耗资20亿美元的 “科学废墟”

本文来自微信公众号：科学元典（ID：kexueyuandian），作者：赵致真，原文标题：《世界最大的“科学废墟” 》，题图来自：Wikipedia

2012年7月4日，欧洲核子研究中心迎来了盛大的节日。成千人在大礼堂前通宵排队，为了分享和见证新闻发布会的历史性时刻。

两年以来，大型强子对撞机的2个独立团队各自集结3000名科学家，从800万亿次质子对撞数据中大海捞针，分别于5月13日和6月10日发现了希格斯玻色子，实现了高能物理学家半个世纪的追求和梦想。至此，在理论上统一了三种基本自然力的粒子“标准模型”，终于找齐了最后一块“拼图”。

2013年10月8日，比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国物理学家彼得·希格斯共同获得诺贝尔物理学奖。他们在1964年便独具慧眼，预见了希格斯玻色子的存在，如今最终得到证实。

大型强子对撞机的2个独立团队CMS和 ATLAS分别于5月13日和6月10日发现了希格斯玻色子（来源：CERN）

2013年10月8日，比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国物理学家彼得·希格斯共同获得诺贝尔物理学奖（来源：nbcnews）

面对全世界额手同庆，大约只有美国粒子物理学家“别有一番滋味在心头”。早在1988年，他们已经决定在德克萨斯州建造一座“超导超级对撞机”，比欧洲今天的强子对撞机大3倍。如果这个“巨无霸”如期落成，美国应该能“提早10年发现希格斯玻色子”。

然而在1993年，“超导超级对撞机”却被美国国会紧急叫停，仓促下马，留下了世界最大的“科学废墟”，也给粒子物理学家带来了永远的“心灵伤疤”。个中缘由虽然极其微妙复杂，但毋庸置疑，“游说”的失利应该是一大主因。

人们把第二次世界大战称为“物理学家的战争”是不无道理的。原子弹、雷达、火箭、近炸引信等，都是物理学的“杰作”。美国高能物理学家一直是政府的宠儿，数量占物理学圈子总人数10%。

世界一流的费米国家实验室加速器、布鲁克黑文国家实验室加速器等，为美国赢得了多块诺贝尔奖牌。但1981年，欧洲核子研究中心开始兴建新一代大型强子对撞机，并于1983年率先发现正负W玻色子和Z玻色子。《纽约时报》闻讯后已经沉不住气，撰写文章《欧洲3分，美国连零分也没有》，无情挖苦奚落了美国粒子物理的停滞落后，使政府和科学界深受刺激和倍感羞辱。

早在1954年1月哥伦比亚大学成立200周年庆典时，美国高能物理学家费米就提出在赤道上空1000英里建造环绕地球的“终极加速器”。遗憾的是，这位“原子能之父”当年便不幸早逝了，他的宏伟构想却展现了美国一代精英的魄力和胆识。

美籍意大利裔物理学家，美国芝加哥大学物理学教授恩里科·费米（来源：（来源：US Department of Energy）

费米的环绕地球“终极加速器”（来源：Enrico Fermi: The Master Scientist）

为了迎接欧洲的挑战，1983年7月，美国高能物理咨询委员会决定砍掉800亿电子伏特的“鸡肋工程”伊莎贝莉对撞机，集中力量建造一座世界最强大的加速器。资深物理学家戴维·杰克逊将它命名为“超导超级对撞机”。

能源部委派康奈尔大学粒子物理学家泰格纳领导中心设计组，甄选全国250多位科学家群策群力，1986年完成了雄心勃勃的工程方案。环形粒子加速器的地下隧道周长54英里，深度250英尺，直径12英尺。8600块超导偶极磁铁和2000块四极磁铁，用10个冷冻站200万升液态氦维持4.3K低温。细于发丝、接近光速的两束质子，在磁铁5厘米孔径中以40万亿电子伏特能量迎头相撞，创造出宇宙大爆炸后瞬间的物理环境，找到希格斯玻色子和其他新粒子，并探索超对称破缺的神秘机制。

