劉一鳴，賴燕茹

(1.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410073；2.國防大學(xué)政治學(xué)院，江蘇 南京 210000)

對撞機(jī)：物理學(xué)的進(jìn)步或詰難？
——從SSC、LHC看基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的爭議

劉一鳴1，賴燕茹2

(1.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410073；2.國防大學(xué)政治學(xué)院，江蘇 南京 210000)

對比SSC、LHC兩大對撞機(jī)項目，其中充斥的科研立項利益之爭、大小科學(xué)之爭、認(rèn)知與應(yīng)用之爭最終導(dǎo)致了二者的不同命運(yùn)。隨著科學(xué)技術(shù)與社會聯(lián)系的日益緊密，公眾參與科學(xué)的深度和廣度不斷拓展，甚至對科學(xué)研究過程產(chǎn)生重大影響。文章從SSC、LHC項目出發(fā)，分析基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程中的爭議，并對其創(chuàng)新環(huán)境問題提出一些建議。

SSC；LHC；高能物理；“大科學(xué)”工程

Abstract：There is full of contention research project interests,the size of the scientific dispute,cognition and dispute in SSC and LHC projects,which eventually led to the application of the different fates.As the increasingly close ties between science and technologe and society,the depth and breadth of public participation in science continue to expand,and even have a significant impact on the scientific process.From SSC and LHC projects,the paper analyzes dispute in“Big Science”projects of the basic physics,and puts some suggestions.

Keywords:SSC；LHC；High energy physics；Big Science project

“墨子號”量子衛(wèi)星的成功升空，再次證明基礎(chǔ)物理學(xué)研究的重大價值。然而，在物理學(xué)發(fā)展史中，自普朗克發(fā)現(xiàn)量子后，關(guān)于量子物理認(rèn)知與應(yīng)用的爭論從來沒有停止過，從愛因斯坦堅信“上帝不會擲骰子”引發(fā)與玻爾的論戰(zhàn)，到圍繞微觀世界的測量是否有主觀介入，這些科學(xué)界的爭論向公眾展示了更多基礎(chǔ)物理學(xué)的魅力。此次量子物理在應(yīng)用領(lǐng)域的突破，使得同為基礎(chǔ)物理學(xué)的高能物理再次獲得公眾關(guān)注。1993年美國的超級超導(dǎo)對撞機(jī)SSC(Superconducting Super Collider)計劃歷時數(shù)年，耗費(fèi)20億美元卻最終下馬了。2008年歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC(Large Hadron Collider)建成，隨著“上帝粒子”(這里指希格斯玻色子(Higgs boson)，它是當(dāng)代粒子物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論所預(yù)言的一種粒子，被認(rèn)為是物質(zhì)的質(zhì)量之源。科學(xué)家認(rèn)為，一旦驗證了希格斯玻色子的存在，物質(zhì)質(zhì)量起源之謎就會被徹底揭開)被發(fā)現(xiàn)，高能物理領(lǐng)域的中心再次從美國轉(zhuǎn)移到歐洲。當(dāng)前，對撞機(jī)是否奏響了高能物理的絕唱、中國是否要建超級對撞機(jī)等爭論仍在繼續(xù)，再看SSC和LHC兩大對撞機(jī)項目的不同命運(yùn)，或能對當(dāng)前基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的進(jìn)路有所啟發(fā)。

1 SSC項目的啟動與終止

至19世紀(jì)50年代，人類發(fā)現(xiàn)了包括重子、輕子在內(nèi)的幾百種粒子，建立了高能物理學(xué)，提出描述基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型理論，并且預(yù)言了“上帝粒子”——希格斯玻色子，再次補(bǔ)充了這一理論[1]。SSC項目主要目標(biāo)是通過尋找頂夸克粒子和希格斯玻色子來對標(biāo)準(zhǔn)模型理論進(jìn)行驗證，從而發(fā)現(xiàn)更深層次的新物理，以此打開新物理學(xué)的大門[2]。

