为何做“没有价值”的科学:费米国家加速器实验室50周年

作者: 吴进远

来源: 知识分子

发布日期: 2017-12-25

本文回顾了美国费米国家加速器实验室50年的辉煌成就,特别强调了其第一任主任罗伯特·威尔逊的理念,即科学研究不仅关乎国家安全,更关乎国家荣耀和爱国主义。文章还详细描述了实验室在科学技术研究、人文艺术环境、公众科普教育、中小学生科学教育以及国际合作方面的贡献和成就。

2017年是美国费米国家加速器实验室成立50周年。50年来,实验室取得了辉煌的成就,这一切与它的第一任实验室主任罗伯特·威尔逊 (Robert R. Wilson) 以及其他同事的卓越贡献是分不开的。时至今日,回顾科学先贤们的实践和理念,对于我们的工作,仍然有着宝贵的借鉴意义。

罗伯特·威尔逊最著名的一个论断,是他在1969年4月答复国会议员质询时说的一句话。当时议员们关心这个新的实验室以及获得的新知识对国家的安全有哪些帮助,罗伯特·威尔逊回答说,这是一个长期的,关乎国家荣耀,爱国主义的事。这些新知识并不能直接地保卫国家,但却能“使之值得被保卫” [1]。

费米实验室与科学技术研究在威尔逊和几代科学家的领导下,费米国家加速器实验室取得了许多令人瞩目的成就。别的不说,单说组成我们这个世界的12种基本粒子:6种夸克与6种轻子。费米实验室发现了其中的b与t两种夸克,以及轻子陶中微子。这些发现极大地丰富了人们对于世界的认识。

粒子物理的发现,并不是靠每天推导量子力学公式得到的,而是通过精密的实验得到的。实验用到的装备,不论是产生新粒子用的加速器,还是探测新粒子衰变产物的探测器,都需要投入大量人力物力来研发。通过这种研发工作,我们可以得到很多“副产品”,那就是在超导,射频,探测器材料与结构,电子学,计算机等领域的新技术与新知识。这些新技术与新知识又逐步地在工业,医学检测与治疗技术等方面获得应用,造福社会。

费米实验室与人文、艺术和环境毫无疑问,科学与技术的研发成果是一个实验室存在的终极价值。但威尔逊并不满足于此,他为实验室注入了许多人文、艺术与环境元素。整个实验室建设得像一个公园,园区甚至开辟了一片牧场,饲养了一群美洲野牛 (American bison,Bison bison),这个种群不断繁衍并与其它种群交换,一直饲养到现在。

费米实验室与公众科普教育费米实验室多年来形成了重视对公众进行科普教育的传统。2017年9月23日,作为50周年庆典系列活动之一,费米实验室举办了盛大的开放日活动。实验室开放了多处科研设施让公众参观,并租用了几十辆校车,接运1万名访客。

费米实验室与中小学生科学教育实验室对于中小学生的科学教育也非常重视。特别值得介绍的,是附近的一所数理高中。这所学校是由实验室的第二任主任、诺贝尔奖获得者里昂·莱得曼 (Leon M. Lederman) 与伊利诺伊州政府有关机构创办的,名为Illinois Mathematics and Science Academy(IMSA)。学校设置高中10至12年级,面向全州选拔学生。

费米实验室与国际合作费米实验室的实验研究工作,通常都是与国际上的科研机构以及大学合作进行的。这种合作,可以将国际上本领域的智力与财力资源有效地整合起来,以完成单一机构难以实现的目标。而在冷战期间,实验室与苏联科学研究机构从1972年开始就有合作,这种合作显得格外引人注目。

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