第3版()
专栏：
为什么要研究高能物理和建造高能加速器
国家科委副主任 赵东宛
高能物理已经列为我国科学发展规划的八个重点项目之一。对此，国内外都很注目。特别是对于什么是高能物理，为什么要研究高能物理，以及在国民经济调整中，高能建设将采取什么方针等问题，尤为大家关心。因此，想就这几个问题讲一些意见。
（一）
高能物理和原子物理、原子核物理都是研究物质微观构造和它们之间相互作用的科学。但研究的对象不同：原子科学研究的是原子；原子核科学研究的是原子核；高能物理研究的是基本粒子，因此也叫基本粒子物理。
人类对物质微观结构的探讨开始很早。我国在西周初期就有人提出，世间万物都是由金、木、水、火、土五种东西构成的。古希腊的哲学家德谟克利特也提出，原子是构成物质的最小单元。这种朴素唯物主义的认识一直延续到十九世纪才形成化学上关于原子的观念。但大家都认为原子是不可分的。直到一八九七年发现电子和一九一○年阿尔法粒子的散射实验，才证明了原子是由电子和原子核组成的，从而产生了一门新的科学——原子物理。这是人类认识物质微观结构的第一个层次。
人类研究物质微观结构的第二个层次，是从十九世纪后期、二十世纪初期开始的。一九一九年，通过观察质子的实验，第一次发现原子核可以人工蜕变和发射质子。接着，于一九三二年又发现了中子。这就使人类进一步认识到，原子核也是可以分的，可以分为质子和中子，从而产生了另一门新的科学——原子核物理。
人类研究物质微观结构的第三个层次是高能物理学即基本粒子物理学的任务。基本粒子是对质子、中子、电子、光子、中微子等许许多多新粒子的统称。“基本”两字的含义是指这些粒子已经是构成物质的基本单元或最小单元了，不可能再分了。这种形而上学的观点曾经统治物理学界达三十多年之久。到目前为止，已经发现的基本粒子有二、三百种。高能物理要研究的主要问题之一，就是这些基本粒子是由什么更基本的成份构成的。这一研究开始于二十世纪五十年代。当时，用高能电子轰击质子，发现质子带的电荷是分布在一个很小很小的球体上的。一九六八年，人们又用更高能量的电子轰击质子，进一步发现质子内的电荷是一颗一颗地分布的。这就显示了质子内部还有更小的单位。关于基本粒子内部结构的理论研究，目前已经提出了层子模型和夸克模型。这些理论认为，基本粒子中的强子，如质子、中子等，是由多种更基本的成份，即多种不同的层子或不同的夸克以及它们的反物质所组成的。但至今还没有从实验上找到层子和夸克。因此，各国科学家都在日夜工作，以求做出突破性的成就。
高能物理要研究的另一个重要问题是，基本粒子的构成成份之间是怎样相互作用的，即是怎样的力量把它们联系在一起的，是怎样运动和转化的？关于相互作用，通过许多实验和理论研究，人们已经认识到在高能物理研究范围内，主要起作用的是强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用三种相互作用（注）。到目前为止，理论上对弱相互作用和电磁相互作用的关系已经有了新的认识，从实验上证实它们可以统一起来，已经是一个可以预见的目标。而且，把强相互作用和这两种相互作用统一起来的研究，也已经提到高能物理研究的日程上来了。
总之，高能物理研究的对象是比原子、原子核更基本的粒子。它研究的主要问题是基本粒子的内部结构和它们之间的相互作用，并探索更新的现象。目前，高能物理的研究进展很迅速，可以预期会出现一个新的飞跃。
为了研究基本粒子，就必须把基本粒子打开。为此，就需要很高的能量。一般来说，打开一个原子要十个电子伏特能量，打开一个原子核要八百万电子伏特能量或者更高一些，而打开一个基本粒子，则需要几十亿、几千亿、甚至几万亿电子伏特的能量。因此，必须用一种专门设备——高能加速器来实现。高能加速器是利用一定形态的电磁场，生产很高很高能量的带电粒子“炮弹”，去打开基本粒子的一种装置。它是进行高能物理研究必不可少的重要实验设备。
高能加速器的种类很多：以加速的粒子种类分，有质子加速器和电子加速器；以加速器的外形分，有直线加速器和环形加速器；以聚焦方式分，有强聚焦加速器和弱聚焦加速器。我国要建造的五百亿电子伏特加速器是一台强聚焦质子同步环形加速器。严格地说，它是由三台不同类型的加速器串联组成的：首先由一台高压倍加器（也叫预注入器）把质子束加速到七十五万电子伏特，再由一台直线加速器加速到二百兆电子伏特，随后入射到一台环形加速器中，继续加速到五百亿电子伏特。