1.1 國內(nèi)外危機(jī)促成SSC的立項

在美國建成SSC之前，世界高能物理的中心實(shí)際上在歐洲，那里有核子研究中心和粒子物理研究中心，SSC項目作為高能物理的偉大創(chuàng)舉，之所以在美國上馬，有其深層次軍事、政治、經(jīng)濟(jì)和科技原因。軍事方面，時值冷戰(zhàn)，美蘇軍備競賽激烈，蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)發(fā)展更有趕超美國的態(tài)勢，美國因此加大科技投入，積極研究高能物理，想以其軍事應(yīng)用來威懾蘇聯(lián)，維持其軍事霸主地位；政治上為了與歐洲搶奪科技領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，維持其超級大國的戰(zhàn)略地位，加大高能物理領(lǐng)域的投入；經(jīng)濟(jì)方面，美國國內(nèi)市場在遭遇嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)危機(jī)后呈現(xiàn)持續(xù)低迷的態(tài)勢，急需拉動內(nèi)需擴(kuò)大就業(yè)，SSC項目這樣的“大科學(xué)”工程涉及各個領(lǐng)域的協(xié)同，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，恰恰提供了相當(dāng)多的就業(yè)機(jī)會；此外，二戰(zhàn)結(jié)束后，美國大力扶持科研項目，吸引來自世界各地的科技人才，這些人才儲備為SSC項目的上馬提供了可能性。因此，SSC項目在眾人矚目的情況下匆匆上馬了。

SSC的直接目的是“為了使美國重新找回在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位”[3]，而其科研目的則是通過高能粒子對撞機(jī)實(shí)驗來驗證高能物理領(lǐng)域的兩大難題。高能物理界的一系列實(shí)驗不斷驗證著標(biāo)準(zhǔn)模型，而其預(yù)言的頂夸克和希格斯玻色子仍未得到驗證。因此，不管是證實(shí)還是證偽基本粒子的存在，對高能物理界都是一個巨大突破。若“上帝粒子”被證實(shí)，人們對宇宙起源的研究將有重大進(jìn)展；若被證偽，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型理論的缺陷和不足，也能夠促進(jìn)科學(xué)理論的進(jìn)一步發(fā)展。自1987年SSC項目正式啟動以來，該項目也的確取得了一些驕人成績。SSC擴(kuò)大了就業(yè)拉動了內(nèi)需，對國防工業(yè)也不無裨益；大批的學(xué)生和老師得到了培訓(xùn)，高能物理后續(xù)人才隊伍充足；低溫技術(shù)、加速器和超導(dǎo)磁體等技術(shù)通過SSC溢出回饋社會[4]。

1.2 重重爭議制約工程開展

隨著SSC預(yù)算的大幅度增長，原先預(yù)算為44億美元的項目變?yōu)?2億美元(非官方統(tǒng)計達(dá)110億美元)，巨額預(yù)算成為制約SSC項目發(fā)展的枷鎖，引發(fā)了美國社會各界的熱議。從1983年至1993年，SSC項目開展過程中一直伴隨著各種爭議，國會聽證會多次出現(xiàn)關(guān)于是否繼續(xù)追加對SSC項目的科研經(jīng)費(fèi)投入的分歧，這些爭論主要來自科學(xué)界和政府官員兩個團(tuán)體，集中在科研經(jīng)費(fèi)分配、科研價值、項目的應(yīng)用前景以及管理制度上。

支持者主要包括高能物理界的科學(xué)家、SSC選址所在地德克薩斯州的議員以及能源部的官員等。他們認(rèn)為，首先，SSC由于其涉及領(lǐng)域的深度和廣度，需要各個領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的協(xié)同合作，能夠為今后管理“大科學(xué)”工程積累必要的經(jīng)驗[5]；其次，SSC的科研價值巨大，遠(yuǎn)超以往科學(xué)實(shí)驗的高能量級對撞，不僅是對高能物理學(xué)的突破，也將帶來其他相關(guān)科學(xué)的發(fā)展[6]；第三，SSC對確保美國的科技大國地位，保持對其他國家的戰(zhàn)略威懾力，具有重大意義[7]；第四，SSC提供了大量的就業(yè)機(jī)會，有效拉動經(jīng)濟(jì)增長速度，具備長期的后續(xù)發(fā)展?jié)摿8]。