该项目预计总成本44亿美元。此时，争取国会和政府鼎力支持，慷慨解囊，就成了当务之急和先决条件。

“超导超级对撞机”的倡导者和“发言人”莱德曼曾任费米实验室主任，1988年因对中微子的研究而获得诺贝尔物理学奖。他的身份地位十分有利于上层游说，曾多次对国会议员发表演讲：“假如你看不见足球，就无法明白场上的队员为何东冲西撞。同样在物质运动中，必须找到希格斯玻色子这个‘足球’”。

莱德曼几易方案，为里根总统精心制作了一部10分钟的电视片，普及粒子物理和对撞机知识，送到戴维营播放后大获好评。

《今日物理》报道美国高能物理咨询委员会动议砍掉伊莎贝莉对撞机项目改建20TeV加速器（来源：Physics Today 1983.September 17）

1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼（来源：upost.info）

1987年1月29日，里根总统在白宫听取辩论后，从口袋里掏出一张卡片，诵读了杰克伦敦的诗句“宁为灰烬，不做浮尘”，并说橄榄球明星斯特布勒的读后体会是“深掷远投”。预算主任米勒调侃道，“如果方案通过，一小撮物理学家该高兴了”，里根回答“很可能，我上中学时曾经让2位物理老师伤过心”。1月30日，白宫正式宣布批准“超导超级对撞机”。

1988年3月，由4位诺贝尔奖得主克罗宁、温伯格、丁肇中、里克特在美国能源部大楼共同举办科普沙龙，回答高中优秀学生代表团对超导超级对撞机提出的各种疑问。并于3月30日和学生们结伴访问白宫。受到里根总统隆重接待。

里根在玫瑰园发表演讲，盛赞超级对撞机是“通向量子科学新世界的大门”，并引用开国元勋富兰克林的话说，“最有价值的投资是对知识的投资”。仪式开始前，温伯格向里根面交一封感谢信，由他和丁肇中、里克特、格拉肖、克罗宁、菲奇6位诺贝尔奖得主共同签署，称颂里根为支持基础研究做出了“里程碑意义的贡献”。里根演说结束后，又愉快接受了印有超级对撞机图案的T恤衫。

1987年1月29日里根总统在白宫听取关于超导超级对撞机的辩论（来源：A BridgeToo Far）

1988年3月由4位诺贝尔奖得主克罗宁、温伯格、丁肇中、里克特在美国能源部大楼共同举办科普沙龙，回答高中优秀学生代表团对超导超级对撞机提出的各种疑问（摄影：W. Walsh,来源：Nobel Laureates, Student Scientists Meet with President on Collider）

1988年3月30日里根总统在白宫玫瑰园向全国高中优秀生代表和诺奖得主及媒体发表演讲，高度赞美超级对撞机工程（来源：DOE This Month）

里根演说结束后接受了印有超级对撞机图案的T恤衫（来源：Video, President Reagan’s Remarks on the Superconducting Super Collider Program on March 30 ，1988）

超导超级对撞机选址是一场激烈的角逐，美国有25个州43个地区参加投标。经过1年多争长竞短和重金游说，1988年11月10日，能源部最终“画了一个圈”，宣告德克萨斯州瓦克萨哈奇从7个最佳候选名单中胜出。除了经济文化条件外，这里200平方英里松软而坚固的“德克萨斯白垩”地貌，最有利于隧道的掘进和稳定。何况德克萨斯州还是新任总统布什的家乡，并承诺出资10亿美元。

1991年春，“超导超级对撞机”工程正式启动，征地16000英亩。昔日的棉田变成“大科学”的热土。“从地平线到地平线，如同一场军事入侵”。德克萨斯大学物理教授罗伊·施威特斯被任命为实验室主任，1000多位粒子物理学家先后从美国和世界各地接踵而来，预计将有5000个就业岗位虚席以待，可谓轰轰烈烈，盛极一时。谁会想到“塞翁得马焉知非祸”呢？