当前，世界上许多国家都在竞相建造不同类型的高能加速器。由此可见，高能物理研究已经成为世界上许多国家互相竞争的一个重要领域。
（二）
为什么世界上许多国家在高能领域里的角逐如此激烈呢？特别是我们中国，为什么也要下决心研究高能物理、建造高能加速器呢？这是因为：
第一，发展高能物理研究，是党中央二十多年来一贯的方针和决策。
毛主席早就讲过，物质结构、天体演化、生命起源是三门影响全局的重要的基础科学。毛主席还从哲学高度，多次论述“物质是无限可分的”，“基本粒子是无限可分的”，为我国高能物理研究指明了方向。一九五六年，周总理在《关于知识分子问题》的讲话中，批评了近视的观点，提出从长远出发，大力开展基础科学的研究。同年，党中央在制订十二年科学发展规划纲要时，正式决定利用加速器开展高能物理研究。从那年起，我们就陆续派人到苏联实习建造高能加速器和在杜布纳联合核子研究所工作。一九六四年，由于苏修叛徒集团利用联合所猖狂反华，周总理指出：“看来在国内我们自己也必须搞高能物理这一门科学”。一九六五年七月，我国正式宣布退出联合所，撤回国内。接着就决定，从研制一台三十二亿电子伏特加速器着手，进行高能加速器的预先研究。但时隔不久，林彪、“四人帮”就利用文化大革命进行干扰破坏，高能物理和其他基础科学一样，遭受严重摧残。因此，一九七二年周总理又一次指示：“这件事不能再延迟了。科学院必须把基础科学和理论研究抓起来，同时又要把理论研究和科学实验结合起来。高能物理研究和高能加速器的预制研究，应该成为科学院要抓的主要项目之一。”一九七三年，周总理针对当时预制工作进展很慢的情况，着急地说：这怎么行呢！第四个五年计划已经过去三年多了，高能的发展要拿出一个规划来。根据周总理的指示，一九七五年初，国家计委向国务院写了报告，决定建造一台四百亿电子伏特环形质子加速器。华国锋同志和邓小平同志同意这个报告。三月，周总理在病中批准了这个报告。但是，由于“四人帮”的破坏，始终未能动工兴建。
粉碎“四人帮”以后，党中央对高能事业倍加重视和关怀。一九七七年三月，华主席在接见李政道教授时说：“毛主席向来非常重视基础科学研究。有基础科学，才有新技术。所以毛主席很早就对高能物理有兴趣、很关心。周总理执行了毛主席的思想，亲自抓，亲自批。我们发展高能物理是非常要紧的。”当年七月到十月间，邓副主席也先后在接见丁肇中教授、邓昌黎教授和欧洲核子研究中心总主任阿达姆斯先生时说，搞加速器，“决心我们已经下了。本来可以投资到尽快见效的工业上去，但从长远来看这样还不够，不搞加速器、不搞高能物理不行。”“如果从近期看，眼光就短了一点。加速器、高能物理从长远来看非搞不行，所以我们把这作为一个重点。现代化就是要从基础着手。”根据党中央的一系列指示精神，一九七七年十月，有关方面的科学家讨论了高能发展的规划，然后由国家科委、国家计委向党中央写了《关于加快建设高能物理实验中心的请示报告》。十一月初，党中央批准了这个报告，从而使我国的高能物理研究走上了迅速发展的轨道。
由此可见，建造高能加速器，发展高能物理研究，是经过二十多年长期酝酿和发展的一个历史过程，是集中了国内外许多著名科学家的意见的结果，是党中央一贯的方针和决策。
第二，高能物理作为一门基础科学，它的研究是有重要战略意义的。
革命导师向来非常重视基础科学的研究。恩格斯说过，“在马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。任何一门理论科学中的每一个新发现，即使它的实际应用还无法预见，都使马克思感到衷心喜悦”。周总理也说过，“如果我们还不及时地加强对于长远需要和理论工作的注意，那么，我们就要犯很大的错误。没有一定的理论科学的研究作基础，技术上就不可能有根本性质的进步和革新。”“目前的主要倾向，却是对于理论研究的忽视。”