反對者則來自其他領(lǐng)域的物理學(xué)家和科學(xué)家，以及其他一些州的議員。他們提出的反對意見，一是SSC耗資甚大，將會影響美國政府對其他項目的資金投入；二是SSC的科研價值并不突出，也并不是尋找“上帝粒子”的唯一方法，其他科學(xué)研究實(shí)驗也可能在未來解決相關(guān)問題；三是SSC占用大量人力物力財力，導(dǎo)致其他領(lǐng)域人才的流失；四是就前景來看，SSC的產(chǎn)品溢出效應(yīng)不顯著，不適宜長期大量的投入[6]。

1.3 多方博弈終致SSC下馬

1993年10月，歷時七年的SSC項目在國會的干預(yù)下下馬了。為什么一個既沒有遭遇技術(shù)阻礙和更新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)證偽的超級計劃就此下馬呢？溫伯格曾對此憤憤不平，認(rèn)為科學(xué)和社會的“契約似乎正在破裂”，“不僅一些國會議員失去了對純科學(xué)的信心，因為經(jīng)費(fèi)的斗爭，應(yīng)用領(lǐng)域的一些科學(xué)家也轉(zhuǎn)過來反對我們這些尋求自然定律的人[9]”。大多數(shù)人都將SSC下馬的原因歸結(jié)于巨額的財政預(yù)算，實(shí)際上這一項目的下馬有著更加復(fù)雜的原因。

20世紀(jì)90年代初期，蘇聯(lián)解體東歐劇變，美國失去了競爭對手，這些冷戰(zhàn)期間誕生的“大科學(xué)”工程也就失去了滋生其的國際政治環(huán)境；在SSC的選址問題上一直備受爭議，大多數(shù)人認(rèn)為選址德克薩斯州是為討好即將上任的布什總統(tǒng)[1]，而出于利益集團(tuán)的博弈，克林頓總統(tǒng)上臺后自然不會不遺余力地支持這一計劃；克林頓政府上臺以后實(shí)行緊縮的財政政策，基礎(chǔ)物理學(xué)研究被認(rèn)為是為了滿足科學(xué)家的好奇心，相比之下，應(yīng)用物理研究更能獲得國會的預(yù)算投資和民眾的支持；美國能源部將SSC項目交給大學(xué)研究聯(lián)合會管理，反對者認(rèn)為其管理不善，并對預(yù)算經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重評估錯誤，而大學(xué)研究聯(lián)合會也并沒有就SSC項目對普通民眾做出說明，直接影響了SSC的公眾形象[10]；此外，SSC項目并不是一個國際項目，美國并未打算將此技術(shù)與其他國家共享，在經(jīng)費(fèi)捉襟見肘之際，仍然幻想只靠其他國家制造一些配件，以及吸引投資的方式來尋求國際援助，結(jié)果當(dāng)然顯而易見。再加上費(fèi)用超支、進(jìn)展滯后，SSC項目下馬終成定局。

2 LHC項目的爭議與啟動

歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC(Large Hadron Collider)一開始就置于公眾的爭議之中。與SSC的目標(biāo)一致，LHC將利用近光速的高速粒子束相撞產(chǎn)生的巨大能量，重建“大爆炸”發(fā)生后的宇宙形態(tài)，解決諸如自然界是否存在未被發(fā)現(xiàn)的粒子、物質(zhì)的起源問題、暗物質(zhì)的秘密、是否存在另外的空間、宇宙是如何形成的等物理學(xué)問題。LHC隸屬目前世界上最大的物理實(shí)驗室——?dú)W洲核子研究中心(CERN)，費(fèi)時30年、耗資60億美元，LHC被認(rèn)為是最有希望檢驗“標(biāo)準(zhǔn)模型”的對撞機(jī)，如果成功，就將揭開宇宙的奧秘[11]。

