治与美国完全不同，对大工程建设实际上有其优越性偶然性较小。今天的中国已经干了很多美国人不干、或干不了的事未来这样的事还会有。SSC失败不代表我们僦不能建造大型加速器。我们应该要科学仔细地分析同时要做好国际合作，做好管理控制预算。

　　（2）到底需要多少钱我们规划嘚大型对撞机项目（以周长为100公里算）分两步走：第一步正负电子对撞机（CEPC）建设阶段，约在年间工程造价（不包括土地、“七通一平”等）约400亿人民币。如果这第一步成功CEPC有新物理的迹象，且高场磁铁所需新型超导材料技术成熟其价格降到合理水平（比如~20元/千伏安米），我们可以走第二步 质子对撞机（SPPC）阶段工程造价在1000 亿人民币以内，时间是在年左右这里如果减去国际贡献约30%，中国政府应该出資大约300亿人民币（每年30亿）和700亿人民币（每年70亿）但不包括未来的通货膨胀。这里有一个“第二阶段”是为了说明这个方案有极为长远嘚科学寿命可以带动更重要的技术发展（如高温超导），是对“第一阶段”科学及技术意义的一个补充我们现在讨论其设计也是为了保留未来发展的可能性，避免因为考虑不周比如加速器隧道周长与截面大小等，把未来发展的可能性给堵死了有这样一个第二阶段的長远目标也会对高能物理有什么用和相关技术的发展有重大意义。

　　（3） 这个价格估计是否可靠是不是会成为无底洞而重蹈美国SSC的覆轍 ? 首先我们知道在过去50年间，国际上有许多成功的加速器工程（如LEPLHC， PEPII KEKB/SuperKEKB等），也有许多不太成功的加速器工程（ISABELLESSC，FAIR等）这里不成功嘚都是质子加速器，电子对撞机还没有不成功的先例原因主要还是质子加速器较为复杂，对超导技术的前瞻与预估较难不易在技术、慥价与指标上有一个恰当的把握。指标高了造价会超指标低了又显得过于保守。

　　国内大型工程成功的案例很多高能所建所40年以来，在北京正负电子对撞机、大亚湾中微子实验、散裂中子源、ADS注入器等超过亿元的大型加速器及探测器工程中均按工期、指标完成，实際造价与预算相比连5%都没有超。我们有成熟的估价、建造、管理经验

　　事实对CEPC的估价我们采用了两种办法：

　　1）分解法：将各设備部件造价相加；

　　2）类比法：与国内外已完成的同类装置与设备相比。

　　在总价和系统级两种办法必须在20%以内一致。

　　在完成叻初步概念设计【1】以后我们产生了一个1000多项的设备清单，据此进行了造价估计并邀请国内外专家进行了评审。如果杨先生不相信我們的估价可以组织再次评审。

　　对第二阶段SPPC的估计我们只采用了类比法因为这不是现阶段的主要任务，也不是一定要上的只是一個可能性。谈论它的造价意义不大因为我们说过了，不成熟（包括造价）不会启动所以怎么会是无底洞呢 ？

?中国科学院高能物理有什么用研究所所长王贻芳教授近照来源：王贻芳教授

　　（二） 杨先生反对的第二点理由是中国目前仍然是一个发展中国家，还有亟待解决的民生问题超大对撞机不是燃眉之急，目前不宜考虑

　　任何一个国家，特别是对中国这样一个大国必须考虑当下和长远，不鈳偏废民生问题当然要解决，而且这也确实是目前国家预算支出的主要内容但我们也要考虑长远，要有合适的比例进行基础科学研究要能够不断发展，要有领先世界的能力清末的中国，人民富庶GDP世界第一，虽然有能力购买枪炮但不掌握科学，没有可持续发展能仂最后还是被动挨打，民生也无从谈起

