最近，数学家丘成桐和物理学家杨振宁，就中国是否应该建造高能对撞机，发表了针锋相对的意见，引起公众的兴趣。^[1]他们的分歧，牵涉到一系列与科技决策有关的重大问题，值得严肃讨论。

本文将参照美国上世纪90年代初围绕超导超级对撞机（SSC）的辩论，以及作为其背景的美国高能物理及其政策环境的历史演变，就丘-杨间的核心分歧发表几点看法，以求教于两位学者和关心此事的公众。

九十年代初，我与高能物理史家Sam Schweber 一起，对当时粒子物理正在经历的变化产生了兴趣。一开始，我主要从粒子物理的理论发展来探讨其概念基础的深刻变化。而Sam则有意进一步讨论这一内生变化与外部环境变动之间的互动关系。后者主要指美国科技政策的演变，包括国际国内环境和政策主导思想的变化。

作者：曹天予教授

经过两年多的调查研究，包括对三十余位粒子物理领军学者的访谈，我们的看法基本成熟，即粒子物理正在经历深刻的转型。^[2]1992年夏天，我们向物理学家Victor Weisskopf 提议，由他出面，在American Academy of Arts and Sciences 召开一次20余人的小型专题讨论会，就此看法展开讨论。

讨论会筹备之初，正值SSC上马下马辩论渐臻白热化。到正式开会那天（1993年11月6日），SSC败局甫定，但以Steven Weinberg为代表的支持方, 与以Leo Kadanoff 和Ken Wilson 为代表的反对方，仍然就各自立场的基本理念进行了激烈的辩论。

这一辩论的主要内容和各方立场，实际上是美国高能物理学界60年代大辩论的翻版。差别只在于30年后形势已转为对支持方大为不利。当前引起中国公众关注的丘-杨二位美籍华裔学者的分歧，可以视为同类辩论的微缩版。因此，美国60年代和90年代辩论中提出的种种说法，也许对当前国内围绕丘-杨分歧展开的讨论有点参考价值。^[3]

从60年代到90年代，美国学界、公众和政府，对是否支持建造极其昂贵的高能（加速器）对撞机，有四条普遍认同的标准：科学价值、应用价值、社会价值和（资源-人才）代价。分歧主要集中在如何判断高能对撞机可能为社会提供的价值。

粒子物理兴起之初，即从二战结束到50年代末，主要任务是理解核力。由于以下几个原因，耗费巨资的高能加速器，得到政府无保留的支持。

首先，粒子物理作为核物理的延伸，有原子弹在二战中作用的背景，又在苏美对峙的冷战语境中，被认为对国家安全（应用价值）和国际威望（社会价值）至关重要。

其次，大批在战时与军方合作密切的物理学家，战后进入了政府高层咨询-决策机构，成为高能物理在政府中强有力的代理人。

最后，科技政策的主导思想，是以战时负责军事研发的Vannevar Bush为代表的对还原论的崇拜：即认为，基础科学的发展，会自动地带来技术、工业、经济的繁荣和社会福利；而粒子物理则是一切基础科学的基础，应该得到政府无条件的支持。

粒子物理的独尊地位，到60年代初就受到严重的挑战。1963年，橡树岭国家实验室主任Alvin Weinberg发表文章指出，基础科学必须对邻近学科有用或有相关性才值得支持；但高能物理对邻近学科（核物理）的贡献极为有限，远远不如分子生物学对其邻近学科（如医学）的贡献；而其对技术和福利的贡献则几乎为零。

杨振宁亲历60年代的大辩论，当然知道那时的学者、公众和政府都已明白，粒子物理不但不可能自动地带来技术、产业和经济的进步，就连原子物理、核物理所具有的在原子能、核弹方面的那些应用价值，也一点都没有。这就是为什么美国政府，从1967年起就开始削减对粒子物理的支持。

当时的一些学者，如Hans Bethe，Julian Schwinger 和Victor Weisskopf等，为粒子物理辩护时所诉诸的，主要是“物理前沿”、"对自然的基本理解"、"发现自然规律"、"提供统一的世界图像"等还原论理据。

由于历史原因，这些理据，对于长期受还原论思想浸润的粒子物理学家、政府官员和一般公众，具有不容低估的说服力。直到今天，丘成桐为对撞机游说时所依赖的，主要也还是这些还原论的理据。

但是，这些理据，由于Philip Anderson1972年在《科学》杂志上发表的一篇文章，^[4]在物理学界的影响力迅速衰退。

Anderson的基本思想是：每一领域内的基础研究，是理解该领域现象的必要条件，必须支持。但不同领域间的还原，由于尺度不同和复杂性的牵扯，不可能导致（复杂领域从简单领域出发的）重构。

因此，粒子物理尽管在还原论的意义上是最基础的领域，对其它领域的研究却不可能提供什么帮助，因而不应该享有任何特权。

当时的这些辩论，并没有影响粒子物理自身的发展。其最大成就，就是从60年代到80年代逐步确立起来的标准模型。吊诡的是，这一粒子物理史上最伟大的成就，却把粒子物理带入了最深刻的危机。

首先，成功推高了期望。如果使用还原论的方法，通过引入恰当的对称性，可以得到弱电统一理论；那么进一步引入更大的对称群，理应导致更为成功的统一理论的发现。但实际上，统一弱电理论和（处理超强相互作用的）色动力学的种种努力，统归失败，更不必提统一所有自然规律的理论了（Theory of Everything）。

于是，粒子物理学家面临的形势是：在标准模型范围内，一切都对，因此已经没有什么开创性的工作可以做了； 而一旦超出标准模型，则什么都错，即除了数学玄思以外，也无从做起。期望的落空导致对（还原论）方法的怀疑。后者更因粒子物理的内部发展而强化。

我这里指的主要是对称破缺、重整化群、脱耦定理和有效场论。脱耦定理和有效场论的兴起，有力地支持了Anderson的涌现论立场：即就自然规律而言，物理世界是个由大体上相互独立的层次构成的等级结构。