作者 | 顧天麗 黃慶橋
摘 要
中國高能加速器建設計劃在20世紀70年代末重新提上日程。
高能加速器技術路線的確立,經歷了從轟擊固定靶質子加速器到正負電子對撞機的轉變,即從「八七工程」的下馬到北京正負電子對撞機方案的出台。
「八七工程」是基於中國已有的技術基礎和在最大範圍內聽取的海外專家的意見而做出的決定。因此,將「八七工程」稱作「洋躍進」並不妥當。
選擇正負電子對撞機方案反而是一次「冒險」的決定,因為對撞機剛剛興起不久,中國在改革開放之初還沒有人才和技術基礎。對撞機方案的選擇離不開李政道等海外物理學家的強烈建議與積極支持。
回顧這段歷史,對中國大科學裝置的建設具有啟發意義。
一 引 言
1977年11月,中共中央決定,發展高能物理事業,在北京十三陵建設高能物理實驗中心,史稱「八七工程」。
1981年1月下旬,「八七工程」因為國民經濟調整而下馬。
謝家麟曾提出:「應當說明,『八七工程』是在相信中國有10個大慶油田、經費不成問題的背景下提出的。在科學上並未經過慎重的論證。」([1],頁 102)
方守賢在談到「八七工程」時也表示:「這一方案仍未能擺脫『極左思潮』的影響,預算大大超過了國家實際的經濟能力。」([2],頁15)
謝家麟是「八七工程」加速器總設計師,方守賢是「八七工程」加速器的主任設計師,他們對「八七工程」的評價應該說是中肯的。
很多人由此認為,「八七工程」過於急功冒進,是一次「洋躍進」。
然而,曾任北京正負電子對撞機領導小組辦公室主任的柳懷祖卻不這麼認為,他在自己的回憶錄中說:「『八七工程』似乎與『洋躍進』沒啥關係。」([3],頁 107)
從上述爭論中我們可以看出,對於「八七工程」的評價差別很大。
人們很容易從後來北京正負電子對撞機的成功建設及其在高能物理領域獲得的巨大成果來倒推,認為「八七工程」是完全錯誤和失敗的。其實,這種認識是偏頗的。
那麼,我們應該怎樣看待和評價「八七工程」呢?進一步的問題是,改革開放之初,中國建造高能加速器的技術路線是如何提出、論證、修正並最終確定的?
目前,述及「八七工程」的文章已有不少。
例如,在丁兆君、胡化凱的《「七下八上」的中國高能加速器建設》一文中,系統梳理了「八七工程」的整個過程。王曉義、白欣在《北京正負電子對撞機方案的初步提出與確立》一文中,將「八七工程」作為北京正負電子對撞機建設的歷史背景進行了論述。
總的來說,已有研究已對「八七工程」的歷史過程進行了全面的梳理,而較少深入探討「八七工程」上馬背後的歷史原因及其對中國高能加速器技術路線選擇的影響。
本文試圖對這一重要問題展開深入探討。
二 「八七工程」的技術路線選擇
1. 「八七工程」技術路線選擇的歷史與現實基礎
要考察高能加速器技術路線的選擇原因,首先要分析的是,在「八七工程」上馬之前,我國已經設計或者建成了哪些粒子加速器?我國是否掌握了這些加速器的研製技術?這些已有的技術基礎是否對「八七工程」方案的選擇產生了一定的影響?
