吸引全世界上万名物理学家参与的大型强子对撞机（LHC）项目被认为是当今世界最大的科学研究合作项目。随着该实验项目的推进，有越来越多的人文科学研究者也加盟其中；而作为观察者他们感兴趣的是，这么多顶尖的科学家聚在一起，他们之间将如何交流、产生冲突后又如何解决以及决策等，这些将成为难得的考察大规模、群体性科技项目对人文关系带来何种变化的机会。《自然》杂志近期以专题报道形式刊文，对此作了独家报道。
在人文科学家眼中，由众多物理学家参与的LHC项目是一次难得的社会实验
奇异的社团
“我到这里来看望你们。”2007年，当人类学家阿皮塔·罗伊(Arpita Roy)独自走进挤满粒子物理学家的房间时，故事就这样开始了。当时，这些科学家们正争分夺秒地投入这台世界上最大的机器――即在瑞士日内瓦附近的欧洲高能物理实验室(CERN)大型强子对撞机（LHC）的建造工作。
LHC为几代物理学家带来了希望，他们设计了这台巨型机器以产生以往在对撞机中从未达到过的能量，并希望借此产生一族新的粒子。但LHC同时也是一次规模巨大的人文实验，吸引了无数的人文科学家前来。在近几年，社会学家、人类学家、历史学家和哲学家纷纷走访CERN，来了解如此多的物理学家聚在一起是如何相互接触、辩驳，甚至发生冲突的。
“LHC给我们进行一项独一无二的社会学研究提供了机会，看看一个实验是如何实时开展的：科学家们是如何形成看法的、如何在这样一个大项目中做出技术决策和传播知识的，”德国乌珀塔尔大学粒子物理学家兼物理哲学家阿里安娜·博雷尔利(Arianna Borrelli)说。
CERN一研究室主任塞尔吉奥·贝托鲁奇(Sergio Bertolucci)深感团队协作的重要性，他说：“这是一个难以置信的社会实验。”要知道全世界有大约10000名物理学家参加LHC实验，而他们中的2250人受雇于CERN。仅仅想到他参与管理的协作项目的规模就令贝托鲁奇头疼。“请想象一下，当3000人都想要预先知道他们能否在圣诞节回家，这需要做多少组织工作。”
自从LHC于2008年9月通电以来，CERN的管理层已经忍受了一系列头疼的事。LHC联机仅一个多星期，一个有缺陷的电耦合部件引发一次爆炸，造成14个月停工。罗伊说，那次挫折令CERN的科学家，特别是那些担心自己前程的研究生们灰心丧气。罗伊毕业于加州大学伯克莱分校，她断断续续在CERN有三年之久，以观察研究“这个奇异社团的语言、禁忌和规则”。
LHC于2009年11月重启，准备在收集完两年的数据后关闭，并在2012年一年时间里进行升级。今年4月，LHC达到了创纪录的7万亿电子伏能量：对两组质子束加速以达到接近光速的极端条件，然后令其在地下27公里半径的环状通道里迎面相向。两条质子束沿圆环在四个地点互相交汇，而真实的科学一幕就发生在这里，每个碰撞区附近都安装了巨型探测器。其中两个最大的粒子探测器：超导环场探测器(A Toroidal LHC Apparatus-ATLAS)及紧凑型μ介子螺旋管(Compact Muon Solenoid-CMS)都有公寓楼般大小，每个项目据称拥有将近3000人的团队。
人口的爆炸
每一代对撞机都已造成实验协作规模的跨越(见图表)，这种趋势为研究人员在工作时提供了人际交往的充分机会。卡琳·K·塞蒂娜(Karin K.Cetina)是德国康斯坦斯大学的社会学家，研究CERN的协作问题已将近30年，她是少数几个见证这场跨越数代直接增长的社会科学家之一。
塞蒂娜第一次来这儿时，当时物理学家们正在用一台较小的对撞机工作，而他们的探测器团队规模还不及今天的十分之一。“在那段日子，一个团队有100个人就已经是很多了。”塞蒂娜说她曾遇见过友善而困惑不解的粒子物理学家，尽管他们乐于帮她，但却认为社会学家“只是真正科学家的穷表亲”。
这种看法一直延续至今，罗伊说：“你能说什么呢？这是物理学家职业性的轻蔑。”
社会科学家认为，他们要在CERN博得物理学家的信赖，就要将自己定位在“文化”这个角色上，就像他们与任何其他人打交道一样。在CERN，塞蒂娜通过这种方式向几千名科学家阐述了维护和平的政治意义。
当塞蒂娜第一次开始演讲时，她说：“我原先猜测这儿执行的任何指令都来自于某个复杂组织，比如工业界或政府。”但她并没有看到那种等级体系。尽管在协作项目中设有一个具官方地位的公共代言人，却并不存在自上而下的决策过程，因为有这么多高度专业化的团队在不同的部门工作。塞蒂娜说：在CERN，“工业化的集权模式无法运作，在如此大的范围里，一个人是无法单独做出技术性决策的。”