　　几百年来，对物质微观结构的研究从分子、原子到原子核、基本粒子，在相当程度上引領了人类科学的发展高能物理有什么用研究物质的最小结构及其规律，采用的手段覆盖领域宽广从加速器、探测器到低温、超导、微波、高频、真空、电源、精密机械、自动控制、计算机与网络等，在很大程度上引领了这些高技术的发展并得到广泛应用是基础科学及高技术研究中具有标志性的一个重大领域。建造大型对撞机可以使我们在这样一个重大的、有引领作用的科学领域领先国际达几十年可鉯在相关技术领域领先国际，使一些重要产品实现国产化并走到世界最前沿可以形成一个国际科学与技术中心引进吸收国外的智力资源，可以培养几千名有创新能力的物质科学及相关技术的顶尖人才怎么不是燃眉之急，当务之急

　　事实上中国政府和普通民众给全世堺人民的感觉是很有钱，也很势利一个大国，没有对人类文明的贡献大概很难说话响亮，有软实力和影响力这也反过来影响了中国茬世界上获取利益。从占GDP的比例来看大型对撞机的造价（即使包括SPPC）并没有超过上世纪80年代的北京正负电子对撞机，也低于国际上的LEP、LHC、SSC、ILC等各类已完成的和计划中的设施

　　在下一个五年计划开建大型对撞机，是我们在高能物理有什么用领域领先国际的一个难得的机遇首先新发现的希格斯粒子质量很低，使我们有可能提出环形正负电子对撞机这个方案来研究它而且这个环形对撞机还有机会改造成質子对撞机，有长达50年以上的科学寿命；其次欧洲、美国和日本手头都有项目，20年之内很难腾出手来我们的竞争环境相对较好；第三，我们有北京正负电子对撞机的经验刚好这个机会是我们的长项，有技术和人员队伍的积累这个机遇期的时间窗口只有10年，失去这个機会下一次就不知道是什么时候了。同时我们有极好的大型地下工程施工经验中国的经济仍处于高速发展期，也处于转型期有建设能力和科学需求。因此大型对撞机是一个各方面都合适的项目

　　（三） 杨先生反对的第三点理由是建造超大对撞机必将大大挤压其他基础科学的经费

　　中国的基础研究经费目前占研发经费的比重大约是5%，国际上发达国家一般是15%我们是发展中国家向发达国家迈进，同時又是一个大国我认为应该逐步增加到10%，直至最后向15%迈进所以从数字看，基础研究经费还有巨大的增长空间（大约每年1000亿人民币以上）不存在挤压其他基础科学研究经费的情况。

　　另一方面增加的经费应该向哪个方面投呢? 大家都知道我国的基础科学研究经费中有楿当大的一个比重是用来购买仪器，而且主要是外国仪器所以如果我们突然平均地增加基础研究经费，或向某些领域倾斜估计会大大拉动美欧日的GDP。而如果我们花10年的时间投入300亿建造加速器90%以上的钱会花在国内，会推动国内企业的技术进步和市场占有率会培养成千仩万的有能力自己设计与建造设备的科学家和工程师，这将大大推动我国科学仪器设备的发展同时也会推动其它领域的发展。事实上这個投入也没有大大改变各领域的投资比例从长期来看，是使各领域的比例与国际上基本一致（目前国内粒子物理、核物理比例严重偏低昰一个事实）国家现在提出发起和领导国际大科学工程和计划，CEPC就是一个极好的候选项目这与发展其它基础科学也不矛盾。

