藏在科學(xué)背后的強(qiáng)子對撞機(jī)

任蕙蘭　吳　荻

LHC的成功啟動真的標(biāo)志著歐洲科學(xué)力量的復(fù)蘇嗎？

大型強(qiáng)子對撞機(jī)（Large Hadron Collider，簡稱“LHC”），一個長達(dá)27公里的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。正當(dāng)全球粒子物理學(xué)家都為實(shí)驗(yàn)結(jié)果緊張地守候在電腦前，普通人似乎更加關(guān)注一些與科研無關(guān)的事。

LHC為何花落歐盟？

明眼人會發(fā)現(xiàn)，這個巨無霸試驗(yàn)儀器并不是“一如既往”地建立在美國，而是在歐洲。二戰(zhàn)時(shí)大量歐洲科學(xué)家投奔美國，戰(zhàn)后長達(dá)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(lǐng)導(dǎo)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(xué)領(lǐng)導(dǎo)高等研究院，開創(chuàng)了世界一流大學(xué)研究院的典范；上世紀(jì)60年代，英國著名科學(xué)家波爾赴美進(jìn)行科學(xué)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?wù)卟⒉货r見。美國在科學(xué)世界中以其一流的科研環(huán)境，豐厚的財(cái)政資助，優(yōu)越的福利制度不斷吸引大量歐洲科學(xué)天才，并在美歐科學(xué)角力中始終處于上風(fēng)。因此，這個人類歷史上投入最大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)由歐洲人牽頭確實(shí)耐人尋味。

不過，LHC的成功啟動真的標(biāo)志著歐洲科學(xué)力量的復(fù)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(xué)皇冠？

從科技投入和成果來看，歐洲的實(shí)力依然大大落后于美國。2003年，經(jīng)合組織（OECD）的一份統(tǒng)計(jì)報(bào)告指出，美國在科研（R&D）方面的總投入達(dá)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(biāo)——諾貝爾獎獲獎人數(shù)的統(tǒng)計(jì)中，歐洲也是處于絕對劣勢：歐洲在物理、化學(xué)和醫(yī)學(xué)生理三個大項(xiàng)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?wù)呤窃诙?zhàn)前獲得諾貝爾獎的。

正如上述指標(biāo)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(diào)等因素決定了它在科技交流方面的先天不足。同時(shí)，不同利益驅(qū)動之下，各國科研的重點(diǎn)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(jìn)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——?dú)W洲核子研究中心（CERN）。該中心匯集了3000多名科研人員，預(yù)算高達(dá)11億瑞士法郎，每年接待1000多名世界各地的學(xué)者進(jìn)行訪問研究。這個誕生于二戰(zhàn)后的大型科學(xué)機(jī)構(gòu)已成為世界上所有粒子物理學(xué)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(xiàng)目的科學(xué)家高達(dá)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(xué)界在LHC計(jì)劃上顯示了極大的寬容性和開放性，項(xiàng)目不僅容納了全球的科學(xué)家，并吸引了各國的經(jīng)濟(jì)投入，其中僅美國一個國家的投入就達(dá)到了5.9億美元。也正因如此，歐盟的這個項(xiàng)目從一開始就獲得全球粒子物理界的極大關(guān)注，在科研的推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)投入上也是罕見的順利。