要討論以上問題,必須從我國粒子加速器的研製歷程談起,更進一步說,要從低能加速器的研製開始談起。
這裡筆者想說明一下,前人論及我國的加速器建設歷程,往往直接是從1956年高能加速器的起步開始的。其實,在此之前,中國已經開始了一批低能加速器的研製工作。
1951年1月,中科院近代物理所的實驗核物理組下成立了靜電加速器小組,由剛剛回國的粒子加速器研製的先驅之一趙忠堯擔任大組組長,並且同時負責靜電加速器的研製。
在趙忠堯和楊澄中的帶領下,利用趙忠堯從美國歷經千辛萬苦帶回來的加速器部件,在1955年和1958年分別建成了我國第一和第二台靜電加速器 V1 和 V2([4],頁43)。
在建造兩台靜電加速器的實踐過程中,完善了靜電加速器的物理設計、掌握了靜電加速器的製造技術、還在 V2 上順利完成了一項實驗,發現了一個 24Mg 的新能級([5],頁 380—385)。
1964 年,在謝家麟的帶領下,我國第一台30MeV的電子直線加速器研製成功。
與靜電加速器等不同的是,電子直線加速器代表著二戰以後「微波技術的最高水平和一些最尖端的科技,1955年才發表了全面描述這種加速器的論文」,而且,這是一台「可向高能發展的加速器」([1],頁68)。
這台電子直線加速器在建成之後迅速被投入國防使用。而由國內自製成功的大功率速調管「後來移交四機部4404廠生產,它生產的管子可提供中國科學院高能物理研究所建造正負電子對撞機之用」([1],頁 82)。
這些加速器雖然都是低能加速器,但是,正如張文裕先生所說:
從建國到六十年代,我國先後建成了高壓加速器、靜電加速器、感應加速器、電子直線加速器、回旋加速器等等。這些加速器都是低能加速器,但通過這些加速器的建造,為高能加速器的建造,培養和儲備了人材,同時在技術方面也奠定了必要的基礎。([6],頁 2)
我國高能加速器的建造是在蘇聯的幫助下起步的。
1955年4月27日,中蘇簽訂《關於為國民經濟發展服務需要利用原子能的協定》。按照協定,蘇聯向我國提供了一台磁鐵直徑1.2M米的回旋加速器([1],頁 69)。
1956年,中國加入了由蘇聯成立的聯合原子能研究所,也就是之前的杜布納原子核研究所。
加入杜布納之後,中國才真正開始了高能加速器的設計。
在杜布納研究所期間,我國先後完成了三台高能加速器的物理設計:1958年,國內設計了一台能量為2.2GeV、周長為200m的電子同步加速器。
可以說,「這是一個既先進又符合國情的方案」([2],頁 12)。可惜在「大躍進」的形勢下,這個方案因「保守」「落後」而擱置。
之後在「趕英超美」的極左思潮下湊合設計出的 12GeV 的方案在1959年回國報告時,當場就被錢三強否定了([3],頁 38)。
同樣是在1959年,杜布納研究所研製成功了世界上第一台中能強流等時性回旋加速器([2],頁3)。
當時,在杜布納工作的王淦昌、朱洪元等人建議國內也建一台比較適合國情的 420MeV中能強流回旋加速器。
聶榮臻同志批准了這個建議後,由原子能所副所長力一帶隊到杜布納進行初步方案設計([3],頁 39)。
1960年底,中蘇關係惡化,設計組在完成初步設計後,草草收場([2],頁 13)。
後來經過反覆論證,認為該加速器的建造對物理工作的意義並不大,加之三年自然災害的影響,這項代號為「205工程」的加速器項目下馬([3],頁 39)。
1965年,中蘇關係徹底破裂,中國失去了與外界溝通和學習的機會。加之十年「文革」浩劫接踵而至,當時那批留過蘇的加速器研製人員「大多被當作『修正主義苗子』,根本談不上做什麼研究工作」([2],頁 14),加速器相關工作只能停滯不前。
反觀20世紀60年代後國際上粒子加速器的發展,對撞機可以說是加速器領域裡的「後起之秀」。
在1960年義大利科學家發現了對撞機的原理之後,在各國如同雨後春筍一般地發展了起來:1962年第一台正負電子對撞機在義大利誕生,緊接著美國和蘇聯都在1963年建成了對撞機。
20世紀60年代末—70年代初,美、蘇、德、意、法以及歐洲核子中心都已經建成了各自的對撞機,除了歐洲核子中心的一台是質子對撞機,其餘的都是電子對撞機。
綜上所述,「八七工程」技術路線的選擇有其現實基礎。
一方面,當時國內已經掌握的加速器建造技術,不管是高能級的還是低能級的,不論是電子的還是質子的,都屬於轟擊固定靶的加速器。
在建造這一大類加速器上,國內已經積累了一定的技術與人才基礎。
另一方面,由於種種歷史原因,在對撞機這種新型加速器出現的時候,我們未能及時學習和掌握它的研製技術,在這方面的研究是一片空白。
2.「八七工程」技術路線選擇與海外專家意見
由上文可知,「八七工程」仍然選擇建造轟擊固定靶的加速器應該說是一個保守的選擇。
但是,「八七工程」為什麼被認為是「洋躍進」呢?這更多是因為它最終定下了一個過高的能級指標。那麼這個能級指標是如何定下來的呢?