CERN这种非传统的组织结构多少要归功于其历史和哲学理念。1954年该实验室成立于瑞士-法国边境，其目的是将被世界大战搞得四分五裂的欧洲团结起来。贝托鲁奇说：“这是一个全球协作的地方，在这里，科学超越国家政治而存在。”但在实验室内，理想主义与实际研究产生了矛盾。显然，在科学上是不能搞议会式的民主，因为我们不能由投票表决来判断谁是谁非。
如果说，CERN的组织结构既不是工业的，又不是民主的，那它又是什么样的呢?塞蒂娜认为，CERN的功能像一个公社。在这里，粒子物理学家们欣然远离自己的家，为了更大的整体利益而甘心放弃自己的个性投入工作。共有的生活方式受到下述事实的激励，即这个实验室是位于自己的国际化的领土之上。贝托鲁奇说：“即便是瑞士警察也不能进来抓我们。”这里有自己的餐馆、邮局、银行和其他必要的设施。人们长住在CERN，生活便利舒适，甚至无需到附近的日内瓦去。“这是一个你无法回避也不想回避的认知泡沫。”
贝托鲁奇说，这种迷恋对于作为全球性事业的CERN的成功是必不可少的。“来自世界各个角落的人并没有觉得他们是在参访某个陌生国家，他们感到他们是在回家。”参与ATLAS协作项目的博士后凯文·布莱克(Kevin Black)说：“这个实验室确实是一个有着许多来自四面八方的人，为一个共同目标而工作的公社。”
奉献的身份
CERN园区周围的环境是亲切友善的，其中的两家餐馆不负众望，能提供世界任何餐厅的美食。但CERN还要以提供更为舒适的工作环境以及发现新粒子的承诺来劝说数千物理学家加入到公社中。塞蒂娜指出，协作的组织结构是引导物理学家将自己的智慧奉献给LHC的一个因素。
作为深入观察这个组织结构的一扇窗户，塞蒂娜描述了LHC最大的实验协作项目ATLAS团队的变革。自从该组织在1980年代后期从CERN最老组织的残余中形成以来，她就开始对其研究了――ATLAS的任务是寻找难以捉摸的希格斯粒子，在假设中是希格斯粒子赋予其他基本粒子以质量的。
在ATLAS协作项目的“出生阶段”，各个大学和研究所的竞争团队提出了各自的检测器设计方案，由LHC管理层负责挑选。一般的看法，最显而易见、最有效的策略应当是由一个专家委员会来决定采用何种方案。然而，ATLAS管理层却并没有照此办理。
在度过出生阶段的困难时期，各个相互竞争的团队反复被要求对他们的设计方案重新测试，直到他们都同意一个简单的方案为止。采用这种方法，管理层避免了疏远团队及流失建造探测器所需的人力。塞蒂娜说：“这是一个有趣的策略，既让某些团队接受退出，又让他们仍致力于合作。”
这个持续很久的过程必然会延误建设。实验室的物理学家嘲笑道，在CERN还有宣传“LHC即将于2000年启动”的小册子。这里所说的最后期限错过了将近十年。这样的延误毫无疑问令物理学家们沮丧，但至少在某种意义上可以说，这是保持相互合作所付出的必要成本。
就像一个大公社，ATLAS协作项目的成员在一起吃喝聚会
CMS项目副发言人艾伯特·德鲁克(Albert de Roeck)注意到在这个策略背后的其他现实原因。他说：“发言人被视为是实验的‘老板’，但我们实际上并没有强制执行专断决定的意思，”并认为在工业界，如果下级不服从上级并拒绝完成自己的任务，则可能被解雇，但在LHC中这种事不会发生。“在我们的实验中，物理学家常常是大学的雇员，而不是我们的雇员。”
约翰·克里奇(John Krige)是一位亚特兰大佐治亚理工学院的历史学家，他研究ATLAS形成前CERN的协作结构，他也认为在实验室不存在简单的自上而下的决策体系。但是，他注意到“公社”一词蕴涵着在协作成员之间还存在一些竞争的意思。他说，相比之下，该协作项目的成功，得益于为了迅速而有效地建造检测器的不同部件，在下属工作团队间开展的健康的“有组织竞争”。
现在LHC已经运行，在这个对特立独行的、尤其是对脱离了自己研究所属权的物理学家强调共性的协作项目中，还有着其他的政策。比如，所有包含实验结果的论文，其作者名单必须列出这个数以千计人的协作项目的每个成员的名字，按国名字母排序，这是该项目前辈们的提议。
LHC运行示意图
ATLAS探测器部件
待运行的LHC
“这在生物学中从来不会发生。在生物学研究领域最激烈的争执是有关出版，以及由你的出版物所建立起来的声誉。”塞蒂娜说。她也研究了欧洲分子生物学实验室的生活。
“所以许多有关科学的叙述都是与个人天赋相关的。即便是诺贝尔奖，最多也只能由三个人分享，”玛丽亚·翁(Maria Ong)说，“LHC是这方面一个令人惊异的反例。”玛丽亚是美国一技术教育研究中心(TERC)的一位社会学家，TERC是马萨诸塞州坎布里奇的一个教育研究协作网络。
谁可以查看?
