正视“复杂”——《大科学》书评

本文发表于《中国科学报》 (2022-09-16 第3版 读书) ,标题改为“正视科学、资本、政治形成的“复合体” ——大科学时代,科学家不再‘独善其身’”

说起美国的科研环境或科技政策,我们通常第一个想到范内瓦·布什的《科学:无尽的前沿》,这是1945年布什给时任总统罗斯福的一份报告。该报告强调基础研究的重要性,认为政府应当给基础科学研究提供资金支持,但又必须尊重科学家的独立自主。

布什的报告确实影响深远,但如果孤立地看待这份报告,而脱离美国科技史的历史语境的话,很可能会对美国的科学政策和文化产生误判。

事实上在1945年之前的十余年间,美国正在形成一种独具美国特色的新科学范式,这种新范式与欧洲传统的科学文化大相径庭。崇尚基础科学和理论研究以及科学家的自由独立,恰恰是老派欧洲科学精英们的风格。而在美国,一种打通基础科学与应用科学,并且把科学家和工人、政客、资本家们捆绑在一起的新的科学文化正在崛起。

以曼哈顿工程为标志,这种科研新范式迅速发展,甚至有走火入魔的危险。过度的实用主义和对政客与资本家的过多依赖可能损害美国科学的长远发展,在这种语境下,布什的报告起到了某种“平衡”的作用。当然,另一方面布什也是在为科学家争取更大的权力,希望政府在保持资金投入的同时放权给科学家自我管理。

布什的理想从来都不是美国科学的现实状况,美国科学的特色早在1945年之前就已经形成了,这种美国范式也不断向其他国家辐射。

《大科学:欧内斯特·劳伦斯和他开创的军工产业》一书就是对这一发端于美国的新科学范式的很好介绍。本书也可以看作是劳伦斯的一部传记,这位世界上第一台回旋加速器的设计和制造者代表着这种新研究范式——“大科学”的诞生。

物理学家阿尔瓦雷斯在美国国家科学院纪念馆写道:“他将作为回旋加速器的发明者被人们永远铭记,但更重要的是,他应该作为现代科学研究方法的发明者被人们记住。”

副标题中的“军工产业”是对“大科学”的注释,英文是“Military-Industrial Complex”,中译其实是把Complex整个丢掉了。Complex是“复杂”的意思,这里也可以译作“复合体”,但之所以需要“复合体”,恰恰就是因为科学研究变得日益复杂——“在劳伦斯的辐射实验室里,核心装置——回旋加速器在技术上是如此复杂,操作上又是如此容易失灵,以至于需要专职工程技术人员时刻保持警惕。”

在劳伦斯之前,卢瑟福和居里夫妇代表了“手工操作科学时代”的最高成就,劳伦斯之于卢瑟福,就好比伽利略之于第谷,前者带着新的仪器(望远镜和回旋加速器)彻底改变了旧的研究范式,成为新科学的标志人物。

回旋加速器的基本特点就是“复杂”,这种复杂是全方位的。

首先,从科学原理上,它结合了理论科学和应用科学,以至于最杰出的理论家和最能干的实验家都不能独立地搞定它。劳伦斯作为实验家,找到了美国最好的理论家搭档奥本海默携手互助才打开了局面。

除了必须整合理论家与实验家的力量之外,加速器的日常维护还需要大量枯燥乏味的人力工作。科研团队需要大量工作人员,其中大部分工作并不需要远大的科学理想或丰富的创造力,而几乎就是一些机械性的苦力。类似于我们今天调侃的“科研民工”已经出现了。甚至在后来的军工项目中,大量乡下女工被招募过来看管质谱仪。对此劳伦斯难以接受,随后发起了一场赌赛,结果发现这些女工的表现比训练有素的科学家更好——因为她们更服从指令,而不会自作聪明地调整机器。

如何管理和协调包含科学家、实验家、实习学生和普通劳工等身份和文化各异的庞大团队,就成了“大科学”研究的必要环节。从此,杰出的科学领袖不再只是心无旁骛醉心研究,而不得不成为一名优秀的管理者乃至经营者。