應從「八七工程」上馬的歷史過程中尋求上述問題的答案。
「八七工程」方案確定的歷史過程,已有學者進行詳細研究 [7, 8],本文不與贅述。
「四人幫」倒台之後,之前被迫中斷的「753工程」重新上馬。
「1977年3月15—28日在友誼賓館北工字樓開了『高能加速器方案論證會』和『基本粒子理論座談會』。這次會議決定,首先在1982年建成一台 1GeV 快脈衝加速器,然後在1985年建成一台 40GeV 常規質子同步加速器。」([3],頁 68)
1977年10月,新成立的國家科委以一號文件《關於加快建設高能物理實驗中心的請示報告》上報中央,把原定1982年建成 1GeV 快脈衝加速器,改成了 30GeV 慢脈衝強流質子環形加速器;同時將「1985年建成一台 40GeV 常規質子同步加速器」改成「1987年底建成一台能量為 400GeV 的質子環形加速器」。……1978年3月高能所提出將第一階段 30GeV 質子同步加速器的能量指標提高到 50GeV。另外提出,在較快發展超導技術的前提下,原定方案第二步建造的 400GeV 加速器能量可能躍升為 1.2TeV。([3],頁 40)
由上文可以看出,在3月份的論證會結束之後,高能加速器方案在能級上整整提升了兩個數量級。
為什麼在不到一年的時間裡,加速器方案有了如此大的變動?這其實與海外加速器專家的意見有很大的關係。
因為當時國內沒有建造高能加速器的實際經驗,所以決定,「借鑑外國經驗,以中國科學院名義邀請國外專家來訪,聽取意見」([9],頁 406)。
因而,在這次論證會結束後的大半年時間裡,楊振寧、鄧昌黎、阿達姆斯、朔佩爾等海外高能物理學家或者加速器專家先後受邀來華,就中國建造高能加速器的有關問題發表了意見。
除了楊振寧表示不贊成花大價錢造一個和當時美國差不多的大加速器外,其餘專家從加速器的物理意義考慮,都提出只有建成千億電子伏的加速器才能做出有意義的工作。
在預製研究方面,鄧昌黎、阿達姆斯和朔佩爾都反對搞 1GeV 的質子加速器 ([9],頁 420—427)。
在最終建成的加速器的能級方面,鄧昌黎明確主張從 30GeV 直接提到1000GeV,希望「國內將來能建造世界上最大的加速器」,而且認為兩者在技術上相差不大,只是在投資上會多一些([9],頁424)。
朔佩爾也明確地表示:「中國如果造質子加速器的話,能量最起碼應當是2000億電子伏(200GeV) 以上,如果能量比這低,就沒什麼意思。」([9],頁 426)
此外,據柳懷祖的回憶,在「八七工程」開工前夕,「丁肇中先生和西歐核子中心電子所所長阿達姆斯等人來電、來信,建議應當提高能量,否則建設意義不大」([3],頁 89)。
朔佩爾是當時西德電子同步加速器研究中心(DESY)的主任,阿達姆斯是當時歐洲核子研究中心(CERN)的總主任,丁肇中和鄧昌黎也是著名的華裔高能物理學家,他們的建議顯然是非常有分量的。
綜上所述,「八七工程」技術路線的確立,一方面是基於國內已有的加速器技術基礎,另一方面,我們在最大範圍內聽取了海外相關科學家的意見。
換句話說,「八七工程」在當時的歷史條件下,是在最大程度下進行了合理論證的。
所以,「八七工程」的上馬並不是一次所謂的「洋躍進」,它是中國在決定要建高能加速器的語境下、在已有的基礎與條件下做出的選擇。
三 「八七」工程的下馬及爭論
1981年1月下旬,國家計委決定「八七工程」下馬。
鄧小平一直是這項工程的強有力的支持者,下馬也只有他能夠決定。「顯然有著比較複雜的原因,才促使小平同志下這個決心。」([3],頁 107)