科学研究，特别是基础科学研究，往往在开始时很难预见它的直接应用。但是一旦突破，它的作用和影响又往往不同于一般的革新或创造，而是给人类社会生活带来根本性质的变化。一百多年前，人们并不理解法拉第的电磁实验。英国当时的财政部长问他，你搞这个东西有什么用？法拉第回答说，这可以使你增加许多税收。现在看来，法拉第的话是对的。正是由于法拉第和后来的麦克斯韦把以前人们普遍认为不能统一的电和磁统一成为电磁理论，使人类从蒸汽时代跨入了一个崭新的电气时代。
就物质微观结构这门科学来说，它的发展对人类社会生产力的提高也是起了巨大作用的。十九世纪末、二十世纪初，由于原子科学的创立，导致了以电子学、半导体、固体物理以及超导等为基础的各种生产技术，包括激光技术、计算机及自动控制技术的迅速发展，极大地改变了人类社会生活的面貌。接着，又由于二十世纪初到二十世纪三十年代原子核科学的创立，给人类又带来了一个生产力发展的新时代——原子能时代。当时有许多人，例如著名的原子核物理学家卢瑟福本人，直到临死时，都不相信原子核和核子的发现会有什么实际的应用价值。但是，就在卢瑟福死后不到两年，就发现了核裂变现象。过了几年，第一颗原子弹爆炸了。从那以后的三十多年来，人类又发展到把原子能等作为巨大能源，并迅速实现了原子能反应堆、核电站、放射性同位素等重大应用，对国民经济各部门产生了深远影响，原子能的利用已经遍及工业、农业、国防、医学、航天等各个领域。
当代，物质微观结构这门科学的前沿是高能物理学。它的研究会给人类社会生活带来什么具体影响，现在还难于估计。但可以肯定，它的研究比原子核的研究更有基础性，它的结论将产生更为深刻的影响。特别是一旦在强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用这三种作用力的统一问题上取得突破，其影响很可能比一百多年前把电和磁统一起来的影响还要大得多。
因此，高能物理决不是一门不切实际的科学，它的研究是有重大战略意义的。作为社会主义的中国，我们必须建立自己的实验手段，以便在高能物理的研究中，寻找新的规律、新的原理，创立新的科学体系，争取对人类作出较大贡献。
第三，开展高能物理研究，是培养科学人才的重要途径。
四个现代化的实现，要有资金，要有设备，但最关键的是要有人才。培养人才特别是培养基础全面的人才，最好的办法就是通过前沿的基础科学研究，用坚实的基础理论知识、先进的科学技术和科学的思想方法、工作方法进行训练。这方面，美国的经验教训是可以引为我们的借鉴的。一九三○年前，美国的基础科学研究较差。一九三○年后，他们开始大量派人到欧洲学习，同时举办暑期学校，请国外的科学家到美国作短期讲学，前后十年，对美国物理学的发展起了相当重要的作用。第二次世界大战以后，美国有十几位科学家联名向美国总统写信，提出要从基础科学研究特别是当时的前沿学科核物理研究着手，培养科学技术人才。从此，美国各个大学的研究生院雨后春笋般地发展起来了。许多著名的科学家都是在这个时期培养出来的。五、六十年代以后，美国又把培养人才的主要领域转向了更有基础性的高能物理研究。从我国情况来看，我们之所以能够在没有外援的情况下爆炸两弹、卫星上天，也是和有相当一批在核物理和高能物理研究中培养出来的基础科学人才有关的。
高能物理要求把直径只有一百万亿分之一厘米左右的基本粒子打碎，并对它们进行观察、研究，需要的知识和技术是很广泛、很深入的，因而对人的训练是非常全面的。特别是在高能物理研究中训练出来的科技工作者的研究方法和才能，可以在当代的许多尖端领域里发挥作用，也可以在国家需要的时候，比较容易地转入新的研究领域。
另一方面，高能物理既然是一门前沿的基础科学，高能物理实验中心又是一个全国各有关高等院校、科研单位可以共同利用的现代化的科学研究基地，那么，它必将大大促进教学与科研的紧密结合。教师和学生在这个前沿领域里用先进的实验设备一边进行教学，一边从事科学研究，就可以大大提高学校的教学水平。应该指出，国外在第二次世界大战前，基础科学研究都是在大学里进行的，因此培养出来的人才水平很高。即使后来由国家统一组织了高能中心，许多研究工作仍然是由各个大学做的。如美国，有八十多所大学从事高能研究。西欧中心是为十多个国家服务的，每年有一千多名来自学校和其他研究机构的科学家到那里去工作。总之，国外的教学和科研始终是结合在一起的。我国的高能物理实验中心，也是向全国开放的。我们希望能吸收尽可能多的高等院校和其他科研单位的同志，共同办好这个中心、用好这个中心，以便出更多更好的成果，培养一批又一批高水平的人才。
