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
這是我與史蒂文·溫伯格、莎拉·西格和尼爾·圖羅克進行小組討論的 YouTube 影片連結。我很高興能與如此才華橫溢、富有啟發性的思想家們就科學的未來進行富有成效的對話。我也很高興能將生物學的觀點帶入到一場沉浸在物理學和天文學中的討論中；毫無疑問，儘管物理學和天文學將繼續對宇宙產生驚人的見解，但本世紀我們面臨的許多最緊迫的科學和倫理問題將來自生物學。在討論之前，我們採訪了宇航員克里斯·哈德菲爾德，他在國際空間站用音樂、影片和在零重力條件下對科學的清晰演示讓我們感到高興。正如任何討論一樣，沒有足夠的時間來說出我們想說的一切，所以我想在這裡總結一下討論，並指出一些額外的想法。由於我們在節目中都直呼對方的名字，所以我在這裡也會這樣稱呼我的小組成員。
我對這場辯論的有些簡單但現實的評估是：總的來說，我發現史蒂文和我對大型科學的未來感到悲觀，而莎拉和尼爾則持樂觀態度。然而，我們的想法之間存在相當大的重疊，我個人認為我們之間的共識遠多於分歧。史蒂文的悲觀情緒來自於他在一個領域中的輝煌職業生涯，這個領域現在可能過於成熟，無法進行廉價、簡單的實驗。這也來自於他看到超導超級對撞機（SSC）計劃在政治反對和成本增加面前崩潰的經歷。我自己的悲觀情緒實際上是偽裝的樂觀情緒。它來自於認識到自 20 世紀 60 年代以來，科學傳播和計算能力已經取得了巨大進步，並且至少一些大型科學現在可以作為小型科學來完成，尤其是在生物學領域。莎拉和尼爾認為，科學仍然是一個很好的賣點，尤其是在涉及系外行星和量子計算等直觀上令人興奮的主題時，我對此表示贊同。莎拉尤其意識到，如果資助機構給她無限的資金，那麼花所有這些錢的最佳專案將是大型科學專案。
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大型科學麵臨的主要挑戰始終如一：如何讓公眾和政治家支援數十億美元的科學專案，尤其是在經濟不景氣的情況下？這將如何影響 21 世紀的科學研究方式？
這是一個複雜的問題，可以從多個角度來解決。從我們的討論中脫穎而出了一些核心主題。其中一個更具啟發性的主題是，大型科學必須與載人航天任務和其他專案競爭。史蒂文明確認為，將人送上月球是一項幾乎沒有產生任何科學價值的觀賞性運動，我同意他的觀點。在他的著作《從厄洛斯到蓋亞》中，弗里曼·戴森對阿波羅任務的有效載荷、宇航員在太空中的時間和在月球上進行的科學研究進行了簡單但仔細的分析，他得出結論，從純科學的角度來看，阿波羅任務的浪費是令人望而卻步的。毫無疑問，無人任務可以以一小部分成本，提供從載人航天中獲得的那種基本的科學知識。例如，旅行者號和先驅者號宇宙飛船提供了關於行星的非凡科學觀測，這是載人任務只能夢想收集的。然而，克里斯·哈德菲爾德也提出了一個出色的反駁；載人任務可以激勵整整一代科學家和工程師追求技術職業（當可用的工作崗位很少時，這是否是一個好主意是另一個帖子要討論的話題）。
然而，這個論點的價值被史蒂文一個更重要的觀點所取代；當科學不僅與其他型別的科學競爭時，而且當它與教育、醫療保健、國家安全以及政府應該做的其他數十億件大事和小事等政府責任競爭時，科學的損失更大。這個國家的問題是政府對基本服務的支出減少。如果這些服務穩定並獲得充足的資金，它們就不會與基礎科學競爭。因此，問題不僅僅是大型科學的問題，它超越了科學，觸及了政府的適當責任。從某種意義上說，為了使科學成為可能，政府應該使我們整個生活方式成為可能。
莎拉也提出了一個極好的觀點，我希望在另一篇文章中對此進行更詳細的闡述。她指出，當領域是新的且充滿活力時，當唾手可得的成果仍然唾手可得時，小型且廉價的科學無疑可以發揮作用。她自己領域中最重要的一項發現之一是使用停在停車場的小型望遠鏡完成的。史蒂文和我承認，對於粒子物理學的前身核物理學來說，情況確實如此。本世紀上半葉核物理學中最重要的發現大多是使用成本僅為幾百美元的臺式裝置完成的；正如史蒂文所說，盧瑟福以 70 英鎊的資助發現了原子核。我還應該指出——帶著一絲惆悵——這些簡單的實驗導致了用簡單的語言寫成的論文，這些論文是持久的普通人可以理解的；例如，歷史學家理查德·羅茲在撰寫他的開創性著作《原子彈的製造》時，仔細閱讀了所有核物理學的開創性論文。到目前為止，粒子物理學的問題已經變得如此之大，並且需要如此高的能量才能產生任何有價值的東西，因此很難想象如何擺脫使用數十億美元的裝置和由數千名科學家和工程師組成的團隊。此外，該領域的文獻對於非專業人士來說已經變得難以理解。相比之下，莎拉自己的系外行星領域還很年輕。它仍然可以使用小型科學方法來解決，其主要發現和技術仍然可以用相對簡單的語言來解釋，儘管正如她所指出的，即使這個時代也在迅速流逝。