1. 「八七工程」下馬的根本原因
十年動亂對國民經濟造成了極大的破壞,雖然經過了兩年多的恢復與發展,經濟情況有了很大的好轉,但是比例失調的狀況還沒有根本上的改變。
1979年4月,中央和國務院決定,集中幾年時間搞好國民經濟的調整、改革、整頓、提高 ([10],頁 9)。
在這樣的方針下,國家的基本建設都要緊縮。「八七工程」最初的總預算接近10個億,後來經過調整和壓縮也需要7.5億,而在當時3000萬以上的項目已經是大型項目了。
因為投資過大,「八七工程」的「第一期工程設計任務書」多次申報計委都不批准([3],頁 108)。
由此可見,「八七工程」下馬的根本原因還是在經濟問題上。
正是因為存在著這樣的根本問題,所以其實從方案論證開始,「八七工程」就面臨著來自各方面的反對的聲音,首先是在政界。
時任國務院總理的趙紫陽曾說:「從我國的情況出發,科技界(包括科學院系統)應該把更多的人力、物力、 財力集中到技術開發和產品研究上來,而不應該在基礎方面花很多力量。」([11], 頁 597)
作為一項基礎研究,趙紫陽一直對高能加速器的研製持反對態度。「在1979年5月下旬的第五屆人大會議、政協會議上,一些人大代表、政協委員對高能加速器的建設也提出了一些反對意見。」([3],頁 109)
2.「八七工程」下馬的直接原因
在科學界,爭議同樣存在。
其實當時李政道、楊振寧等人,都不贊成「八七工程」選擇的技術路線上馬,只是他們對當時中國科學的發展模式持有不同的觀點。
楊振寧是不僅反對「八七工程」的上馬,而且反對在當時的條件下的中國花大量的人力物力財力去建造一台高能加速器。他的觀點主要有兩個:
第一,大加速器對中國的四個現代化而言,意義不大。
「大加速器30年內對農業的影響很小,對工業和國防的影響也不太大。……日本在大加速器方面並沒有作出重要貢獻,仍不失為主要的工業國之一。……21世紀的霸權主義將具有極端侵略性,到本世紀末,中國如果在國防上不能保衛自己,即使在高能物理上很先進,也沒有一點用處。」([3],頁 108)
第二,建器成功之後,中國還存在很大的人才缺口問題。
「要有足夠的實驗物理工作者來利用這個大加速器」並且要作出「第一流和第二流的實驗」,這件事對於當時的中國來說是很難的。以美國的費米實驗室的規模為例,在那裡「有有博士學位又有五年以上研究經驗的人,還有幾十個學習的人經常到那裡做實驗, 總共有三四百人,其中有50人像莫瑋那樣的水平」。「我估計中國十年內能訓練出兩個像莫瑋那樣的人,就算很好了。」([3],頁 108)
這兩點意見是在1978年8月鄧小平接見時,楊振寧提出的,之後在很多場合都表達過。
李政道從20世紀70年代開始,一直在不遺餘力地支持和幫助中國高能物理事業的發展,但是,李政道並不贊成「八七工程」選定的技術路線。
1977年12月,李政道、袁家騮和吳健雄在聽說了國內選擇的加速器方案之後,聯名給當時的高能所所長張文裕寫了一封信。
在信中寫道「如果要問我們的建議,那我們傾向於建造正負電子對撞機」。並且「詳細闡述了建造正負電子對撞機的優點,可以做的前沿物理研究,以及同步輻射的應用」([12],頁 31—32)。
因為「八七工程」剛剛獲得批准,所以楊振寧、李政道等人的意見,在當時並未能被中國政府採納。
國內最終決定下馬「八七工程」,一方面如上文所說, 是受到客觀經濟條件的制約;另一方面,聶華桐等14位美籍華裔科學家的聯名信,是鄧小平改變態度的直接原因。
1981年1月10日,由聶華桐牽頭,14位美籍華人科學家給鄧小平寫信,提出了「八七工程」的種種弊端。