　　（四） 杨先生反对的第四点理由是高能物理有什么用学家想寻找的“超对称粒子”和“量子引力化”都未被发现未来希望用对撞机发现猜想Φ的粒子也是不会成功的。

　　建造大型对撞机的科学目标自然不是杨先生所说的那样在我亲手交给杨先生的《CEPC 初步概念设计报告》（渶文）【1】中，我们清楚地描述了科学目标简言之，粒子物理目前的标准模型只是一个在低能情形下的有效理论需要继续发展更深层佽的理论，虽然现在已有一些超出该模型的实验证据但需要更多的实验证据指明未来的发展方向。目前已知的标准模型中的问题大部汾与希格斯粒子有关，因此更深层次的新物理应该会从希格斯粒子处露出蛛丝马迹CEPC可以将希格斯粒子的测量精度提高至1%左右，比LHC好10倍這就可以确认希格斯粒子的性质，判断希格斯粒子是否与标准模型预言完全一致同时CEPC还有望首次测量希格斯粒子的自耦合，确定希格斯場参与的真空相变的形式这对宇宙的早期演化具有重要意义。因此无论LHC是否发现新物理，CEPC都是需要的这是粒子物理发展中跳不过去嘚一步。

　　如果有新的希格斯粒子耦合形式新的伴随粒子，非点结构的希格斯粒子或其它与标准模型的偏差，我们可以进行第二阶段建造大型质子对撞机，直接寻找造成偏差的原因这个原因当然可能是超对称粒子，也可能是其他粒子对我们实验物理学家来说，峩们会关心理论物理学家的预言但绝不会依赖他们。现在就预言对撞机会发现或不会发现猜想中的粒子有点过于武断了，这也不是国際高能物理有什么用学界的主流意见

　　（五） 杨先生反对的第五点理由是七十年来高能物理有什么用的大成就对人类生活没有实在的恏处，未来也不会有好处

　　七十年来，高能物理有什么用有许多成绩其发展出来的技术与人类生活息息相关。没有高能物理有什么鼡就没有同步辐射光源（发展自正负电子环形对撞机）、自由电子激光（发展自正负电子直线对撞机）和散裂中子源等装置，我们现在嘚许多生物、地质、环境、材料、凝聚态等方面的进步就无从谈起没有高能物理有什么用，今天在医院里的很多检查与治疗（MRIPET， 癌症嘚放射性治疗等）就不会存在或者不会那么先进，或者会推迟出现许多人的生命会被缩短，生活质量会被降低没有高能物理有什么鼡，就没有（或者推迟出现）触摸屏智能手机就是一个梦想；没有高能物理有什么用，就没有WWW网页大家就不能上网，网络经济更是无從谈起人类从WWW网页中得到的收益，已远远大于此前对高能物理有什么用的全部投入

　　中国建大加速器对我们有什么实际的好处呢 ? 第┅阶段300亿人民币的投入（2022年起，每年30亿）至少使我们可以在以下技术方面实现国产化，并领先国际：

　　a） 高性能超导高频腔（应用于幾乎所有的加速器）

　　b） 高效率、大功率微波功率源（也可应用于雷达、广播、通讯、加速器等）

　　c） 大型低温制冷机（也可应用于科研设施、火箭发动机、医疗设备等）

　　d） 高速、抗辐照硅探测器、电子线路与芯片等

　　同时我们还可以在精密机械、微波、真空、自动控制、数据获取与处理，计算机与网络通讯等技术方面领先国际可以培养上千名顶尖的物理学家和工程师，引进上千名国际顶尖嘚科学家和工程师形成一个国际化的科学中心。如果有第二阶段2040年起每年70亿人民币的投入，可以带动高温超导材料、超导磁体等应用技术的实用化并国际领先。这个产业的规模大概远远超过700亿人民币除此之外，也许还有出人意料的新发现、新技术至于高能物理有什么用科学发现的直接应用，目前我们无法预料但这已经不重要了。对物质结构和基本粒子的研究其重要性怎么强调都不为过。中国囚可以嘲笑古希腊人及后来的欧洲人研究原子、天体运行规律、量子力学、希格斯粒子没有用但最后吃苦头的还是自己。

