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杨振宁坚持反对中国建造高能加速器的历史原因

编者按:
       中国是否应该建造大型对撞机?自2012年项目发起,争议从未平息。2016年9月4日,知名华裔物理学家杨振宁先生在《知识分子》发表文章,称“中国今天不宜建造超大对撞机”,将这一科学界内部的讨论扩大到公众范围,其中不乏对杨振宁的误解。实际上,上个世纪70年代,杨振宁第二次回国期间与中国科学界座谈交流,就激烈反对中国建造高能加速器,其背后的历史原因究竟是什么?近日上海交通大学科学史研究者黄庆桥考察杨振宁反对中国建造高能加速器的历史源头,或将有助于加深对中国是否应该建造高能加速器这一重大历史和现实问题的理解。
 
撰文 | 黄庆桥(上海交通大学科学史与科学文化研究院副研究员)
责编 | 程   莉
 
杨振宁反对中国建造高能加速器既是历史,也是一场新近发生的现实辩论。人们往往容易从1980年代以来北京正负电子对撞机的成功建设及中国高能物理发展取得的巨大成绩进行倒推,认为杨振宁反对中国建造高能加速器及其观点都是错误的,因而中国政府也没有采纳他的意见。这其实存在着对历史的误解。
 
2018年3月,杨振宁先生的《晨曦集》出版。在这本集子里,首次公开披露了1972年夏天杨振宁回国期间与中国科学家之间的一次座谈会记录,极具史料价值。在1972年7月4日下午的座谈会上,杨振宁“舌战群儒”,激烈反对中国建造高能加速器。其实,这只是1972年6月27日至7月5日期间杨振宁在北京的10场学术活动之一。由这10场学术活动而形成的内部刊印资料《美籍中国物理学家杨振宁学术活动记录》,完整记录了杨振宁对中国科学发展的意见和建议。竺可桢先生曾在日记里谈及到这10册文献:“原子能所、物理所、北大物理系负责记录的(1972年7月在北京)共十本,记录得相当详细。”
 
遗憾的是,学术界虽有提及杨振宁这场著名的“舌战群儒”,但这10册珍贵的史料并未得到充分的挖掘利用和呈现。因此,考察杨振宁反对中国建造高能加速器的历史源头,将既有助于消除对历史的误会,也有助于我们加深对中国是否应该建造高能加速器这一重大历史和现实问题的理解。
 
1972年杨振宁的中国之行与学术活动
 
杨振宁于1945年赴美深造,此后26年间未曾回国,并于1964年加入美国国籍。关于在此26年间杨振宁为何未能回国及其与国内方面的联系,笔者已在《破冰之旅:1971年杨振宁率先回到中国》 一文中探讨。1971年7月19日,阔别祖国26年的杨振宁以美籍华人科学家、诺贝尔奖获得者的身份第一次回到中国,直到8月17日离开。这期间杨振宁主要是看望家人,并访问、参观了北京和上海的多所大学和研究机构。
 
虽然周恩来总理在7月28日接见了杨振宁长达近5个小时,但在中美关系破冰的大背景下,周恩来主要是想更多地了解美国的情况,杨振宁则尽可能地谈了自己的看法,双方的交流几乎不涉及科技发展问题。
 
在这次回国访问中,杨振宁已经知晓中国政府正在考虑建设高能加速器,据美国《今日物理》(Physics Today)报道,“杨说,中国的物理学家有信心,不管决定建造何种加速器,他们都会成功。”但这篇报道并未谈及杨振宁对中国建造高能加速器的态度。
 
1972年6月16日,杨振宁第二次回国。在尼克松总统已经访华、中美两国关系解冻的大背景下,杨振宁对于自己的第二次中国之行,从一开始就有了较多的想法,那就是要增进中美两国之间的友谊,特别是要在科技上帮助中国发展:“到了1972年夏天,第二次到中国去旅行的时候,我已经拿定主意,作为一名中国血统的美国科学家,我有责任帮助这两个与我休戚相关的国家,建起一座了解和友谊的桥梁。我也感觉到,在中国向科技发展的道途中,我应该贡献一些力量。”(杨振宁:《杨振宁文集(传记 演讲 随笔)》,华东师范大学出版社,1998年版,第223页。)
 
