美國“激光干涉引力波天文臺(LIGO)”項目幾十年磨一劍,才發現引力波的信號,其間甘苦唯有參與者自知。該項目是幸運的,因為它找到了引力波。要知道,除該項目外,還有位于意大利、德國、日本等地的諸多項目在尋找引力波,但它們都沒找到。有的項目組還鬧過烏龍,找到的引力波信號竟被證明是銀河系塵埃。
搞基礎科學研究,需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及長期的積累。但這些只是必要條件,并非有付出就必定有回報。有時,也需要有一點運氣。
LIGO項目2002年正式開始探測,但直到2010年什么也沒找著。經過5年的改造升級,靈敏度大幅提高,2015年9月14日剛試運行沒幾天居然就撞著了,不能不說有運氣的成分在內。試想,要是它晚試運行幾天會怎么樣?
有些基礎科學研究并不需要高投入,但像LIGO這樣的項目有時卻像無底洞。當初建議批準該項目的咨詢委員會認為,這件事有很大的風險與不確定性,但“該研究的基礎研究價值極其重要,值得投入大量資金”。
幾十年來,美國國家科學基金會先后在該項目上投資11億美元,是該機構迄今最大的一筆研究投入。其主席弗朗斯·科爾多瓦承認,這“冒了大風險”,但“我們資助先驅者,這就是為什么美國一直是推動知識進步的全球領導者”。
作為拓撲絕緣體領域的開創者,美國斯坦福大學教授張首晟曾告訴記者,做基礎科學研究,要從科學意義而不是實用價值上評價,要支持原創的想法,“允許有完全自由樂趣的思考”,要允許失敗,不要急功近利。LIGO項目是對這番話一個很好的注解。
LIGO項目最早的構想,源于其共同創始人麻省理工學院教授賴納·韋斯1967年的一堂相對論課程。學生有關引力波的追問,讓他措手不及,也開啟了他和同事不斷探索用最先進手段尋找引力波的進程。這一堅持持續了40年。期間,經過十幾年的論證,LIGO項目于1991年開建,1999年建成。
事實上,美國國家科學基金會對待基礎科學研究的態度是“重申請,輕完成”。該機構一名官員告訴記者,他們80%的精力都花在研究項目的申請批準方面,20%的精力用來管理項目,跟對待應用型項目的態度完全相反。
某種程度上,這是由美國獨特的科研經費制度所決定的。美國的科研經費50%左右要用于支付科研人員的工資與福利,所以就像這名官員所說,在美國,科研經費使用最差的情況也不過是“養學生了”。
可以說,發現引力波反映出的,是美國對基礎科學研究的耐心,和長期以來持之以恒的重視,當然還有世界頭號科技強國無可爭議的雄厚綜合科技實力。這背后有著強大的經濟基礎做后盾。最近幾年,美國提出了許多重大科學計劃,如腦計劃、精準醫學計劃以及抗癌計劃,都是動輒一年上億美元甚至上十億美元的投入。
與美國相比,全球各國國情不同,發展階段不同,科研起點更不同,不可能都簡單地復制各類項目大投入大產出,以及廣種薄收的模式。搞什么樣的研究,在哪些方向重點推進突破,要視自身情況而定,要有自己的計劃與節奏。但是,保持對科研的耐心,應該是始終不變的。
人們常常會問,如果不能生產更快的汽車或更好的手機,像引力波這樣的科學研究有什么用處。但是對于畢加索的油畫或莫扎特的交響樂,人們卻很少會問同樣的問題。人類創造力的此類登峰造極之舉,將改變我們對于自身在宇宙中的位置的看法。與藝術、音樂和文學一樣,科學擁有使人驚訝和激動的能力。科學的文化貢獻以及所具有的人性,或許也是它最為重要的特征。
更何況,最前沿的科學在初期看上去都像魔法。比如引力波離應用階段還很遠。包括時空旅行這樣的科幻設想還早的很。但是不要忘記,電磁波的發現最終使人類有了無線電通信和手機,在狹義相對論中質能關系理論指導下,科學家最終制造出了原子彈、氫彈和核反應堆,衛星定位等技術也借助了狹義相對論的知識。基礎科學研究可以帶給人類什么?它帶給人類無窮的可能。
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