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藏在科學背后的強子對撞機

發(fā)布時間:2020-04-11 來源: 日記大全 點擊:

     LHC的成功啟動真的標志著歐洲科學力量的復蘇嗎?      大型強子對撞機(Large Hadron Collider,簡稱“LHC”),一個長達27公里的實驗儀器,于9月10日在瑞士、法國接壤的小鎮(zhèn)正式啟動,開啟了這個人類歷史上最大規(guī)模的物理實驗。正當全球粒子物理學家都為實驗結果緊張地守候在電腦前,普通人似乎更加關注一些與科研無關的事。
  
  LHC為何花落歐盟?
  
  明眼人會發(fā)現(xiàn),這個巨無霸試驗儀器并不是“一如既往”地建立在美國,而是在歐洲。二戰(zhàn)時大量歐洲科學家投奔美國,戰(zhàn)后長達幾十年的冷戰(zhàn)和軍備競賽,美國在國際科技研究占據(jù)著絕對領導位置。
  二戰(zhàn)期間,瑞士長大的愛因斯坦出走美國并在普林斯頓大學領導高等研究院,開創(chuàng)了世界一流大學研究院的典范;上世紀60年代,英國著名科學家波爾赴美進行科學研究并最終獲得諾貝爾獎;直至近幾年,歐裔美籍的諾貝爾獲獎者并不鮮見。美國在科學世界中以其一流的科研環(huán)境,豐厚的財政資助,優(yōu)越的福利制度不斷吸引大量歐洲科學天才,并在美歐科學角力中始終處于上風。因此,這個人類歷史上投入最大的科學實驗由歐洲人牽頭確實耐人尋味。
  不過,LHC的成功啟動真的標志著歐洲科學力量的復蘇嗎?歐盟能否借著這個歷史性的科研事件重新奪回它們失落百年的科學皇冠?
  從科技投入和成果來看,歐洲的實力依然大大落后于美國。2003年,經(jīng)合組織(OECD)的一份統(tǒng)計報告指出,美國在科研(R&D)方面的總投入達到了2700億美元,而歐盟僅為1870億美元。在另一個極具說服力的指標――諾貝爾獎獲獎人數(shù)的統(tǒng)計中,歐洲也是處于絕對劣勢:歐洲在物理、化學和醫(yī)學生理三個大項的總獲獎人數(shù)僅占美國的一半,必須指出的是,歐洲有很大比例的獲獎者是在二戰(zhàn)前獲得諾貝爾獎的。
  正如上述指標顯示,歐盟的科技投入大大落后于美國,是歐盟在科研中落后的根本原因。另外,歐盟畢竟是一個國家間的聯(lián)盟而不是統(tǒng)一的國家,語言、文化的差異,教育制度不協(xié)調等因素決定了它在科技交流方面的先天不足。同時,不同利益驅動之下,各國科研的重點不同,很難做到人力物力的大規(guī)模集合。這種政治上的差異無疑是歐盟國家進行科研活動的又一短板。
  然而LHC為何花落歐盟?
  要解答這個問題,我們不得不提一下LHC的主要制造者――歐洲核子研究中心(CERN)。該中心匯集了3000多名科研人員,預算高達11億瑞士法郎,每年接待1000多名世界各地的學者進行訪問研究。這個誕生于二戰(zhàn)后的大型科學機構已成為世界上所有粒子物理學家的精神圣地。開放性是其最大特色。以LHC的建造為例,參與該項目的科學家高達8970名,來自數(shù)十個國家,其中包括了歐洲以外的美國、以色列、日本等地。
  一貫保守封閉的歐洲科學界在LHC計劃上顯示了極大的寬容性和開放性,項目不僅容納了全球的科學家,并吸引了各國的經(jīng)濟投入,其中僅美國一個國家的投入就達到了5.9億美元。也正因如此,歐盟的這個項目從一開始就獲得全球粒子物理界的極大關注,在科研的推進和經(jīng)濟投入上也是罕見的順利。
  反觀美國,其進行大規(guī)模物理實驗的決心和機制卻遠不如歐洲先進和有效。美國物理學家們曾于80年代著手組織他們的大規(guī)模實驗――超導超級對撞機(SSN)實驗。但這個始于1982年的計劃卻最終胎死腹中。1993年初,美國國家審計署發(fā)表了一份對SSN極為不利的審計報告,該報告指出SSN的資金投入過大,擠占美國科研經(jīng)費。這份報告隨后被提交到國會,多個國會議員認為美國政府應該停止對SSN項目的資助,平衡在各領域科研經(jīng)費的投入,最終,停止SSN項目的議案獲得通過。SSN的終止標志著美國大規(guī)模物理實驗時代的結束,可以說是對美國粒子物理界的沉重打擊,并決定了美國在大規(guī)模實驗中必將落后于歐洲。有科學家指出,SSN項目中,美國一方面希望得到其他國家的投入,但另一方面卻限制各國科研人員參與項目,防止其他國家分享這一重要的科學成果,最終結果是,其他國家對項目缺乏興趣。在投入巨資的科研項目上缺乏他國支持,顯然是行不通的。
  可以說,SSN的失敗和LCH的成功,與其說是歐美科技能力的體現(xiàn),還不如說是其科研制度的反映。
  雖然從各方面說,歐盟的科研能力仍較大地落后于美國。但歐盟在科學研究上卻不甘心就此被美國拋開,其決心在LCH的推動上可見一斑。2007年7月1日,第七期歐洲研究與發(fā)展框架計劃(EU R&D Framework Programme 7,簡稱FP7)正式啟動,該計劃致力于“建立共同的、成員國協(xié)調的歐洲研究與發(fā)展基地;統(tǒng)籌歐洲內部統(tǒng)一研究市場以使知識、研究者和技術在歐盟內自由流動;重組歐洲研究機構以歐盟層面和國家間研究活動的協(xié)調;制定歐盟共同研究政策”。由此可見,歐盟已經(jīng)意識到其在科研合作方面的缺陷并矢志改革。
  
  媒體角色在哪里?
  