2.1 LHC啟動引發(fā)巨大爭議

盡管LHC有著重大的物理學(xué)意義，大批反對者卻擔(dān)心LHC撞擊時制造的黑洞可能會吞噬地球[12]，抗議LHC的上馬。高能物理學(xué)實(shí)驗已經(jīng)不止一次引發(fā)人類的此類擔(dān)憂，1999年布魯克海文的相對重離子對撞機(jī)就曾被公眾認(rèn)為將會導(dǎo)致“微型黑洞”產(chǎn)生，直至吞噬地球。物理學(xué)家弗朗克·韋爾切克否定了這種想法，但提出另一種可能性，即對撞機(jī)可能產(chǎn)生奇異夸克團(tuán)，使得世界上的其他物質(zhì)變成奇異夸克。盡管他聲明自己的假設(shè)并不可信，但在《泰晤士報》借此以“大爆炸機(jī)器將會毀滅地球”為題刊登頭條，公眾已經(jīng)陷入極大的恐慌之中。布魯克海文實(shí)驗室被迫成立專門小組，進(jìn)行相關(guān)可能性的調(diào)查研究[11]。

由于此次LHC項目在全球范圍內(nèi)的廣泛參與度和關(guān)注度，對抗顯得更加激烈。LHC啟動之際，兩位美國公民就此事向美國聯(lián)邦地方法院提起訴訟，要求在安全性得到證實(shí)之前暫緩啟動對撞計劃[13]。謠言引發(fā)了公眾的恐慌，甚至有人因為世界末日將至而自殺。科學(xué)家對此進(jìn)行解釋，對撞機(jī)產(chǎn)生黑洞的機(jī)率很小，就算產(chǎn)生黑洞也將馬上衰亡，他們認(rèn)為加速器內(nèi)發(fā)生的粒子對撞不具有危險性。整個CERN的科學(xué)家也因此被教導(dǎo)要統(tǒng)一口徑，對外宣稱對撞機(jī)毀滅地球的可能性等于零。

2.2 國際合作促成LHC在爭議中上馬

LHC被高能物理學(xué)家認(rèn)為是探索微觀世界的“哈勃望遠(yuǎn)鏡”，自項目啟動之初就被寄予極大的希望。它創(chuàng)造了科學(xué)界的多項紀(jì)錄，是20世紀(jì)大科學(xué)工程的最重要代表之一。LHC的安全性問題一直備受關(guān)注，科學(xué)家通過各種途徑向公眾解釋，LHC即使產(chǎn)生黑洞也非常微小，并將通過霍金輻射的機(jī)制蒸發(fā)消失，不會造成任何危險，奇異粒子說則更是無稽之談，宇宙射線幾十億年來一直在對地球進(jìn)行輻射，這些能量甚至高于LHC產(chǎn)生的能量，也沒有毀滅地球，帶來末日。因此，包括斯蒂芬·霍金在內(nèi)的科學(xué)家都力挺LHC，認(rèn)為它將對眾多領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響，從而促使整個人類社會的進(jìn)步。

此外，與SSC有所不同的是，LHC是一個大型國際合作計劃，由34國超過2000位物理學(xué)家所屬的大學(xué)與實(shí)驗室共同出資興建。LHC預(yù)期的建造總額約為80億美金，資金由各國湊足。為了節(jié)省成本，物理學(xué)家們沒有開鑿一條昂貴的新隧道來容納新的對撞機(jī)，而是拆掉了原來安置在歐洲原子核研究中心的正負(fù)電子加速器，代之以建造大型強(qiáng)子對撞機(jī)所需要的5萬噸設(shè)備[14]。來自全世界80多個國家的約7000多名科學(xué)家和工程師一起參與了該項目，其中包括數(shù)百位中國科學(xué)家和工程師。穩(wěn)定的國際合作關(guān)系、充裕的資金來源，使得LHC最終上馬了。

2.3 “上帝粒子”回應(yīng)公眾質(zhì)疑

備受矚目的LHC在啟動后不到一個月時間因為液態(tài)氦發(fā)生嚴(yán)重泄漏而暫停進(jìn)度，直到一年以后才得以重啟。在一片質(zhì)疑聲中，因為LHC而備受關(guān)注的“上帝粒子”在重啟后三年終于“姍姍來遲”。2012年7月4日，CERN宣布其 Atlas(超環(huán)面儀器)實(shí)驗和CMS(緊湊繆子線圈)實(shí)驗都觀測到新粒子，該粒子與科學(xué)界尋求已久的被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子一致，但是否是“上帝粒子”，科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性讓結(jié)果確認(rèn)至少需要1年甚至更長時間[15]。這一發(fā)現(xiàn)不但幫助比利時理論物理學(xué)家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學(xué)家彼得·希格斯獲得了2013年諾貝爾物理學(xué)獎，還有力回?fù)袅藖碜陨鐣鹘绲馁|(zhì)疑，使得科學(xué)界和公眾再次將目光轉(zhuǎn)向物理學(xué)的基礎(chǔ)探索。為了獲得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，LHC于2013年2月關(guān)閉升級，直至2015年再度重啟，進(jìn)行更高能量狀態(tài)的對撞，繼續(xù)探索“上帝粒子”以及“暗物質(zhì)”的存在。能夠確定的是，不管它能撞出什么，物理學(xué)的探尋之旅都不會終結(jié)，而會是另一個新的開始。