杨振宁的这些想法,其实也正是中国科学界的强烈愿望。此外,国内大环境也有利于这一愿望的实现。1972年,在毛泽东的支持下,周恩来领导了批判极左思潮的斗争,在国民经济、科技教育、文化、统一战线等方面进行了一系列调整。在此背景下,杨振宁试图帮助中国的想法得以实现,杨振宁与中国科学界得以深入交流,并对中国科学事业的发展提出了自己的意见和看法。这其中最重要的就是,从1972年6月27日至7月5日,杨振宁被安排与中国科技教育界进行了共计10场次的演讲或座谈,这还不包括7月2日周恩来总理的接见。
 
总结杨振宁的这10次学术活动,有如下几个特点:
 
一是学术性比较强,每场活动都几乎没有政治因素的干扰,都是在严谨的学术氛围下进行并顺利完成,这是极为难得的,当然这也得益于1972年周恩来领导下国内基本面的调整带来的短暂有序。
 
二是交流的深入和受众面的广泛。这是第一个特点的延续,多场次小范围高水平的深入座谈和讨论能使杨振宁了解中国科学界的真实状况,而多场学术报告或通俗科学报告则让更多的中国科技工作者接触到物理学发展前沿,每一场的互动交流则又使杨振宁加深了对中国科学界情况的了解。
 
基于与中国科学界深入交流基础上而对中国科学界的深刻了解,正是杨振宁坚决反对中国建造高能加速器的极为重要的原因。
 
杨振宁对高能物理的总体判断及其物理思想
 
杨振宁作为高能物理领域的翘楚,不可能看不到发展高能的重要性,事实上,他对高能物理的价值有着独特的看法。在6月 28日的座谈会一开始,他就谈了高能物理的两方面影响:一是在技术方面,这是容易被人看到的,更重要的是还有一下子不能被人看清楚的另一方面,“这就是对整个高能物理学的推动,高能物理是物理学的尖端,它的发展,打个比方,就像在沙堆顶上撒沙子,从基底到顶端都有所提高,影响是很大的。”“从长远看,没有问题,高能物理是必须发展的。”由此可见,杨振宁对发展高能物理的重要性和意义有着明确而独到的见解。
 
但是,杨振宁对上世纪六七十年代高能物理发展面临的问题与前景也有着异于常人的看法。上世纪六七十年代,随着日内瓦西欧CERN核子中心的成功建设及其科学实验成就,高能物理迎来了黄金发展时期,学界普遍对高能物理的发展持乐观态度。在高能物理欣欣向荣的时代背景下,杨振宁却有与常人不一样的看法。
 
比如,当汪容问到1960年代欧美高能物理大发展的背景时,他说:“那时并没有什么原则,也没有什么讨论、指示,只是由于经费充足,在各个方面都有发展,从增加的百分率来看,并不比其他方面高,但是社会上就出现了认为高能物理有不可估量的发展的倾向。”他还明确表示,这种倾向并不仍然存在,很多研究生离开了高能物理。
 
当何祚庥提问建造更高能量的加速器有什么意义时,他说:“加速器能量高是否有更好的结果,我的看法比较悲观,可能没有什么新结果。不过这种看法在美国不便说,因为‘群众关系’不好。如果弄了这么多人这么多钱,而得到的东西不多,投票时说不过去。”杨振宁为什么会“比较悲观”呢?因为在他看来,“今天高能物理面临的问题是观念突破的问题而不是准确的问题。”他还非常具体地举例说:“对于造一万亿电子伏的加速器我不乐观。”
 
他的观点引起了中国物理学家的兴趣,在7月4日的座谈会上他进一步解释说:“关键的概念要从理论上来。我的意思不是说,高能加速器上做不出重要的实验,我要说的是,有关键意义的发展,要从物理概念上来。”
 
由此我们可以认为,杨振宁反对中国建造高能加速器,首先根源于他的物理观念。在杨振宁看来,1970年代以后高能物理的发展前景,并不在于高能加速器能量的增加,而在于物理观念的突破。
 
美国的经验不适合中国,教训值得汲取
 
杨振宁是1970年代美国最有影响的高能物理学家之一,因此中国科学家也尽量提一些有关美国高能物理发展的经验问题,以资借鉴。但是,杨振宁却认为,美国的做法和经验对中国并不适用,其教训倒是要汲取。
 