劳伦斯是一个社交达人和出色的管理者,而实用主义的美国文化或许给他提供了支持和机会。有学者评价说:“正是欧内斯特·劳伦斯,将加速器实验室的工程师的地位提高到与物理学家同等的地位。相比之下,欧洲的物理学家则‘倾向于躲避工程技术上肮脏的细节’。这就很好地解释了为什么欧洲在加速器技术方面会落后于美国。”

其次,从制造和维护上,加速器需要高昂的成本和庞大的人力、物力,旧的大学制度根本不可能供养得起这种庞然大物。

因此,劳伦斯的学术生涯自始至终都在应对各种资金问题。例如在初始阶段他就向朋友解释:“这项工作已经推进到一个非常重要的阶段,现在摆在我们面前的最大困难不再是实验性质的,而是资金方面的。”

事实上,劳伦斯对这一领域所作的杰出贡献,不只是在实验和操作层面,更多时候就是他作为筹款人和推销员的出色发挥。他总是忙于应酬,游走于“银行家和石油巨头们”之间,和他们保持长久和互利的关系。

这种形象显然与传统的特立独行、超脱利益的科学家形象南辕北辙。自然也引起了许多老派人士的反感,例如有人直接把劳伦斯称作“推销员式”的科学家,质问他:“你对能上新闻头条的名声就这么在乎?”

最后,从科研结果来说,回旋加速器的产物也变得非常复杂。

就物质实体来说,加速器的产物可以说是大自然中最简单的东西:各种粒子和原子。但是这些微粒的影响可是巨大的。例如,1945年那颗在日本广岛投下的“小男孩”,其核物质就“主要由欧内斯特·劳伦斯的宝贵的回旋加速器一点点收集产出”。

除了原子弹之外,放射性同位素还有许多商业用途,特别是用于医疗(如癌症治疗)。当然,如果处理不当,加速器产出的东西也可能是可怕的污染。

既然科研产物有了如此强大的军事力量或经济潜力,也就促使政府和富豪愿意向科学家投资。缺乏资金的科学家和看重潜力的政商界人士终于走到了一起。但他们的结合带来了新的问题,因为政客和商人并不是不图回报的,要他们投钱,自然就要在一定程度上受他们控制,而这势必要颠覆旧的科学文化。

法国著名微生物学家、化学家巴斯德的研究虽然也带来了商业利益,但他的文化仍然属于欧陆传统的小科学范式,他强调:“我从不会为了金钱而工作,我永远都是为了科学而工作。”但是在劳伦斯那里,这种宣言越来越不合时宜了,相反,如果他不追求源源不断的金钱反馈,对于追随他的团队而言也许是更不负责任的事情。

依靠政治家,或多或少得卷入复杂的政治斗争中;依靠资本家,多少得陷入浮华的名利场。科学家再也难以独善其身。无论是沽名钓誉还是出于对团队的责任感,劳伦斯毕生都周旋于各种功名利禄的事务,直到生命的最后时间还在忙于准备与苏联外交官交锋,最终拖垮了身体。

劳伦斯开创的科学范式是成功的,但也不能简单效仿。

一方面,他得益于美国二战前后对军工业的大力扶持,这种模式对于其他学科,或者面对新的国际环境,就未必是最合适的。

另一方面,劳伦斯的经历也并不总是一帆风顺,他的失败经验同样值得重视。劳伦斯的实验室错失了许多原本很容易由回旋加速器实现的新发现,落后于装备简陋的欧洲同行。

劳伦斯自己也反思是实验室的文化出了问题,“将提高回旋加速器的性能作为首要任务,纵容了草率和疏忽的实验室工作作风”。无疑,过于追求技术细节和实际成效的实用主义文化,在许多时候妨碍了科学研究所需要的远见和洞察力。

因此,我们最好把劳伦斯的经验和布什的理想结合起来考察。一方面,我们必须承认,在新的时代,科学家不得不走出象牙塔,放下身段,和政治、和资本媾和;另一方面,传统的自由、独立的科学精神仍没有过时。

要坚持自由独立的科学精神,就不能对科学研究已然卷入名利场这一实情视而不见,必须正视科学、资本、政治已然形成“复合体”这一复杂现实。在此前提下,再去努力发扬科学精神,让自由求知的科学文化与复杂的名利环境保持平衡。

关于 胡翌霖

胡翌霖,清华大学科学史系副教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站。

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