3 基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程研究價值的爭議

除了在上馬過程中充斥著毀滅地球的“緋聞”，LHC似乎就是SSC的升級版，兩者都是為尋找“上帝粒子”，解密宇宙起源之謎，并且許諾有相當(dāng)明顯的溢出效應(yīng)，也都將確保主導(dǎo)國家處于高能物理的領(lǐng)先地位……從SSC到LHC，導(dǎo)致這兩個高能物理“大科學(xué)”工程產(chǎn)生不同命運(yùn)的根本原因，正是源自科學(xué)家和公眾對高能物理“大科學(xué)”工程研究價值的不同判斷。

3.1 科學(xué)價值與社會價值之爭

像LHC和SSC這種大型基礎(chǔ)物理工程注定備受爭議，這也在一定程度上體現(xiàn)了基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的尷尬所在。一方面，人類探尋宇宙奧秘的腳步不會停滯，國家也需要發(fā)展基礎(chǔ)物理科學(xué)研究來確保在國際上的科技領(lǐng)先地位；另一方面，大部分民眾不理解基礎(chǔ)物理研究意義所在，認(rèn)為這樣的“大科學(xué)”工程只是燒錢，為滿足科學(xué)家好奇心的玩具。科學(xué)價值與社會價值并不總是和諧共存，一些科學(xué)研究的社會價值不能立即實(shí)現(xiàn)，此時兩種價值取向極大地碰撞了。

當(dāng)年雄心勃勃的SSC預(yù)算經(jīng)費(fèi)曾遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“阿波羅登月計劃”和“人類基因組計劃”，而今LHC拉長國際戰(zhàn)線，同樣耗費(fèi)巨資，的確不愧燒錢一說。物理學(xué)家們在做什么？大多數(shù)民眾其實(shí)不甚了解，他們關(guān)注更多的是擺在眼前的生存問題。在面對巨額研究經(jīng)費(fèi)公布時，不少人會悲憫一問：多少孩子挨餓，燒錢“探索宇宙”，你怎么舍得？有個故事或許能夠很好地解答這一疑問。16世紀(jì)的德國，一位小鎮(zhèn)上的伯爵樂善好施，時常資助窮人，有一天他遇到一個總喜歡泡在家里磨玻璃片的怪人，他將怪人請回家讓他專心磨玻璃片。鎮(zhèn)上的人們很生氣，認(rèn)為人們在受瘟疫之苦，伯爵卻為一個怪人的愛好花錢。而這個古怪的愛好最終卻導(dǎo)致了顯微鏡的發(fā)明，隨后其在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用造福了往后的子孫萬代。無數(shù)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究表明，科技的研發(fā)效益并不總是立竿見影的，基礎(chǔ)科學(xué)研究一開始往往沒有過于明確的應(yīng)用前景，但是發(fā)現(xiàn)真理后對其他科學(xué)的推動作用卻是無可估量的。比如量子理論在剛提出之際也被認(rèn)為是無用的，但后來它在實(shí)踐中獲得的成就卻令人吃驚?？茖W(xué)家通過量子理論發(fā)明了晶體管、半導(dǎo)體，研制出芯片，廣泛地應(yīng)用于人類生活中[7]。然而，公眾依然是健忘的，他們對于“燒錢”的基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的實(shí)際效用持懷疑態(tài)度，盡管科學(xué)家解釋LHC的幾大關(guān)鍵技術(shù)，比如加速器、探測器和計算機(jī)技術(shù)都有實(shí)際應(yīng)用價值。