這讓我想到了生物學，我很高興在討論中至少部分地談到了它。與物理學相比，生物學仍然是一個新的領域；混亂、未探索且充滿可能性。它提出了需要最大程度的多樣性和達爾文選擇，以及最小程度的目光短淺和官僚干預的問題。神經科學等子領域甚至更新，因此人們可能會認為，在這些領域中，仍然有低垂的果實可以透過小型、廉價的科學來採摘。事實上，在這種背景下思考被認為是典型的大型科學計劃的人類基因組計劃是值得的。即使在那種情況下，與該專案相關的克雷格·文特在幾年內就脫離了該專案，成立了自己的公司，完成了基因組測序，並且以約 10% 的成本完成了這項工作。顯然，基因組測序並不是大型科學的絕對要求。隨著測序成本以超過摩爾定律的速度直線下降，現在以低成本進行生物學研究將更加可行。我只能簡單地提到一個非常有希望的進展，那就是眾包的出現。我相信眾包不僅可以透過在數千名科學家和外行之間分配資源和資料分析來降低大型科學的成本，而且還可以成為讓普通公民對科學感興趣的絕佳載體。
多樣化的小規模科學方法能夠解決新興領域中的重要問題，這正是奧巴馬總統大力支援的腦圖計劃備受爭議的原因。正如我在討論中指出的那樣，該計劃的問題不在於其目標——繪製單個神經元的活動圖——是錯誤的，而在於該目標忽略了在更高層次上理解大腦的其他同樣有效的方法。你可以在不首先了解這些模組中每個神經元如何放電的情況下，研究大腦不同模組之間如何相互作用。後者當然可以豐富前者，但並非必不可少。至少，人類基因組計劃的例子向我們表明，大型科學專案應該靈活並對解決同一問題的其他多樣化方法持開放態度。正如萊納斯·鮑林所說，要在科學中產生好想法，你應該先產生大量想法，然後丟掉壞想法。大型科學的問題在於，它有可能將自己束縛在一個只有有限方法的框架中，這種正規化在一個像神經科學這樣的新興領域中尤其具有破壞性。
尼爾說了最後一番話，這使我們所有人都能以積極的態度結束討論。他指出，量子力學、相對論和遺傳學等基礎科學領域帶來了巨大的——實際上是無法估量的——好處。網際網路公司實際上是搭上了量子革命的順風車，這場革命為我們帶來了電子產品、雷射和計算機，許多領導者都令人欣慰地意識到投資基礎科學和數學的價值。未來，生物醫藥公司的情況也可能類似，它們無疑將從測序革命中獲益。尼爾認為，讓世界各地的年輕人參與基礎研究將是科學進步的關鍵。不幸的是，我認為我們沒有花足夠的時間討論教育這個至關重要的問題，但尼爾對這個問題的看法清楚地表明，教育將是科學持續卓越的支柱之一。就我個人而言，儘管我對這個國家和世界各地的一些教育標準和猖獗的反科學情緒感到震驚，但當我遇到似乎和以前的年輕人一樣對科學充滿熱情的年輕人時，我也感到一種新的希望。其他發言者也表達了類似的觀點，他們自豪而充滿希望地談論他們遇到的對最新科學進展感到興奮的學生和普通民眾。
在過去的五十年裡，我們發現了關於生命和宇宙最令人驚歎的事情。我們已經證實我們都是星塵，在我們的基因組中發現了已死病毒的殘餘，在非人類物種中找到了同理心，並測試了量子力學對另一個世界的預測。我們不斷發現關於我們世界的真相，這些真相令人震驚、鼓舞，並展示了人類的能力。訣竅在於找到正確的方式，將所有這些發現傳達給年輕人和其他公民，強調最基礎的科學既能引發對宇宙的敬畏感，也是創造就業機會、拯救生命和創造財富的意外副產品的來源。我和小組的其他成員最後都對我們充滿信心，如果我們能夠讓世界各地的人們相信科學的這些好處，那麼科學——無論大小，以及介於兩者之間的任何科學——都應該沒有理由不繼續蓬勃發展。
注：我要感謝主持人皮婭·查託帕迪亞伊，她出色地引導了討論，使討論保持在正軌上，並感謝桑德拉·吉奧納斯邀請我參加節目。