比如,当张文裕问美国高能物理发展成绩的关键原因何在时,杨振宁说:“一个原因,经费充足,人才众多,苏联在这方面用的钱也不少,但是实验差,人才少,效率低,杜布纳没有培养出人才来。”他还说,“总而言之,在美国做工作的人多,中心多,各种想法也多,有点百家争鸣的意味。如果只有一两个中心,走到偏路上就越走越远、走不回来了。”显然,有着强大财力支持的美国式高能物理加速器发展模式并不适合中国的情况。
 
不过,美国的一些教训倒是值得中国汲取。在杨振宁看来,“美国最大的缺点是组织方面的错误,60年代用了大量经费去刺激各地发展高能物理,这个政策不对。”60年代的政策虽然刺激了美国各地的高能加速器建设,但伴随着经济的不景气,也带来了建设分散,后续运行经费和实验经费没有着落的问题。杨振宁说,“在美国,人人在愁经费,这与基本政策有关,西欧中心的经费每年一亿元,等于美国几个实验室经费之和,这大概就是集中比分散的好处吧。”
 
第二个问题产生在美国的高能物理培养人才上,“美国过去十年大量训练尖端人才,也产生一些流弊,学生的知识方面很窄,得到博士学位后就只能在很窄的范围内工作,只懂得一件事情,找不到工作,什么用处都没用了。”因此,把人才训练的太狭窄,这个教训值得中国汲取。所以,杨振宁认为,如果中国十年、二十年后才发展高能加速器,现在就开始培养训练专门的加速器人才是不合适的,对此他说:“中国目前人才缺乏。你现在把方向对准了,培养出来的人知识面太窄,任何一个国家也不是这样做的。如果有了人才,十年后要做什么就可以做什么。美国的超导专家费尔班克,十年前也没想到今天他会做超导加速器,但他现在做得很好。”
 
日本建造高能加速器不能成为中国也建造的理由
 
座谈会上,不少中国物理学家举邻国日本发展高能加速器的事例,试图说明中国应当向日本学习,搞高能加速器,建立实验基地。杨振宁对这一看法也给予了驳斥。他认为,“日本花了一亿美元来造一百亿电子伏的加速器,束流强度1013粒子/秒,我觉得这是错误的。当这个加速器建造成功的时候,美国类似的加速器都要关闭了,这对日本的物理学家在心理上会是一个很大的打击。一亿美元可以更有效地用在其他方面来促进日本高能物理的发展。”
 
严太玄反驳说,从日本的角度看,也许通过一百亿电子伏加速器的建造,建立了队伍,培养了人才。对此,杨振宁说,“日本社会也许已经达到了有这个需要的地步,这个结论难下些。但是对于中国来说,这个结论是清楚的,中国其他方面的需要实在太大。”杨振宁认为,如果换一个视角看问题的话,日本的例子反而能够很好地说明中国并不需要急着搞高能加速器。比如,现在日本工业高度发达,但日本还没有解决高能物理实验基地的问题。“日本目前实验高能物理很落后,但除此之外,各方面都有很大的进展。中国如果拿这些钱来搞生物化学,贡献可能更大。”
 
当汪容在发言中说,中国也可以造小一点的加速器比如十亿到三十亿电子伏的,杨振宁回答道:“当然造了这个机器可以得到电子加速器的经验,可以训练出人才,但是我怀疑是否可以做出能令人满意的工作,因为四五年后,这类工作就做完了。对研究工作价值的估计和对工业产品的估计是不同的,如果你做的工作人家已经做过了,只是精度上的提高,那人家不认为这是有价值的。如果目的是使中国科学对人类有重要的贡献,十亿到三十亿电子伏的对撞机没有可能。”总之,像日本那样造小的高能加速器不能成为中国建设高能加速器的理由。
 
中国还不具备条件搞高能物理
 
需要强调的是,杨振宁并不反对中国建造高能加速器,而是反对急于求成。他不仅不反对,甚至认为,“目前高能物理的发展处于低点,也许中国在这个时候赶上有利。”“从高能物理对整个物理学和整个科学的发展,有很大的推动这点来看,中国不能忽略高能物理的发展。但是,采取什么途径才能最好地达到这个目的,才能与中国的社会情况、人力和所能提供的资源条件相符合,这就须要大家来讨论。”
 
他反对脱离中国的实际搞高能加速器,当然是基于对中国情况的深刻了解,而且着眼于两个重要问题,他说:“通过最近在北京大学和物理所的参观和座谈,我加深了这样一个看法,现在不是在中国搞大加速器的时候。问题在于两点:第一,需要相当大的人力和财力,第二,花了这么大的人力和财力能给中国带来多少好处?”
 
