由他開創(chuàng)的“大科學(xué)”時(shí)代,為何至今爭議不斷?
這幾年,每每回望70多年前的那段歷史,大家都會(huì)對(duì)其中暗含的相似性驚訝不已。
就拿歐洲最近的局勢(shì)來說,被頻繁提及的“戰(zhàn)爭”和“核威脅”,很自然就會(huì)讓我們聯(lián)想到二戰(zhàn)以及原子彈研制競賽背后那段波瀾壯闊的科學(xué)史。
然后就是去年頻繁登上國際頭條的熱詞——“基礎(chǔ)科學(xué)”:



01 大科學(xué)前夜:從財(cái)政危機(jī)到知識(shí)危機(jī)
那些幾近絕望的歐洲科學(xué)大神們對(duì)于今天故事開幕之前的時(shí)代背景,華為公司創(chuàng)始人任正非先生曾有過一段精彩的點(diǎn)評(píng),他說:

第五次索爾維會(huì)議
不過,彼時(shí)的歐洲學(xué)界雖然大神云集,但隱憂也漸漸浮現(xiàn)。
從伽利略、牛頓到愛因斯坦,科學(xué)家數(shù)百年間憑借著自己的頭腦和筆頭,頂多配合一些簡單儀器就能在書齋里搗騰出重大發(fā)現(xiàn)的“小科學(xué)”古典傳統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重落伍了。
就拿愛因斯坦來說,雖然僅僅靠著自己的筆頭和極少數(shù)朋友的幫助,廣義相對(duì)論得以在1915年正式發(fā)表,但是這個(gè)理論是否管用,卻需要驗(yàn)證。
為此,從1914年到1922年,德國天文學(xué)家歐文·芬萊-弗倫德里希、英國天文學(xué)家阿瑟·愛丁頓、美國天文學(xué)家威廉·華萊士·坎貝爾等人先后5次組織科學(xué)考察隊(duì),攜帶珍貴儀器,奔赴俄羅斯、非洲、巴西、澳大利亞等地進(jìn)行觀測。

1919年,人們觀測到了愛因斯坦在廣義相對(duì)論中預(yù)測的太陽附近的光線彎曲現(xiàn)象。
而補(bǔ)全愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言最后一塊缺失拼圖的“引力波”,更是遲至2015年才被美國科學(xué)家探測證實(shí),其所依賴實(shí)驗(yàn)裝置——激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)累計(jì)投資超過11億美元,且資金至今仍在不斷追加中。
如此巨大的投入已經(jīng)遠(yuǎn)超愛因斯坦個(gè)人所能承受的極限。
而真正將整個(gè)科學(xué)界的推入一場知識(shí)危機(jī)的,是1908年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、法拉第之后最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、原子核物理學(xué)之父歐內(nèi)斯特·盧瑟福。

歐內(nèi)斯特·盧瑟福
盧瑟福發(fā)現(xiàn)了原子的第一次人工分裂,從而在“波粒二象性”之后,為物理學(xué)家已然嚴(yán)重混亂的大腦帶來的了第二個(gè)巨大難題:核結(jié)構(gòu)。
盧瑟福將原子描述成一個(gè)微型太陽系并且認(rèn)為它們?cè)谡?/strong>體上呈現(xiàn)中性。
這個(gè)模型的誘人的簡單性使得它成為廣為接受的真理。但問題很快就變得明顯,這個(gè)模型產(chǎn)生的問題比它解決的問題還要多,而且越重的原子問題越大。

隨著探索的進(jìn)行,事情變得越發(fā)明顯:要解開核結(jié)構(gòu)的神秘性,所需的探針的高能量已超出大自然提供的范圍。
然而,天然的鐳發(fā)射的α粒子的能量接近7.6百萬電子伏,而盧瑟?,F(xiàn)在科學(xué)家所需要的:
但產(chǎn)生所要求的電壓僅僅是問題的一部分,難題是如何操縱它對(duì)原子核實(shí)施攻擊。
科學(xué)家在試圖獲得所需能量的過程中常常遭遇到設(shè)備被炸成碎片的沮喪局面。
在物理學(xué)撞上原子核的這面大墻之際,歐內(nèi)斯特·勞倫斯如命中注定一般開始了他的職業(yè)生涯。
02 大科學(xué)的開啟:歐內(nèi)斯特·勞倫斯
帶著回旋加速器來了!