共同作者的身份开启了有关粒子物理学中知识的建构问题，哈佛大学历史学家彼得·盖里森(Peter Galison)说。今年2月，CMS协作项目出版了其第一篇基于LHC数据分析的论文，该论文揭示，在第一次对撞期间产生了比预期更多的外来粒子――介子。该论文的作者名单占据了整整15页，共有2200到2300人(协作项目的负责人也不能确切知道精确人数)。“难道说这中间的任意一个人都确切理解论文所包含的所有知识吗？”盖里森问，局外人谁又能审查论文是如何写出来的？“现在是，只有人才能真正胜任审查协作项目内的工作成果。”
德鲁克认为，粒子物理学协作项目的规模必然要影响同行审查。CMS论文在其内部审查过程中经过了几个月严格的审查和修改；相反，仅在短短4天里就通过了由《高能物理学报》（Journal of High Energy Physics）进行的外部同行审查。他说：“为杂志出版而进行的外部同行审查正变得不那么重要，因为它比我们内部同行审查过程要宽松得多。”
虽然协作项目的强项就是强调共有的优点，但最新的发展也使它穷于应对。有越来越多的粒子物理学家开起了个人博客。虽然大多数帖子并无争议，但伊利诺斯州巴塔维亚的费米国立加速器实验室不得不应付这种情况：在他们的协作项目准备发布消息前，有物理学家就打破规矩泄露内容。CERN的发言人詹姆斯·吉利斯(James Gillies)说，在对实验成果进行适当讨论时，欧洲实验室并不企图检查或删除这些博客，也不打算实行严厉的指导原则。
即使实施这些准则，在CERN出现的博客现象以及它与官方在沟通中可能存在的紧张，也将成为被博雷尔利（Borrelli）密切追踪的对象。博雷尔利是一个由20多位历史学家、哲学家和社会学家组成的团队中的成员。被博雷尔利戏称为“一次宏大的人文协作”的LHC项目将于今年开始由德国研究基金会(DFG)资助审查。
“这将是对在这样一个大项目中知识是如何流通的实时研究，”博雷尔利说。她特别感兴趣的是物理学界通过在线信息库arXiv.org所进行的直接出版，该网页上每天有近百份及经非同行审查过的高能物理论文预印本公布并接受公开访问。她问：“物理学家们如何来选择论文并在信息洪流的冲击下把握自己呢？”
异常的压力
社会科学家们正在探寻自然科学家职业生涯以外的东西，以评估共同协作是如何在个人层面影响物理学家的。塞蒂娜说许多粒子物理学家饱受梦魇的折磨：因自己的失误导致了项目的失败成为经常梦到的内容。“在这些噩梦里他们都把自己视作为链条中的一环，而不是单独的个人。”
塞蒂娜认为，其中粒子物理学家表现出的焦虑超越了一般的职业压力，因为他们对探测器有强烈的认同感。“这是一个由他们用自己的双手建造的工程，他们把它当作一位朋友。”当她将他们的噩梦报导出来时，文中描述的物理学家一旦得知检测器运转受影响所表现出的震动，有如心爱的家庭成员遭遇不幸一般――这是在其他一些实验科学家中不经常看到的现象。
德鲁克也认为LHC的物理学家承受着异常的压力。每一次实验由不同组成部分的下属团队来进行，而其中没有一个愿意成为最薄弱的环节，让成千上万的其他人受累。但他再次告诫不要在实验者和检测器之间建立太多的关系。他笑着说：“我不会走那么远，说物理学家有心理问题，误把探测器当朋友要和它交谈。”
最后，由于粒子物理学的协作规模不断扩大，检测器也不断增大。1950年代追踪粒子路径所必需的泡沫室由10位物理学家组成的团队发明，这在当时已经算是一次大协作了。
目前，物理学家已经在计划建造下一代粒子加速器，这又可为社会科学家提供一些新的探索领域。“不可能再有25000名物理学家那样的协作规模，”盖里森说，“在高能物理领域，我们正在达到用人的极限。”
资料来源Nature
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本文作者泽亚·梅拉里（Zeeya Merali）是伦敦的一位自由撰稿人。