一方面,就加速器本身來說,「建造50GeV 質子同步加速器耗資大,技術水平只相當於國際上50年代末的水平,沒有明確的物理目標,做出有意義的研究結果的可能性十分渺茫」;另一方面,他們還直接指出,「八七工程」這個項目「嚴重影響政府在科技上的提倡和推行,經濟上以至政治上實有弊無利」([3],頁 111)。
這封信引起了鄧小平的高度重視,他在信上批示:「這個問題值得重視,我過去是積極分子,看來需要重新考慮,請方毅同志召集一個專家會議進行論證。」([13],頁 704)
1981年1月下旬,國家計委決定停止十三陵「高能物理實驗中心」的籌建工作。1月29日的中央書記處會議決定,原則上同意玉泉路加速器不下馬([3], 頁 112)。
1981年8月4日,國家科委和科學院商定,高能玉泉路工程由科委移交科學院負責,並經中央領導批准([3],頁 122)。
3.「八七工程」下馬之後的複雜局面
下馬之後,一方面要進行全面的交接工作。交接內容繁雜而且需要多次協商,進度緩慢。
當時科學院計劃局局長谷羽覺得交接工作再折騰下去會誤事,就囑咐負責此事的白偉民:「不要再拖了,先接過來,有問題再說。」後來白偉民有事,交接工作就交給柳懷祖了。
因為資料都在科委那邊,所以柳懷祖請科委「八七工程」指揮部的同志先擬一份交接紀要,經領導批准後,就按這個「交接工作紀要」開 始具體地交接工作。直到1982年年底,交接工作才基本完成。([3],頁 123—124)
另一方面,更重要的是,中國面臨著加速器方案的重新論證問題。
從1980年年底開始,高能所內部的相關研究人員就加速器方案的調整展開了討論,大家的分歧依舊很大。當時圍繞著的問題還是之前的老問題([1],頁106)。
考慮到中國只剩下9000萬元的研製經費,加之尊重實驗物理學家的意見,所里決定建一台能量較低的質子同步加速器。
「首選是弱流慢引出、能量為 5GeV 的質子同步加速器,第二選擇是能量為 2GeV 的快循環的增強器。」([1],頁 107)
從上述方案的討論和選擇中我們可以看出,當時相關研究人員的思路還是相對局限的,如果這樣做下去,難以找到有價值的研究領域,相當於花9000萬元進行一次加速器「練兵」,這還是有些可惜的。
換句話說,當時真的處於「進退兩難」的尷尬境地:一方面,客觀條件制約我們建不了「大高能」;另一方面,建成一台「小高能」則幾乎實現不了任何有價值的研究工作。
四 李政道與正負電子對撞機方案的出台
作為著名的美籍華裔物理學家,李政道對於我國的高能加速器建設及其技術路線的選擇,一直有獨到的見解。
上文中也提到過,在1977年年底,李政道等就寫信表達了他們對於國內高能加速器方案選擇的意見——建一台正負電子對撞機。
其實在此之前,李政道就提出過這樣的建議。
1976年9月,潘諾夫斯基受邀來華講學,在出發之前,他就與李政道討論過中國高能物理起步的加速器技術路線的選擇,他們的意見就是建一台幾億電子伏的正負電子對撞機。
李政道還托潘諾夫斯基帶去了大量的正負電子對撞機和同步輻射的資料給高能所([12],頁 31)。
1977年2月李政道第三次回國,從科學院得知「中國已經有了建造高能質子加速器的初步方案,並開始了預製研究工程」([12],頁31)。
李政道並不贊同這個方案,但是他覺得,「方案應由中國科學家和中國政府決定, 他不應說三道四,所以沒有對『753』工程表態」,雖然他「仍然傾向建議建造正負電子對撞機」([12],頁 31)。
由上可見,李政道等海外高能物理學家從始至終都是建議建造一台正負電子對撞機。那麼,為什麼建議建造對撞機呢?