  有人擔心撞擊實驗可能造成災難性后果,或制造出小型黑洞吞噬地球,或產(chǎn)生出理論中的奇異微子,令地球異變,由此世界末日論的傳言四起。在夏威夷州首府檀香山,前核安全專家沃爾特?瓦格納和西班牙科學作家路易?桑奇聯(lián)合提起訴訟,要求法院中止具有潛在威脅的強子對撞機試驗。同時,位于法國斯特拉斯堡的歐洲人權法庭也面臨著同樣的難題:法院同意審議主要由德國和奧地利教授和學生提出的強子對撞機可能導致世界末日來臨一案。不過,法庭拒絕了他們提出的立即中止大型強子對撞機實驗的請求。
  在實驗的安全性問題上,CERN得到了包括英國的斯蒂芬?霍金在內的一些著名科學家的支持。這些科學家?guī)椭巳藗兊膿模⑿Q有關實驗是絕對安全的;艚鹫f:“如果LHC中的粒子對撞制造出了一個微型黑洞――當然這是不太可能出現(xiàn)的,這個黑洞也會消散殆盡,產(chǎn)生獨特的粒子模式。在地球大氣層中,像這樣的或更大能量級別的對撞每天要發(fā)生數(shù)百萬次,也沒有造成任何惡果。”
  對LHC的安全評估自有相關專家來操心,但公眾對此保留知情權。對于與自身安全相關的科學實驗,公眾知情權的行使尤為重要。
  當媒體著重關注一些懷疑論者有關地球爆炸的預言、以科幻小說手法編織出一個個黑色夢魘時,對“世界末日”的恐懼便在民眾中迅速蔓延。
  在宗教傳統(tǒng)根深蒂固的印度,對LHC試驗以及相關威脅的恐懼通過媒體迅速傳播,成千上萬的人涌進寺廟祈禱。人們迫不及待地去享用最喜歡的食物,等待世界末日的到來。一位寺廟住持表示:“這幾天日均比平常多了1000名香客!倍幻《壬倥淖詺⒖謶智榫w推向極端。女孩的父親接受當?shù)仉娨暸_采訪時稱,女兒查雅觀看關于世界末日的新聞節(jié)目后自殺。過去兩天,印度不少新聞頻道一直播放討論歐洲強子對撞機實驗以及世界末日預言的節(jié)目。
  “輿論會對社會事物的關注表現(xiàn)出積極主動的態(tài)勢,從而影響乃至左右大眾的心理判斷。”與其說查雅是死在對LHC的盲目恐懼中,不如說她是死在媒體的推波助瀾上。
  當我們習慣將“媒體”與“告知”畫等號時,不自覺地忽略了其對話功能。無論理性與否,公眾以死亡的極致方式拒絕接受科學實驗,難道沒有其他途徑嗎?對于造價高昂、又具有潛在威脅(即使只是在假設上)的科學實驗,公眾難道不具有話語權嗎?如果有,話語權向誰行使?
  媒體是一個平臺,從某種意義上說,社會各階層都能利用該平臺進行理性對話?茖W話題也不具有特殊性,由納稅人供養(yǎng)的科學不只是為了滿足部分科學家的好奇心,它早已不是少數(shù)人手中的壟斷資源。有識之士認為,以媒體為溝通橋梁,具備基本科學知識以及信息識別能力的公眾,應理性行使質疑科學的權力。
  
  中國究竟走了多遠?
  
  在大型強子對撞機(LHC)上的4個大實驗中,共有來自80多個國家和地區(qū)的7000多名科學家和工程師參與。中科院高能物理研究所、北京大學、清華大學等科研院所和高校的科研人員參加了部分實驗。
  LHC計算網(wǎng)格分三層:第零層、第一層、第二層。第零層代表了CERN的中心設備,這里將把實驗產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進行存儲和初步處理。第一層代表了國家級實驗室,美國的費米實驗室、布魯克海文國家實驗室位列其中。在這里將進行大規(guī)模的計算和數(shù)據(jù)處理。第二層主要由大學和研究所的小型計算中心構成。這些中心的計算機將為整個網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)分析提供分布式處理功能。高層組織有使用第零層和第一層工具的優(yōu)先權。每個國家依據(jù)投入建設LHC項目的資金比重,獲得一定級別的分享數(shù)據(jù)待遇。目前,中國各大實驗室只能作為第二層計算中心,而日本則獲得了第一層計算中心的資格。
  LHC項目是我國政府首次投資參與重大國際合作項目,有無數(shù)個“第一”、“之最”值得鼓舞。盡管單憑一臺超級粒子對撞機就斷言中國在科研實力上躋身一流似乎有失偏頗。但是,中國的LCH參與,也至少說明我們在這條科研道路上的起步還算不錯!

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