維德勒的“一般方法”是讓離子通過一系列加載有電位差的間隙來不斷地給離子施加一個(gè)作用力,使它們沿直線加速。



1931年,伯克利大學(xué)校長羅伯特·斯普勞爾給了勞倫斯一座將要拆除的木板搭條建的校園建筑,
以安置新的69厘米回旋加速器。

獲得諾貝爾獎(jiǎng)還只算一個(gè)小高潮,真正將“大科學(xué)”和歐內(nèi)斯特·勞倫斯的職業(yè)生涯雙雙推進(jìn)黃金時(shí)代的,是二戰(zhàn)。

1940年,伯克利研究184英寸回旋加速器會(huì)議,左一為歐內(nèi)斯特。
我們現(xiàn)今知道的主流敘事是,1939年8月,萊奧·西拉德與阿爾伯特·愛因斯坦共同起草的那封著名的給羅斯??偨y(tǒng)的信,開啟了美國原子彈的研制計(jì)劃。
不過,另外一部被分隱藏在歷史之下的真相卻是,從1939年到1941年,這項(xiàng)計(jì)劃幾乎飄在空中,誰都不知道原子彈究竟該怎么造。
期間的1940年,美國戰(zhàn)時(shí)“科研沙皇”范內(nèi)瓦·布什甚至一度想將這項(xiàng)計(jì)劃徹底報(bào)廢。
此時(shí),兩項(xiàng)有分量的技術(shù)依據(jù)出來了。
第一個(gè)來自于勞倫斯:伯克利輻射實(shí)驗(yàn)室的格倫·西伯格發(fā)現(xiàn)并提純了少量新的放射性元素——94號(hào)元素“钚”。勞倫斯宣稱在钚的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中,“能量是以爆炸性的速度釋放出來的,這可以描述為‘超級(jí)炸彈’”。
第二份技術(shù)依據(jù),來自于英國原子彈研究機(jī)構(gòu)莫德委員會(huì),1941年7月15日他們得出了一個(gè)完全不同于布什的結(jié)論:第一批炸彈可在1943年年底生產(chǎn)出來,“可能導(dǎo)致戰(zhàn)爭的決定性結(jié)果”。
英國立馬派出了澳大利亞物理學(xué)家馬克·奧利芬特直接找歐內(nèi)斯特·勞倫斯面談,勞倫斯意識(shí)到了問題的緊迫性。

1941年9月22日,原子時(shí)代的一次關(guān)鍵性會(huì)面。澳大利亞物理學(xué)家馬克·奧利芬特(左)與勞倫斯。
隨后,1941年9月25日,芝加哥,歐內(nèi)斯特·勞倫斯要求與羅斯福政府科學(xué)顧問、哈佛大學(xué)校長詹姆斯·科南特,以及負(fù)責(zé)評(píng)估原子能軍事用途的藍(lán)帶委員會(huì)負(fù)責(zé)人亞瑟·霍利·康普頓舉行緊急會(huì)晤。
從此之后,美國的原子彈研制計(jì)劃才算真正起步。
1942年6月,范內(nèi)瓦·布什批準(zhǔn)買下距田納西州諾克斯維爾40千米遠(yuǎn)的一塊21000多公頃的土地,由萊斯利·格羅夫斯上校掌管,曼哈頓計(jì)劃正式誕生。


1946年3月,在伯克利大學(xué)校長羅伯特·斯普勞爾(右)的見證下,
格羅夫斯將軍向勞倫斯頒發(fā)了功勛勛章。

大科學(xué)的成功給科學(xué)家?guī)砹司薮蟮臉s耀,但隨著大科學(xué)項(xiàng)目變得越來越大,科學(xué)家們開始變得舉步維艱:
原子彈贏得了戰(zhàn)爭,但代價(jià)是核的陰云永遠(yuǎn)籠罩在人類的頭頂。人類漫步月球,但在壯觀的瞬間過后,公眾對(duì)太空探索的興趣卻迅速消退。
所有這些巨大的花費(fèi)——圖什么?
我認(rèn)為,大多數(shù)美國人寧愿選擇一個(gè)優(yōu)先考慮如何治愈癌癥的項(xiàng)目,而不是把第一個(gè)宇航員送上火星。

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