這一點在1977年年底給張文裕的信中寫的非常清楚:
轟擊固定靶的質子加速器和正負電子對撞機的性能不同。建造轟擊固定靶的質子加速器,能量就要越高越好,經費自然也就會很高。可是正負電子對撞加速器,每一個能量都有它的個性,高能的電子對撞加速器很難做低能量的實驗。……能量較低的正負電子對撞加速器,譬如40億電子伏的正負電子對撞機也有它獨特的價值,可以做很好的基礎研究和同步輻射的應用研究工作,並且比較適合當時中國的經濟能力。([12],頁 32)
對撞機的工作原理是使兩束高速粒子流相撞,這樣產生的能量要比一束高速粒子打在靜止靶上產生的能量要多,加之對撞機的能區不能向下覆蓋,所以漸漸成為高能加速器的主流。
但是,對撞機作為一種新型的加速器,在技術上要複雜得多,尤其是計算機、自動控制、超高真空這些在1970年之後才有了高度發展得新技術([3],頁133)。
而且當時國內在對撞機建造領域毫無經驗,根本談不上掌握相關新技術,所以國內不敢貿然選擇對撞機方案。
1. 李政道推動對撞機方案的海外論證
在國內進退兩難之際,得知消息的李政道在1981年1月14、19和23日連續打了三個越洋電話。
因為當時中美高能合作剛剛開展,而且按計劃要在1981年6月在北京開中美高能物理聯合委員會第三次會議。所以李政道提出國內應該「正式向美方及各有關實驗室通報,建議派人去美通報並商量以後的合作內容」 ([3],頁 124)。
1981年3月16日,朱洪元、謝家麟和當時正在美國訪問的葉銘漢一起,在費米國家實驗室舉行了通報中國高能調整方案的非正式會議。
在這次會議上,潘諾夫斯基提出建造一台2×2.2GeV 正負電子對撞機的方案。
他強調,這樣一台對撞機「對粲物理研究有前沿意義,還可以加裝同步輻射裝置,做一些對促進國民經濟發展有近期效益的研究工作」。在造價上也不是很高,「3000萬美元,摺合人民幣大約9000萬元」([3],頁 126)。
經過討論,參會者大多同意這個方案。
謝家麟與朱洪元對潘諾夫斯基的建議進行了非常詳細慎重的研究,認為「這是我國在當時高能經費收縮的條件下,仍能在高能物理方面迎頭趕上世界先進科研行列的極好方案……值得認真對待」([1],頁 108)。
朱洪元還與當時在美訪問的粒子物理學家周光召通過電話交換了意見,並得到了他的支持([7],頁 481)。
在3月10日,以嚴武光為首的15位在史丹福直線加速器中心的中國訪問學者就提交了一份「建議建造一台質心質量為 6GeV 的正負電子對撞機」的書面報告。
嚴武光等人的提議是在李政道的介紹下,在潘諾夫斯基委託加速器專家格哈德(Fischer Gerhard)負責對中國建造正負電子對撞機的可行性進行研究的基礎上提出的([14],頁 67—69)。
據大致統計,謝家麟與朱洪元在那次非正式會議之後,同200多位當時在美工作、進修或是學習的相關研究人員進行了討論,大部分人基本贊同 2×2.2GeV 正負電子對撞機方案([3],頁 126)。
也有個別美國科學家和美籍華人學者私下對此方案表示了不同意見,但是他們都認為 4.4GeV 正負電子對撞機是個好方案 ([7],頁 481)。
2. 國內的討論
在謝家麟他們一行人回國後,1981年5月4—7日,「高能物理玉泉路研究基地調整方案論證會」由科學院物理數學部和「八七工程」指揮部在香山別墅聯合召開,同時也告知了李政道。
全國14個單位的60多位國內原子物理方面的專家,包括王淦昌等11位學部委員。這方面的專家幾乎都到了([3],頁 127)。
會上,謝家麟彙報了正負電子對撞機方案,高能所也提出了 5GeV 質子同步加速器的預備方案。
經過論證,大家基本都傾向於第一個方案,同時,也都贊成把原來為「八七工程」預製的10MeV 直線加速器,擴展為 35MeV 直線加速器,使其成為一個獨立的實驗裝置,開展核技術應用研究([3],頁 127)。
朱謝二人又於1981年6月24—26日向中科院數理學部第二次常委會做了方案彙報,會議「基本同意以兩年時間,350萬人民幣進行預製研究」([1],頁 109)。
此後,在豐臺進行了預製方案討論會,在承德召開的高能物理學會也以此為重點進行了討論。
經過這些彙報、論證和討論,由於對撞機技術路線的明顯優越性,國內輿論逐漸向有利於對撞機的方向發展。
3. 李政道與對撞機的最終定案
然而,建造一台對撞機,對中國而言還有很大的困難和阻力。
1981年9月在中科院數理學部召開的「豐臺會議」上,在肯定了對撞機的建設意義的同時,提出了兩個問題:第一,如果技術不過關,對撞機的亮度達不到設計指標怎麼辦?第二,如果工程進度不理想,建成時預留的「物理窗口」已經關閉了怎麼辦?