3.2 高能物理的研究價值之爭

高能物理是否仍具備研究價值？物理學(xué)界及公眾對此有兩種截然不同的觀點(diǎn)。一是以諾貝爾獎得主溫伯格為代表的挺高能派，他在其著作《終極理論之夢》以及多次接受采訪中都曾力挺高能物理，支持建造SSC，認(rèn)為高能物理研究雖然耗費(fèi)巨大但物有所值，美國結(jié)束超級超導(dǎo)對撞機(jī)計劃是一個極大的錯誤。丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的AMS計劃(阿爾法磁譜儀)集中了全世界一大批科學(xué)家，監(jiān)測位于太空中的精密粒子，試圖尋找暗物質(zhì)的蹤影。丁肇中曾言：“這將使我們能夠直至宇宙的邊緣尋找反物質(zhì)宇宙的存在”。而華裔數(shù)學(xué)家丘成桐于2015年出版《從長城到大對撞機(jī)》一書，并致信領(lǐng)導(dǎo)人，游說中國進(jìn)行對撞機(jī)實(shí)驗。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為高能物理已經(jīng)進(jìn)入衰落期，沒有必要耗費(fèi)如此巨大的人力物力進(jìn)行一個不確定前景的基礎(chǔ)物理學(xué)實(shí)驗。師從溫伯格的哈佛大學(xué)博士王孟源甚至撰文《高能物理的絕唱》，質(zhì)疑高能物理學(xué)界執(zhí)著于進(jìn)行對撞機(jī)實(shí)驗之舉。他認(rèn)為“標(biāo)準(zhǔn)模型”的成功反而導(dǎo)致了高能物理學(xué)的衰落，因為除了對它進(jìn)行修補(bǔ)，別無可做，沒有一項實(shí)驗結(jié)果能超出“標(biāo)準(zhǔn)模型”的計算范圍，同理，它所遇到的困難也因失去實(shí)驗的引導(dǎo)而無法解決。而超弦理論在LHC升級后進(jìn)行13TeV能階實(shí)驗過后，并沒有找到超對稱粒子，99.999%的超對稱理論的原始參數(shù)空間已被否定，王孟源因此稱2015年為“高能物理的絕唱”[16]。

3.3 科學(xué)路徑選擇之爭

在科學(xué)研究的優(yōu)先性上，一直以來就有大小科學(xué)之爭，究其根源，實(shí)際上是科學(xué)路徑選擇的爭議。大科學(xué)規(guī)模大、花費(fèi)大，涉及多個學(xué)科，需要眾多科學(xué)家的協(xié)同合作，以及大型高能精密的儀器做支撐，管理結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；小科學(xué)規(guī)模小、花費(fèi)較少，一般集中在單一學(xué)科，往往由科學(xué)家個人或團(tuán)隊進(jìn)行，對儀器要求不高，管理比較單一。從科學(xué)史看，以往的科學(xué)研究以小科學(xué)的組織形式為主，重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往來源于小科學(xué)，如X射線、計算機(jī)晶體管的發(fā)明，等等。隨著交通及通信技術(shù)的發(fā)展，大科學(xué)項目逐漸出現(xiàn)在不同領(lǐng)域的科學(xué)研究中，涉及各類學(xué)科。不同的科學(xué)路徑選擇，實(shí)際上與不同的時代背景和國家實(shí)力有極大關(guān)聯(lián)，SSC的下馬與冷戰(zhàn)的結(jié)束、經(jīng)濟(jì)危機(jī)的爆發(fā)、財政經(jīng)費(fèi)的縮減有著直接關(guān)系；LHC的上馬與歐洲經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、國際合作日益緊密不無相關(guān)。支持小科學(xué)研究方式的人認(rèn)為，科學(xué)的發(fā)展不可預(yù)測，不少科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是通過不同途徑實(shí)現(xiàn)的，小科學(xué)的創(chuàng)新性、靈活性以及競爭性才是科學(xué)發(fā)現(xiàn)最重要的條件[17]。支持大科學(xué)研究方式的人則認(rèn)為，交叉學(xué)科研究已成為目前科學(xué)研究創(chuàng)新發(fā)展的進(jìn)路，各種學(xué)科的融合、碰撞才能帶來科學(xué)研究的新鮮血液，大科學(xué)研究的資源利用率高，能夠極大程度避免小科學(xué)重復(fù)研究造成的資源浪費(fèi)。此外，科學(xué)界也存在“知溝”，越有名的科學(xué)家越容易接觸前沿理論和技術(shù)，也更容易獲得資源；科技強(qiáng)國占據(jù)更多的科學(xué)資源，更容易取得科學(xué)突破，這種優(yōu)勢隨著“馬太效應(yīng)”，將愈發(fā)顯著，而這些國家和科學(xué)家則更傾向于進(jìn)行大科學(xué)研究。