所以，高能物理研究不只是为了找到几颗基本粒子而已，我们还必须通过高能物理研究，造就一批高水平的科学技术人才，为实现我国的四个现代化作出贡献。
第四，开展高能物理研究可以促进工业水平的提高。
科学的发展要有一定的工业基础，工业的发展也必须有外来的压力或要求，不管这种压力或要求是来自哪个方面的。否则，工业的水平不会自动提高。从我国目前的情况来看，涉及工业方面最广泛而要求最高的，高能物理是其中之一。例如，由基础工业到尖端技术，由重金属到塑料，由重型电机到微组合线路，都在所需之内，而且加速器和实验探测器的许多性能及技术经济指标要求，都比我国现在的工业水平要高得多。因此，高能加速器和实验探测器的建造，肯定会促进我国工业技术的发展。世界上现在许多先进设备，如自动控制、电子计算机和在线控制设备之间的电子学接口——涅姆、卡玛克等，都是在建造加速器时发展出来的。
具体到建造五百亿电子伏特加速器来说，对于提高我国电工产品的技术经济指标和性能，推动电子工业包括计算机技术的前进，发展各种真空设备，以及促进新工艺、新材料、新设备的发展等，都会起到应有的作用。例如，上面提到卡玛克标准插件系列，是六十年代从劳伦斯——伯克莱高能实验室首先发展起来的。最近，由于国内高能实验物理的需要，已由高能物理研究所和山东潍坊无线电厂协作研制成功。随着我国工业自动化的进展，这种电子学插件必然会得到广泛的应用。又如，一年多来，由于加速器建造的需要，已经试制了二百九十七项冶金新材料。其中直线加速器用的厚二十毫米、宽一点六米、长四米的大尺寸铜钢复合板，已经试轧成功，结合率达到百分之百，扭弯、剪切试验达到国外同类产品样本介绍的性能要求。从而为我国冶金产品填补了一项空白，扩大了复合板的品种规格，尤其对熔点差别大的不同金属或合金的复合板生产，积累了经验，提供了有用的工艺数据。此外，含碳量在十万分之五以下的超低碳纯铁、高精度异形铜管、超低碳镍铬氮无磁不锈钢等，也已经初步试制成功，为冶金新材料的生产提供了新的工艺方法。四机部系统为建造加速器试制的铁氧体，也获得了国内外专家的好评。
第五，五百亿电子伏特加速器在实验上可以做有意义的工作。
虽然高能物理发展很快，而且世界上已经有高能质子加速器十三台，能量在一百亿电子伏特以上的有八台，四千亿电子伏特以上的有二台，这些加速器已经运行多年，做了许多工作，但是不能说几百亿电子伏特加速器没有用了。丁肇中教授一九七三年发现一个新粒子，就是在美国一台三百三十亿电子伏特加速器上实现的。而且在近几年内，这台加速器还有一些有意义的物理工作要做。对于我国这台五百亿电子伏特加速器上的物理工作，国内有关的专家正在进行酝酿讨论。从国内外一些著名的高能理论物理和实验物理专家已经发表的评论来看，认为是可以做很好的工作的。
综合上面五个方面，我们可以看到，建设一个有重要意义的高能物理实验中心，开展高能物理研究，是完全必要的，也是非常迫切的。
（三）
一年多来，在党中央的关怀下，依靠各有关部门的大力协同，高能物理实验中心的建设进展较快。加速器的初步设计已经完成；预制研究工程的建设已经开始；科研、试制的项目已经落实；实验中心的建设地点已经选定；实验物理的准备工作正在进行；科研、设计、工程建设的技术队伍初步形成。
当前，全党工作的着重点正在转移到社会主义现代化建设上来，国民经济要在前进中进行调整。作为基础科学的一项科研工程——高能物理实验中心的建设，也应作相应的调整。例如，原定一九八二年建成五百亿电子伏特加速器和相应的实验区，现在准备推迟到一九八五年建成。这样，我们就可以有比较充裕的时间，充分利用国内现有的工业基础和技术水平，把设计、预制、工程建设等各项工作，做得更加扎实可靠。因此，时间虽然延长了，但是工作不是松了，而是更紧了；要求不是低了，而是更高了。
在整个工程建设过程中，我们要时时处处想到我国人口多、底子薄的特点，发扬艰苦奋斗的传统作风，从建设规模的确定，到具体的设计、施工，都要本着勤俭办一切事业的精神，力戒铺张和浪费，珍惜人民群众用辛勤劳动积累起来的每一分钱。