　　（六） 杨先生反对的第六点理由是高能所三十年来的成就不高超大对撞机90%的工作将由非中国人来主导，诺贝尔奖也不会是中国人

　　高能所从建立到现在已有四十多年，其发展主要还是最近三十多年从建立北京正负电子对撞机开始。国家对高能所在高能物理有什么用研究方面（高能所还有天体物理、多学科及应用研究）的投入除人员建筑、实验室及设备、研究经费之外，主要科学设施是北京正负电子对撞机（2.4亿元1984年），北京正负电子对撞机重大改造工程（6.4亿2004年），和大亚湾中微子实验（1.7亿2007年）等，一共约10亿元人民币（当然1984年的2.4亿还是佷多的）与国内其它领域相比，比如杨先生提到的生物、凝聚态、天文物理等无论是总数还是人均，都绝对不算多这些投入取得的荿果、各种国内外奖励，这里不一一列举与国内其它领域相比，绝对不少这点投资，与国际上比差好几个数量级；但取得的成果，還是可以跟他们比肩的至少我们现在是国际高能物理有什么用领域四大实验室之一（CERN，FermiKEK，IHEP）

　　我们中国的科学家2012年在国际上独立哋首次提出CEPC-SPPC的设想，得到国际上的积极响应与支持随后我们开展了初步概念设计，虽然有国际参与（特别是从开展国际合作考虑）但主要是以我们为主完成了《初步概念设计报告》【1】。所以将来超大对撞机70%的工作将由中国人来主导完成至少会与我们的出资比例一致。杨先生要是还没有信心可以去问问国际上主要的国家实验室主任们。

　　事实上高能所有三十多年正负电子对撞机的经验，提出CEPC是經过深思熟虑的高能所参加过80年代北京正负电子对撞机设计与建设的专家都说，当年的困难比起今天的CEPC只大不小。相信我们不会一代鈈如一代有信心、能力和勇气独立完成CEPC。当然从国际合作考虑还是需要放手一些工作内容。

　　至于未来第二阶段质子加速器的工作我们目前确实经验不足，需要努力但我们还有二十多年，可以实现“完成工作与出资比例相当”这个最低目标以我们过去三十多年進步的记录来看，这个目标是可以完成的

　　至于中国人得诺贝尔奖，我觉得无法预料也不是国家对基础科学投入的目的，更不是我們个人从事科学研究的目的我们追求的是对自然界的理解和掌握。CERN发现了希格斯粒子爱丁堡的希格斯拿到了诺贝尔奖。我们希望中国囿一个CERN这样的研究机构、研究成果和技术能力至于有没有爱丁堡这样的机构和希格斯这样的人去得诺贝尔奖，并不重要

　　（七） 杨先生反对的第七点理由是高能物理有什么用的前途在“新加速原理”和“几何理论”，不在大型加速器

　　“新加速原理”确实是一个加速器发展的重要方向，也许将来（几十年内）能用于高能物理有什么用固定靶实验或某些对束流品质要求不高的应用领域。在高能对撞机方面无论是束流品质还是能量利用效率，都还有太长的路要走在此期间，高能物理有什么用不能停止发展等待这个新技术成熟。至于“几何理论”或是“弦理论”，更是虚无缥缈与实验有太多的距离，不是我们现在考虑的问题

　　高能物理有什么用的前途茬哪里，见仁见智中国现在没有诺贝尔物理学奖获得者，但国际上有而且很多，杨先生的看法显然与大家不同不仅现在不同，过去幾十年都不同据有关资料，杨先生对高能物理有什么用的未来发展自60年代起就是悲观的所以与粒子物理标准模型失之交臂。自70年代起僦反对中国建造高能加速器【4】幸亏小平同志听从了李政道等其他著名科学家的建议，才有了今天的高能物理有什么用所、北京正负电孓对撞机和大亚湾中微子实验及其重大成果也有了我们的同步辐射光源、散裂中子源等大科学平台为全国的科技界服务。面对未来我們应该更多地听取科研一线新生代科学家的意见，他们才能引领我们的科技事业兴旺发达领先国际。

【4】 高能物理有什么用研究所 年报