4 基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的出路

“墨子號”量子衛(wèi)星的成功升天，不僅迎來了量子力學(xué)的再度輝煌，量子衛(wèi)星將“薛定諤的貓”、量子糾纏、量子疊加態(tài)等物理概念引入公眾視野，公眾的科學(xué)參與度大大提升。量子通信的安全性基于量子物理基本原理，或可驗證量子力學(xué)，這一基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的成功實(shí)現(xiàn)，為基礎(chǔ)物理學(xué)研究注入了一劑強(qiáng)心劑，而與量子物理有著千絲萬縷聯(lián)系的高能物理能否回春？面對基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的尷尬現(xiàn)狀，再看造成SSC和LHC兩者截然不同結(jié)局的原因，或許能對基礎(chǔ)物理研究的發(fā)展道路有所啟示。

4.1 建立完善的風(fēng)險評估體系

SSC和LHC都經(jīng)過了重重評估，包括經(jīng)費(fèi)預(yù)算審核和技術(shù)可行性評估等，一旦通過審核，很容易得到早期經(jīng)費(fèi)支持。然而，此類基礎(chǔ)大科學(xué)工程項目需要長時間的經(jīng)費(fèi)投入，往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最初的經(jīng)費(fèi)預(yù)算。國家由于經(jīng)濟(jì)形勢的變化隨之調(diào)整對科學(xué)研究的投資比例，又左右了工程的進(jìn)度?；A(chǔ)物理“大科學(xué)”工程目的在于探索最前沿的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，從長遠(yuǎn)來看，其科學(xué)意義特別重大，但短期的實(shí)際效用和溢出效應(yīng)并不明顯，屬于高風(fēng)險性投資，因此，必須建立完善的風(fēng)險評估體系。這一體系應(yīng)對較長一個時期的經(jīng)濟(jì)形勢進(jìn)行預(yù)判，對項目上馬后可能遇到的各種風(fēng)險也要有所預(yù)估，在出現(xiàn)可能的風(fēng)險時必須啟動預(yù)警機(jī)制，降低非科技因素對項目的影響。

4.2 注重科學(xué)傳播的影響力

相對SSC來說，LHC無疑活在一個好時代。人們享受著各種高科技的惠澤，對高深的科學(xué)知識不再一無所知。LHC引發(fā)的爭議更多是對于“末日”的恐慌，而非財政的質(zhì)疑。當(dāng)然，“上帝粒子”這一名號一定替LHC贏得了一些關(guān)注票。SSC則是一個悲劇，兩位諾貝爾物理學(xué)獎得主斯蒂芬·溫伯格和利昂·萊德曼不得不一次次地在聽證會上向那些對物理學(xué)毫無概念的議員解釋，為什么發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子對人類的知識體系如此重要，以至值得花上110億美元去探尋。于是，溫伯格于1992年出版了《終極理論之夢》，萊德曼則在一年后出版了《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么才是問題？》，這兩本科普著作在SSC下馬后風(fēng)靡全球，造就了后來的LHC。

