从事大科学的人是一种有忍耐力的人,而且非如此不可。耗资10亿美元(例如Hubble宇宙天文望远镜)或10亿美元以上(例如,现在要建于美国得克萨斯州的超导超级对撞机(SSC)的项目往往需要酝酿多年,那些考虑宏伟规划的人,到实现他们的梦想的时候,往往可能已经去世或退休,年轻人企图根据发表的著作在竞争中取胜则显得更加困难,除了从较年长的人那里得到写给未来的雇主或研究基金会的一封推荐信之外,他们往往可能一无所获。
关于这类情况的社会学,已是老生常谈。项目的发起人不可能亲自把项目进行到底,从而得到发现的结果;这样就引起了一种协作的意识,以及一种关于发现是无止境的前沿的恰当观念。大科学有各种不同的缺陷,研究队伍通常很庞大——庞大得使年轻人会在其中迷路,或者可能使他们发现成功取决于非严格意义上的科学能力,例如管理能力,不过,另一方面,当年轻人作为大科学研究集体的成员工作时,他们也学到了很多东西。
同时,在某种意义上,大项目也会引起急躁情绪。如果人们知道完成一个项目要花费10年时间,他们理所当然地渴望继续干下去。但是,大项目几乎总是要求某个政府或某些政府应当学会如何以适当的责任感来缓和急躁情绪,使政治家们相信一个申请资助的项目是对现有项目的一种重大改进,而且很有可能产生重大的发现成果。
之所以重提这些老生常谈,是因为在《物理评论通讯》(Physical Review Letters)上发表了费米实验室和SLAC(斯坦福直线加速器中心)的两篇文章,分别叙述了它们对Z°玻色子的多次测量;这种粒子今后几个月(系指1989年8月以后——译注)很可能将在CERN欧洲高能物理实验室)大量生产。现在公布这些数据,仅仅作为CERN能够用来检验自己测量结果的一种标准,也是有意义的。不论真假,费米实验室和SLAC所叙述的测量结果(分别为63,720和G3,724;1989年)在实验误差范围内与CERN的早期结果以及与萨拉姆(Salam)和温伯格(Weinberg)的标准理论的预期值都是一致的。这两篇文章的署名者,分别约有200人之多;读者若有兴趣,不妨可以去数一下。
有意思的是,SLAC的文章并没有署上帕诺夫斯基(W. F. Panovsky)的名字;他曾担任SLAC的主任多年,直到他在3年前退休为止。这反映了重大项目的发起人为别人制定规划的无私精神:帕诺夫斯基是SLAC的SLC(斯坦福直线对撞机)这一创造背后的驱动力;SLAC的Z°玻色子就是用这种机器生产的,其想法是:首先,用磁力将来自SLAC的主电子加速器的电子脉冲和正电子脉冲分离开来;然后,用呈周长为1公里的半圆弧形排列的磁铁将它们聚焦;最后使它们碰撞。
这种技术甚至在高能物理学的实践范围内也是属于最严格的一种。每个电子脉冲是由100亿个粒子组成的,诀窍是在于安排得使每对脉冲实际上在同一时刻击中同一块直径约为3微米的几何空间。不难理解,使得反向环行脉冲变成事先设计的形状所费时间略多于最初的设计——据估计,要多费2年时间。无疑,每个从事这项目的人都从这种经验中学到许多东西,特别是忍耐的品质。作为使成束的粒子像子弹那样互相射击的粒子加速器,SLC也将为尚未建造的机器提供有益的设计经验。苏联已经原则上决定在谢尔普霍夫(俄罗斯联邦西部莫斯科州城市——译注)建造这样的一台机器,尽管以同样方式建造的另一台机器被说成是目前正在CERN生产Z°粒子的新式大型正负电子对撞机的一个后继者。但是,这里也带有一种微妙的讽刺,如果SLC初次投入使用时就按照设计要求运行,那么它现在已经产生出几千个经明确识别的Z°粒子,从而CERN也就没有机会产生出下几个月所期望获得的有关这些粒子性质的权威数据。这并不意味着用在LEP(大型正负电子对撞机)上的钱是白花了——有许多其它的事情需要LEP去做。
同时也有一点教益。没有人会否认:竞争在科学中有一定的地位;或者,建造更有效的加速器并按时投入使用,这种竞争曾有力地促进了高能物理学的发展。但是,甚至连美国国会也会对超导超级碰撞机的未来费用咋舌的,现在已经到了提出这样的问题的时候了:为了更有效地进行竞争或更少地浪费财力,我们能够做什么?换言之,对发展新机器的投资需要更加慎重,不管现在一个新项目获得批准的漫长过程可能是多么令人痛苦。可悲的是,这恰恰是大西洋两边的高能物理学界含糊其词的地方,竞争中可望见的终点就是全球性的国际合作。虽然被欧美的高能物理学家们公认的东西似乎是如此之多,但是却有一点保留;这一点保留会使人想起圣奥古斯丁曾用于他的祈祷的话:上帝应当使他纯洁——“但是还没有”。建造第三代加速器的时机何时成熟,是人们谈话的话题。
这已不能算作是一种很敏捷的反应了。甚至根据目前的情况,欧美与日本实验室之间的跨大西洋的合作也是很有意义的,为什么不使这类安排正式化?这类安排要求对下一代加速器的设计和安装地点取得普遍一致的意见,人们之所以持保留态度,似乎往往是因为他们在当时有这样一种打算:任何时候只要建造一台机器,当然,情况未必如此,而且只有一台机器也聊胜于无,如果世界上的纳税人一生气,就会造成后一种结果。这可能意味着必须更加广泛地提倡忍耐。这有何关系呢?
[Nature,1989年8月24日]