而且,在之前的香山會議上決定要建成的 35MeV 直線加速器就需要2300多萬的經費,這樣留給正負電子對撞機的經費只有6500萬左右了([7],頁 482—483)。
所以,在這些問題的基礎上,10月9日,科學院主席團會議做出了保守的決定:方案還是質子,對撞機等國民經濟好轉再談([3],頁 129)。
按照原本的安排,鄧照明(時任中科院二局副局長)、朱洪元和謝家麟三人於10月10日赴美深化對撞機設計,但是,在他們出發之前聽到的卻是9日確定的方案([1],頁 112)。
謝家麟三人一到美國,馬上就和李政道會面並且轉達了國內的決定。
李政道立即向他們三位表示:「剛剛確定的方案不能輕易變動,如果這樣變動,中美會議怎麼開法?我作為中美合作的聯絡人怎麼工作?更重要的是,對撞機的方案是經過慎重選擇的,是正確的,不能隨意變動。」([12],頁 40)
李政道極力說服鄧照明與國內通電話。鄧照明給盧嘉錫院長打了一個多小時的國際長途,轉達了李政道對對撞機方案的強烈意見。
最終,盧嘉錫院長同意暫時不提質子加速器方案的事情,先就正負電子對撞機方案的具體細節進行學術性討論([14],頁 484)。
此後,中美高能物理聯合委員會在費米實驗室再次舉行了非正式的會談。鄧照明向美方表達了中國建造對撞機的決心,確定了一些預製項目,提出了和各大實驗室下一步的合作目標,為第三次中美高能物理合作會議做好準備([3],頁 129)。
在鄧照明等人回國之後,從11月2日起,高能所在全所範圍內發起了一次為期一周的大討論,是關於發展高能的方針、辦所方向和如何調整加速器方案的。
在這次討論中,謝家麟以自己建電子直線加速器的成功經驗和對對撞機方案的精確論證做了大量的說服工作,從而統一了高能所人員對高能加速器技術路線的認識([7],頁 484)。
1981年12月15日,李政道回國。19日科學院領導會見李政道時,之前提交的《關於調整高能物理實驗裝備——高能加速器的請示報告》經中央同意後還在計委處研究,得知消息的李政道十分著急。
在19 日下午的會談中,李政道提出了幾個問題。
其一,高能加速器建設和中美高能物理合作的推進有著密切聯繫:「如果中國政府想要繼續中美兩國的高能物理合作,就要儘快拿出個方案,否則,就等於宣布中斷兩國政府的合作協議。」
其二,關於對撞機方案的合理性:「參加討論的中國和美國的高能物理學家,大多數都認為,採取現在的建造正負電子對撞機的方案是合理的,可行的。」
其三,關於面臨的最大難題——快電子學問題,李政道表示:「高能物理所已經具有了較好的技術和物質基礎,如果繼續執行中美高能物理合作協議,美國對我友好的科學家再給以大力支持,經過我們努力,困難是完全可以克服的。」([15],頁 421)
1981年12月21日,李政道和錢三強單獨敘談,介紹了他對中國發展高能物理的計劃,並向錢三強提交了一份「高能計劃意見書」。
因為張文裕先生當時年事已高,所以也提出了希望今後的中美高能物理合作協議能由錢三強帶隊的建議([9],頁 554)。
李政道表達出的強烈意見引起了中科院領導的高度重視。
12月22日,李昌和錢三強給中央寫了一份緊急報告,轉達了李政道在19日會談中提出的三點的意見, 明確指出了高能加速器工程與中美高能物理合作的至關重要的聯繫([3],頁 131)。