我们要认真贯彻落实自力更生为主，争取外援为辅的方针。凡是国内经过努力能做的东西，决不从国外引进。我们的重点是派人出去学习先进技术，培养人才。至于设备，主要应立足于国内研制。这样做，有利于促进国内工业水平的提高，有利于技术队伍的成长。
我们还要充分发挥社会主义制度的优越性，继续贯彻好大力协同的原则。高能物理实验中心的建设，只有依靠全国各有关工业部门、高等院校、科研单位的一致努力，才能完成；建成以后，也只有动员全国各有关方面的力量，共同管理，共同使用，才能充分发挥作用。因此，自始至终都要发挥各方面的积极性，既要有集中统一的指挥，又要有密切的分工协作，树立谦虚谨慎，同心同德，互相支持，互相谅解的好风气。
二十多年来，我国的高能物理研究和高能加速器的建造曾经几起几落，走过了曲折的道路。现在，党中央这样重视，全国人民这样关心，国际上的朋友又非常支持，各方面的条件从来没有象现在这样好。只要我们不尚空谈，多做实事，一步一个脚印地工作，就一定能够把我国的高能物理实验中心建设起来。
注释：
相互作用 到目前为止，人类认识到自然界中有四种基本的相互作用：引力相互作用，电磁相互作用，弱相互作用和强相互作用。引力相互作用是物理学中发现和认识最早的相互作用，它是决定宏观物体（如太阳和地球）之间运动的主要作用力。电磁相互作用是十八世纪以来人类认识得最好、应用得最广泛的一种基本的相互作用力，就是电力和磁力。弱相互作用是一种短程力，即只有当粒子之间的距离很小时才发生作用，而且作用得很慢、时间很长，因而作用力很弱，一般只有电磁相互作用的十亿分之一，只有强相互作用的一万亿分之一。强相互作用也是短程力，只有当粒子之间的距离很小时才起作用，通俗地说，原子核吸引在一起的力就是强相互作用，原子弹、氢弹爆炸就是靠强相互作用力。在高能物理研究范围内，引力相互作用可以忽略不计。
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专栏：
北京大型精密仪器实行协作共用
据新华社北京六月七日电 北京地区已有一千一百五十六台大型精密仪器实行协作共用，促进了科研、生产、教学的开展，节约了国家大量资金。
北京地区拥有数量较多的大型精密仪器。过去由于分散管理和使用，利用率不高。四年前，北京地区部分科研单位、高等院校和工厂，在北京市科学器材公司的组织下，互通有无，实行仪器协作共用，逐步改变了一些单位有仪器“吃不饱”，一些单位有任务“吃不上”的状况。
开展协作共用，发挥了现有仪器设备的潜力，可以不必再购置或者暂时停止购置一些既需要但用量又不大的仪器设备。近两年，北京市少进口三十四台精密仪器，为国家节约了七十万美元的外汇。
各协作单位在按照区域划分建立协作点的基础上，进一步对需用单位较多、应用范围较广的一些仪器，建立了同类仪器协作组，以便更好地统筹安排协作任务、管理和使用仪器。各协作单位还多次举办大型精密仪器技术讲座和经验交流会，不断提高测试人员的技术水平。北京市科学器材公司并将已加入协作共用的仪器设备，分为十五类，编印成《北京地区可供协作的仪器设备手册》分别送到三百五十多个科研、生产单位及中央和市属有关部、局，受到大家的热烈欢迎。
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专栏：
云南奖励一批重要科技成果
据新华社昆明六月九日电 云南省五月下旬召开了全省第一次颁奖大会，奖励建国以来的一千六百多项重要科学技术成果。
云南省这次颁奖以精神鼓励为主，给予一定的物质奖，发给奖金。去年的科研成果这次获奖的二百七十六个项目中，有九项获得一等奖，五十三项获得二等奖，八十五项获得三等奖，除发给荣誉奖状外，还分别发给一千五百元、一千元和五百元奖金。
这次获奖的科技成果中，有五项接近或达到了国际先进水平，五十三项达到了国内的先进水平。
云南省这次颁奖，以表彰集体单位为主，同时也奖励对国家确有贡献的先进个人。云南省地质局第十三地质队技术员龙之中，刻苦钻研，大胆革新，在地质勘探中，创造了“一条龙数值积分储量计算及勘探方法”，大大简化了工序，节省了人力，对矿山设计有重要价值。但这一项研究尚未全部完成，龙之中就因积劳成疾而逝世。龙之中去世后，云南省地质局第十三地质队党委根据他生前的申请和表现，追认他为中国共产党正式党员，云南省地质局追认他为地质工程师。这次又被授予三等奖。