反觀美國，其進(jìn)行大規(guī)模物理實(shí)驗(yàn)的決心和機(jī)制卻遠(yuǎn)不如歐洲先進(jìn)和有效。美國物理學(xué)家們曾于80年代著手組織他們的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)——超導(dǎo)超級對撞機(jī)(SSN)實(shí)驗(yàn)。但這個始于１９82年的計(jì)劃卻最終胎死腹中。1993年初，美國國家審計(jì)署發(fā)表了一份對SSN極為不利的審計(jì)報(bào)告，該報(bào)告指出SSN的資金投入過大，擠占美國科研經(jīng)費(fèi)。這份報(bào)告隨后被提交到國會，多個國會議員認(rèn)為美國政府應(yīng)該停止對SSN項(xiàng)目的資助，平衡在各領(lǐng)域科研經(jīng)費(fèi)的投入，最終，停止SSN項(xiàng)目的議案獲得通過。SSN的終止標(biāo)志著美國大規(guī)模物理實(shí)驗(yàn)時(shí)代的結(jié)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(shí)驗(yàn)中必將落后于歐洲。有科學(xué)家指出，SSN項(xiàng)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(xiàng)目，防止其他國家分享這一重要的科學(xué)成果，最終結(jié)果是，其他國家對項(xiàng)目缺乏興趣。在投入巨資的科研項(xiàng)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(xué)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(jì)劃（EU R&D Framework Programme 7，簡稱FP7）正式啟動，該計(jì)劃致力于“建立共同的、成員國協(xié)調(diào)的歐洲研究與發(fā)展基地；統(tǒng)籌歐洲內(nèi)部統(tǒng)一研究市場以使知識、研究者和技術(shù)在歐盟內(nèi)自由流動；重組歐洲研究機(jī)構(gòu)以歐盟層面和國家間研究活動的協(xié)調(diào)；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(dān)心撞擊實(shí)驗(yàn)可能造成災(zāi)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(xué)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(qiáng)子對撞機(jī)試驗(yàn)。同時(shí)，位于法國斯特拉斯堡的歐洲人權(quán)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(xué)生提出的強(qiáng)子對撞機(jī)可能導(dǎo)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(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的請求。

在實(shí)驗(yàn)的安全性問題上，CERN得到了包括英國的斯蒂芬·霍金在內(nèi)的一些著名科學(xué)家的支持。這些科學(xué)家?guī)椭巳藗兊膿?dān)心，并宣稱有關(guān)實(shí)驗(yàn)是絕對安全的。霍金說：“如果LHC中的粒子對撞制造出了一個微型黑洞——當(dāng)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(dú)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?！?/p>

對LHC的安全評估自有相關(guān)專家來操心，但公眾對此保留知情權(quán)。對于與自身安全相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，公眾知情權(quán)的行使尤為重要。

當(dāng)媒體著重關(guān)注一些懷疑論者有關(guān)地球爆炸的預(yù)言、以科幻小說手法編織出一個個黑色夢魘時(shí)，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(yàn)以及相關(guān)威脅的恐懼通過媒體迅速傳播，成千上萬的人涌進(jìn)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(dāng)?shù)仉娨暸_采訪時(shí)稱，女兒查雅觀看關(guān)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(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)以及世界末日預(yù)言的節(jié)目。

“輿論會對社會事物的關(guān)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?！迸c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(dāng)我們習(xí)慣將“媒體”與“告知”畫等號時(shí)，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(xué)實(shí)驗(yàn)，難道沒有其他途徑嗎？對于造價(jià)高昂、又具有潛在威脅（即使只是在假設(shè)上）的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，公眾難道不具有話語權(quán)嗎？如果有，話語權(quán)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(jìn)行理性對話?？茖W(xué)話題也不具有特殊性，由納稅人供養(yǎng)的科學(xué)不只是為了滿足部分科學(xué)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(rèn)為，以媒體為溝通橋梁，具備基本科學(xué)知識以及信息識別能力的公眾，應(yīng)理性行使質(zhì)疑科學(xué)的權(quán)力。

中國究竟走了多遠(yuǎn)？

在大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上的4個大實(shí)驗(yàn)中，共有來自80多個國家和地區(qū)的7000多名科學(xué)家和工程師參與。中科院高能物理研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)等科研院所和高校的科研人員參加了部分實(shí)驗(yàn)。

LHC計(jì)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(shè)備，這里將把實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和初步處理。第一層代表了國家級實(shí)驗(yàn)室，美國的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室位列其中。在這里將進(jìn)行大規(guī)模的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。第二層主要由大學(xué)和研究所的小型計(jì)算中心構(gòu)成。這些中心的計(jì)算機(jī)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(quán)。每個國家依據(jù)投入建設(shè)LHC項(xiàng)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(shí)驗(yàn)室只能作為第二層計(jì)算中心，而日本則獲得了第一層計(jì)算中心的資格。

LHC項(xiàng)目是我國政府首次投資參與重大國際合作項(xiàng)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(jī)就斷言中國在科研實(shí)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！