希格斯狂熱:我們並不需要美國的超導對撞機

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


“歐洲在追求上帝粒子方面超越美國”,標題赫然醒目。

彭博新聞報道稱,伽利略和牛頓的故鄉透過對希格斯玻色子的研究重新奪回了物理學領域的領先地位,這一科學領域的地位曾經毫無爭議地屬於本傑明·富蘭克林的誕生地。報道還援引了一位在歐洲核子研究中心工作的美國物理學家的話,說美國已經放棄了推動科學的邊界。

自二戰以來,美國作為世界領先的科學技術強國正在失去其魔力的觀點一直不斷重複出現。當一個威脅消退時,下一個威脅就會出現:首先是人造衛星和蘇聯。接下來是20世紀80年代的日本,以及最近幾年,新興的亞洲巨頭以及現在的歐洲物理學巫師的威脅。


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這張照片有什麼問題嗎?我們真的在失去優勢嗎?或者,用歷史學家理查德·霍夫斯塔特的話來說,這是否是美國科學政策中偏執風格的體現?上個月出版的一本書——《美國科學正在衰落嗎?》——試圖回答這個問題。

社會學家作者——密歇根大學的謝宇和哈佛大學的亞歷山德拉·基勒沃爾德——堅持事實,不提出任何先入為主的政治議程。在研究了大量資料集後,研究人員發現,危言聳聽者基本上是杞人憂天。美國科學狀況良好,即使它不再像以前那樣過度膨脹。

以下是書中關於美國在世界科學和技術領域地位的一些重要統計資料

——佔研發總支出的40%

——佔工業國家新專利技術的38%

——截至2009年,佔世界物理學、化學、生理學或醫學諾貝爾獎得主的45%

——佔世界高被引科學出版物的63%

——佔世界排名前20大學的85%,佔世界排名前100大學的54%

作者的結論是,美國仍然保持著“在科學、技術和創新方面持續且無可爭議的世界領導者”的地位。與此同時,他們也認識到,情況正在發生變化,美國科學不再是唯一的競爭者。科學事業當然已經全球化。一個例子是:新的科學出版物的增長率通常在美國以外增長更快。這不足為奇,也不是威脅。

在作為無可匹敵的世界領導者90年後,美國有了競爭對手。但它的科技帝國尚未萎縮到無關緊要的地步。關於美國科學和全球化的章節用這個重要的結論總結了這一點:“失去主導地位……與衰落不同。”

將科學視為角鬥士之戰可以追溯到冷戰時期對物理科學的痴迷,將其視為美國和蘇聯炫耀地緣政治肌肉的手段。那些《廣告狂人》時代的態度——第二名不是一個選擇,老兄——並沒有完全消失。

希格斯公告就是一個例子,這是一個讓衛星時代的科學家們哀嘆美國如何能夠重新確立全球霸權的機會,如果這個國家當初繼續推進超導超級對撞機,該專案在1993年因高達110億美元以上的鉅額成本而被國會取消。“SSC在歐洲核子研究中心的機器方面有很大的領先優勢,”諾貝爾物理學獎得主,曾經的SSC支持者史蒂文·溫伯格告訴《德克薩斯論壇報》。“它本可以提前十年完成,而且由於它的能量是三倍,事情會進展得更快。”

遺漏的是,大型強子對撞機的成本沒有那麼高,而且真的有那麼急嗎?好像美國需要趕上最新一代的蘇聯多彈頭獨立制導重返大氣層飛行器技術,以避免全球熱核毀滅。SSC也可能有些過頭了。歐洲核子研究中心的科學家們似乎已經發現了希格斯玻色子,並且承諾會有更多發現(希格斯2、3等,超對稱粒子,等等)。但這有點模糊,就像一個高能量的布里加多恩。“絕對沒有保證,”溫伯格告訴《科學》雜誌。“我的噩夢,而且不僅僅是我,而是我們(粒子物理學)中的許多人,就是大型強子對撞機發現了希格斯玻色子,僅此而已。那就像關上了一扇門。”更強大的SSC不一定會做得更好。(另請參閱約翰·霍根的精彩部落格,它對希格斯現象的批判性分析比我做得更好。)

最終,歐洲核子研究中心和大型強子對撞機代表了大型科學的最佳面貌。來自100多個國家的10000多名科學家參與其中,其中包括來自美國的近2000名科學家。(頒發給最多三位科學家的諾貝爾獎是否正在過時?)

SSC是不同的——而且在規劃中,缺乏類似的國際合作。“美國在觀點上非常民族主義,而且需要意識到,要做大事,你必須以你不是主導力量的方式進行合作,”加州理工學院的科學家巴里·巴里什向彭博社回憶說。無論如何,一臺橫跨法瑞邊境的機器,由一個爆發出全球資訊網的組織執行,似乎比位於達拉斯郊區的機器更適合作為最終大型科學專案的象徵,因為該地區在某些科學基本原則上一直持矛盾態度。

來源美國能源部/維基共享資源

一個遲來的腳註:《大眾科學》的文案主管克里斯蒂·凱勒,以及該出版物最接近上帝粒子的東西——她為我們所有的故事賦予了質量——發現了這個重要事實:“Higgledy-piggledy 是《韋氏詞典》中希格斯玻色子之前的條目。”

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大眾科學's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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