我们先来看第一个问题。针对中国物理学家建设高能加速器的强烈意愿,杨振宁说,“没有高能加速器中国高能物理发展吃了点亏,但是,一切国家的发展都有层次的问题,目前中国人才缺乏,物资也缺乏,这是应当考虑的一个情况。
 
"……拿几千万美元的投资来发展高能加速器,从中国工业发展来看,我很难投一票赞成。”当有学者质疑说,难道我们就一直保持这个差距吗?杨振宁答道:“我不是说永远保持这个距离。中国去年的钢产量是2100万吨,可以等这个数字增加三倍以后再来讨论。这个数字是美国和苏联的六分之一,但美国和苏联的人口是中国的三分之一。中国有很多别的事情要做,中国应当对人类有较大的贡献,但我不觉得应当就是高能加速器方面。”
 
急着上马高能加速器对中国没有好处
 
杨振宁不仅认为中国还不具备条件,而且认为建造高能加速器对中国并没有好处。面对中国物理学家对高能加速器的憧憬,杨振宁十分尖锐地反问道:“如果没有一亿美元的加速器,对中国有什么坏处?如果有一亿美元为什么不拿来造计算机,发展生物化学?培养更多的人才?而一定要拿来研究高能加速器。”面对杨振宁提出的尖锐问题,在座的中国物理学家选择了沉默。基于当时中国的国情,杨振宁认为,中国应当加大对各类人才的培养,而不是去搞不切实际的高能加速器,他说,“中国对于偏重于应用的人才的需要多得不得了,就是不做高能物理也不见得有太大的损失。”
 
他还用以退为进的方式问道:“如果可能就造加速器,但问题是社会需要的大前提在哪里。中国的条件不允许。两亿人民币是个大数目,也许我对中国的工业不太了解。除非你研究过,两亿人民币用于制造计算机、生物化学研究有什么好处,而造加速器比前两者的好处来得大,那我才同意。”当有学者指出,两亿人民币不是一年、一下子花掉的,对此杨振宁回答说:“当然两亿人民币不是一年就投进去。但用美国话来说,‘你买来了什么?’我不是说不造加速器不吃亏,问题是值得不值得。两亿人民币用于工业可以做很多事情。”有学者又指出,建造高能加速器能够推动超导、探测器等其他方面应用技术的发展,对此杨振宁说,“用一个大计划推动其他技术发展这个道理讲得通。但是讲来讲去,要在中国造一个两亿元的加速器对中国有什么作用?”
 
在座谈会将要结束的时候,杨振宁说了一段意味深长的话:“我有个感觉,在座的有许多位赞成中国造大加速器,这是我没有预料到的。对我来说,这个问题是很明显的,造贵的加速器与目前中国的需要不符合。我的想法也许是错的。但据我的观察,我相信,我的想法是对的。”
 
由上述论述可以看出,杨振宁并非一概否定中国高能物理的发展,而是反对中国物理学家脱离中国国情,急于求成盲目动议建造耗资巨大的大型加速器。杨振宁的反对意见具有强烈的现实针对性,这一点必须首先明确——不能误读为杨振宁反对中国高能物理的发展。
 
中国的当务之急是要大量培养人才
 
杨振宁在反对中国建造高能加速器的同时,还有针对性地提出了建设性的意见,最根本和最急迫的,就是大量培养人才。
 
在6月28日座谈会一开始,他就提出,“我曾经想过,理论物理学所需要的资源少,只是需要年轻的物理学家,中国有很多有待挖掘的下一代科学家的资源,花一些力量来培养理论物理学家是正确的方向。我通常反对培养脱离实验的理论物理学家,但在中国的情况下,要等到试验发展到一定程度再来调和实验和理论两个方面的发展,这就太慢了。我觉得应当首先发展理论物理。”
 