公眾對科學(xué)研究項目是否具有發(fā)言權(quán)？引用江曉原教授的一句話：“當(dāng)社會進(jìn)步到一定程度，當(dāng)公眾文明素質(zhì)發(fā)展到一定階段，科學(xué)從公眾頂禮膜拜的對象變?yōu)楣姀募{稅人的角度關(guān)注的對象，是不可避免的，其積極意義也是毋庸置疑的[18]?！倍竦幕A(chǔ)物理“大科學(xué)”工程已經(jīng)是多方參與的項目，而公眾則是這些科學(xué)家的直接供養(yǎng)者?？茖W(xué)立項的撥款是否該由普通民眾“指手畫腳”，這是見仁見智的問題。然而，面對一項需要由大量納稅人提供的資金投資的項目，至少應(yīng)該隨時向納稅人普及一下這項研究的重大意義及最新進(jìn)展。面對“外行人”的質(zhì)疑或爭論，科學(xué)家有義務(wù)向普通民眾普及相關(guān)知識。公眾科普應(yīng)該成為一種義務(wù)，更是一種責(zé)任?！叭绻麖V泛的疑慮一時消除不了，則如超導(dǎo)超級對撞機(jī)之被迫下馬，也未嘗不是社會進(jìn)步的標(biāo)志[13]?！苯瓡栽缡钦f?？茖W(xué)提供了一個公共話語體系，如何利用這種話語體系使不同學(xué)科背景之間的人更好地理解，更好地對話，將科學(xué)形象傳輸給公眾，這是未來科學(xué)傳播中公眾科普的重點(diǎn)。

4.3 加強(qiáng)國際間的交流與合作

由于這類大科學(xué)工程耗資巨大，單獨(dú)一個國家往往無法負(fù)擔(dān)其資金和技術(shù)要求，因此需要采取多國合作的形式。SSC項目在建設(shè)過程中缺乏國際援助，這也是該項目之所以下馬的重要原因之一。1987年SSC初始預(yù)算經(jīng)費(fèi)僅為44億美元之時，美國政府并不愿意別的國家參與項目分享技術(shù)，隨著經(jīng)費(fèi)的增長，美國意識到單獨(dú)一個國家無法負(fù)擔(dān)如此巨大的項目而四處尋求國際援助，此時美國政府仍只愿意讓他國生產(chǎn)技術(shù)含量較低的一些配件[19]，因此來自國際的援助相當(dāng)有限，最終只有印度以派遣物理學(xué)家以研究對撞機(jī)的方式和捐贈一些部件的“實(shí)物形式”投資0.5億美元[20]。與SSC遭受的冷遇不同，LHC以其更經(jīng)濟(jì)和更開放的姿態(tài)受到了更多國家的支持。LHC項目由34個國家的科研機(jī)構(gòu)共同建造和維護(hù)，其中包括歐洲20個CERN成員國，美國、日本、俄羅斯等6個觀察國，以及加拿大、中國等參與國，LHC的順利進(jìn)行，是科學(xué)家智力投入和資金投入的國際化合作的結(jié)果。LHC鼓勵國際資金注入和技術(shù)參與，每個國家的實(shí)驗室能夠獲得什么樣級別的分享數(shù)據(jù)待遇，主要看其投入建設(shè)LHC項目的資金比重[21]。從SSC到LHC，不同的結(jié)局在提醒著科學(xué)政策決策者，只有多方參與的國際合作才是基礎(chǔ)物理“大科學(xué)”工程的康莊大道。

[1]高原,王大明.美國超導(dǎo)超級對撞機(jī)案例研究[J].工程研究,2011，3(42).

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[6]Superconducting super collider：joint hearing before the committee on energy and natural resources and the subcommittee on energy and water development of the committee on appropriations，United States Senate，one hundred third congress,first session,on the department of energy’s superconducting super collider project[M].Washington：U.S.G.P.O.,1993:57,60.

[7]Basic science budget and SSC：hearing before the subcommittee on energy research and development of the committee on energy and natural resources,United States Senate,one hundredth congress,second session on the department of energy’s fiscal year 1989 request for the superconducting super collider and the basic science budget,April 12,1988[M].Washington：U.S.G.P.O.,1988:240-241.

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(責(zé)任編輯 沈蓉)

Collider：PhysicalProgressorCriticism? ——TheDisputeof“BigScience”ProjectsinBasicPhysicsfromtheSSCandLHCProjects

Liu Yiming,Lai Yanru

(1.School of Humanity and Sciences，National Univercity of Defense Technology,Changsha 410073,China； 2.Political College of National Defence University,Nanjing 210000,China)

B26

A

2016-09-22

劉一鳴(1991-)，男，黑龍江人，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會科學(xué)學(xué)院博士研究生；研究方向：軍事技術(shù)哲學(xué)。