鄧小平當天就批示:「這項工程已進行到這個程度,不宜中斷,他們所提方針,比較切實可行,我贊成加以批准,不再猶豫。」([13],頁792)
胡耀邦批示:「我贊成小平同志批示。」姚依林批示:「已告計委按小平同志批語辦。」([3],頁 131)
25日中午,鄧小平會見李政道,在會見之前,鄧小平對李昌說:「要堅持,下決心,不要再猶豫了。」
在談到工程進度和經費的時候,對姚依林說:「五年為期,經費要放寬一些,不要再猶豫不決了,這個益處是很大的。」([13],頁792)
正是因為鄧小平的三個「不再猶豫」的指示,定下了北京正負電子對撞機建設的乾坤。
由此可見,為了中國高能加速器技術路線的確定,為了中美高能物理合作「不斷線」,為了中國高能物理事業的發展,在國內對對撞機方案知之甚少的情況下,李政道不遺餘力地幫助進行方案設計,不厭其煩地幫助方案論證。
在我們猶豫不決、進退兩難的時候,他幾度親自出馬,以嚴謹的論證說服了國內的高能物理研究者,以長遠的考量得到了最高領導人的支持。
從一定的層面可以說,沒有李政道,就沒有正負電子對撞機方案的成功出台。
五 結 語
考察改革開放之初的高能加速器技術路線選擇的這段歷史,可以發現,「八七工程」的上馬、下馬和正負電子對撞機方案的出台,每一個階段的決策,都是基於對當時社會歷史條件的認知的。
「八七工程」的上馬正趕上中國門戶開放之初,是在當時國內已有的加速器建造技術與人才基礎、最大範圍內徵求海外加速器專家的意見的基礎之上,做出的一個合乎邏輯的決定,將其稱作「洋躍進」並不妥當。
但是,由於對國家經濟發展的估計過於樂觀,經費問題成為「八七工程」的最大「攔路虎」,加之又有一批海外科學家提出了不同意見,「八七工程」的下馬成為定局。
現在看來,選擇正負電子對撞機的技術路線反而可以說是一次「冒險」的決定。
由於種種歷史原因,當對撞機逐漸成為加速器建造的主流時,中國在對撞機領域的研究是一片空白,更談不上有建造對撞機的人才。
這是我國當時不敢選擇這一技術路線的關鍵原因。
正是李政道等海外高能物理學家為了我國高能物理事業的發展、為了中美高能物理合作的深入開展,不遺餘力地幫助國內進行方案設計與論證、為國內提供培訓和訪學的機會、乃至於協助國內採購關鍵設備,才保住了正負電子對撞機方案。
因此,在一定意義上說,沒有李政道等人的努力,就不會有後來北京正負電子對撞機的成功建設。
由此可見,高能加速器大科學工程的建設是是對外開放的產物,科學研究也不可能在「萬事具備」的條件下進行的。
正如中國高能加速器技術路線的最終確立一樣,看上去風險極大,但是,因為聽取了各方意見特別是海外華人科學家的建議,在改革開放和中美開展高能物理合作的時代背景下,加上我國科技界發揚「獨立自主、自力更生」的科研精神,從而合理地評估、應對、轉化了風險,最終使得北京正負電子對撞機得以成功建設。
這對新時代我國大科學工程的建設,無疑是有啟發意義的。
顧天麗,1995 年生,江蘇南通人,上海交通大學科學史與科學文化研究院碩士生。
黃慶橋,理學博士,上海交通大學科學史與科學文化研究院副教授。
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本文原刊於《科學文化評論》2019年第16卷第4期。經《科學文化評論》授權刊發。
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