而在实验高能物理方面,他认为有两个方向可能适合中国当时的情况,一个是研究加速器原理和探测器技术;二是在宇宙线方面的工作,同时可以加强与西欧核子中心的合作。
 
在7月4日的座谈会上,针对中国物理学家的诘问,杨振宁较为系统地阐述了自己对中国高能物理发展的建议,他说:“最近,我把我的想法总结为三点:第一,大量造就高能理论物理人才,即使只有理论,缺乏实验的实践,不可避免地出现一些偏差,但也希望由此影响整个物理面上的发展,起引导的作用。第二,小规模技术方面的发展,尽量了解国际水平,这样虽然有差距,但可以保持这个差距不增大。应当注意的是,像范德格拉夫静电加速器,这种在工业上和医学上都有用的精密机器的制造技术是中国工业化所必须掌握的,我认为应当在这方面花点力气。第三,假如有可能,派一些在探测器方面熟悉的人到西欧中心去工作。如果张先生和在座的各位认为是愿意的话,需要我去进行接洽,我很乐意和西欧中心作私人的接触,我不敢说一定成功,但我敢说可能性是很大的。”
 
杨振宁特别强调理论物理人才的培养,在回答“搞高能是否应该现在就着手准备”的问题时,他说,“在高能物理中如果不需要很多投资和设备的话当然要搞。特别是在理论方面,中国物理人才不够,要大大培养。但造一亿美元的加速器这是另外一回事。”为什么培养理论物理人才非常重要呢?他在回答另外一个提问时说:“我看不出十年后要造电子加速器为什么现在就要培养造电子加速器的人才。目前中国需要大量的科学技术人才。只要培养出好的人才,将来要造质子的就造质子的,要造电子的就造电子的。”
 
“异见”的价值和力量
 
考察杨振宁与中国物理学家两场对话的全过程,可以发现,杨振宁当时反对中国建造高能加速器有理有据,而且根据中国的实际情况,提出了有针对性的建议,目的是要让中国高能物理能够更好地起步。从历史的发展来看,他当时的反对意见是正确的,这应当是一个基本的结论。因此,后世在涉及杨振宁对待中国建造高能加速器的态度这一问题的评价上,要具体问题具体分析,不宜一概否定。
 
1972年,中国经济处于崩溃的边缘,动议建造大型加速器极不现实,而且当时高等教育几乎完全停滞,没有人才根本就不可能建成加速器,就是建成了也没有用。对于这一局面,杨振宁通过与中国科教界的交流,看得十分清楚。在杨振宁看来,中国当务之急是恢复并发展教育,培养更多的人才。他甚至在座谈会上就直言不讳地讲到:“由于文化大革命,教育中断了,空缺要弥补,各方面的人才都要培养……讨论这个问题比讨论十年后造大加速器重要得多。”尽管中国科学家对杨振宁直言不讳的意见感到很不舒服,但杨振宁说的话确实很在理,这对处于封闭状态中的中国科学家而言,无疑是一针清醒剂。
 
从1972年开始,杨振宁反对中国建造大型加速器的观点数十年来一直没有改变,他曾多次公开反对中国建设大型加速器。概而言之,杨振宁的反对意见根源于他的物理观念,落脚在中国国情与现实需要上。尽管后来中国政府决定建造高能加速器——北京正负电子对撞机,但杨振宁一以贯之的许多观点和建议也给了中国领导人和科技界以启发。比如,杨振宁一直强调中国还比较贫困,搞大型工程要特别注意节约资金;杨振宁非常强调要重视应用技术的发展,应用技术的发展是中国之急需;杨振宁突出强调人才培养的重视性,力主把人才培养放在首位;杨振宁还专门向领导人强调理论的重要性。杨振宁的这些观点、意见和建议,都在后来北京正负电子对撞机的建设和中国的科技发展战略中得到了体现。或许,这就是“异见”的价值和力量。
 
最后,本文以诺贝尔物理学奖得主、著名华裔科学家丁肇中评价杨振宁的一段话结束全文,这段话对杨振宁的概括十分精妙:“他的见识和睿智使他认识到,对许多国家来说,有实际应用的科学比起像高能物理那样的昂贵纯粹科学也许更为重要。”
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