美国能源部月刊发布超级对撞机的7处合格选址（来源：DOE This Month）

美国电视台播出7个州竞争超级对撞机选址的进展（来源：KXAX-TV Dallas/Front Worth, Sept 26,1988）

1988年11月10日美国能源部宣布超导超级对撞机最终选址为得克萨斯州沃克萨哈奇镇（来源：commons wikimedia）

德克萨斯超导超级对撞机工程全景（来源：University of Texas Archive）

打从超导超级对撞机项目提出之日，就伴随着不断地争议和反对。焦点是工程造价太高并不断攀升。1989年预算为59亿，1991年达82.5亿。一时被讥讽为“超标超级提款机”。

而超导超级对撞机究竟有什么用，朝野上下大都是一头雾水。1990年3月，诺贝尔奖得主李政道和费米奖获得者德雷尔联合发表声明，指出“大科学项目突破预算是工程实施和设计改进中的正常现象”，“要求降低投入无异于把登月火箭的行程减少三分之二”。科学界发起的“同行评议”也连续把对撞机列为“最高优先级项目”。但科学家微弱的申述和辩解，抵不过舆论界高涨的怨气和喧声。

科研预算失衡（漫画）（作者：Max Karl Winkler，来源：Difficult Decisions The Superconducting Super Collider, Science Teach 1990  January）

超标超级提款机（漫画）（作者：John Trever，来源：jdmartin.org）

假如花光亿万财富还是发现不了任何粒子该怎么办（作者：S. Harris, 来源：sciencecartoonsplus）

父亲对女儿关于超导超级对撞机的问题敷衍搪塞（作者：J. B. Handelsman，来源：fineartamerica）

李政道和德雷尔联合发表声明支持超导超级对撞机（来源：Columbia University Record April 6, 1990）

1991年5月26日，美国国会众议院首次发难，动议废止超级对撞机工程。纽约资深议员舍伍德·博特在辩论中说：“和所有宣传相反，对撞机既不能治疗癌症，也不能解决男性秃顶问题，并且无法保证芝加哥小熊队在世界大赛中获胜 ”。但议案最终以251 票对165票未获通过。1992年6月17日夜，众议院发起突袭，进行第二次投票。议员还是去年的那些议员，但大部分却已经变脸，最后众议院以232票对181票的优势，无情判处超导超级对撞机“死刑”。

危急存亡时刻，全靠“游说”来折冲樽俎了。6月24日，美国物理学会执行董事会发表抗议声明。第二天，40位著名物理学家包括21名诺贝尔奖获得者，联名写信给布什总统和每个参议员及“倒戈”的众议员。3周内有1700位美国科学家和300名外国科学家群起呼应。专门成立的游说机构“全国超级对撞机协会”，更锁定参议院的每个议员加强公关。

1992年6月17日国会众议院以232票对181票通过取缔超导超级对撞机的决议（来源：C.SPAN）

2100位科学家运用民主手段力挺超导超级对撞机（来源：Physics Today）

布什总统在白宫紧急会见施威特斯主任，接着于7月30日亲自飞赴德克萨斯州视察超导超级对撞机工程，并在演讲中宣称“超导超级对撞机全世界最伟大的科学工程之一。是卢浮宫、金字塔和尼亚加拉大瀑布的珠连璧合”。

8月3日迎来生死攸关的参议院投票，资深议员兼律师班尼特·约翰斯顿慷慨陈词：“对撞机不是小妞们娱乐的玩具，而是美国向未来的投资”。参议院最终以62∶32的压倒多数，推翻了众议院“处死”超导超级对撞机的“判决”。

1992年7月布什总统在白宫会见超导超级对撞机工程主任施威特斯（来源：aether.lbl.gov）

1992年7月30日布什总统飞赴德克萨斯视察超导超级对撞机并发表演讲（来源：C.SPAN Today）

1992年7月30日布什总统在德克萨斯视察超导超级对撞机工程。前排自左至右：总统科学顾问布罗姆利；德克萨斯地方议员巴顿；布什总统；超导超级对撞机工程主任施威特斯（来源：Fermilab Archive）

1992年8月3日约翰斯顿在参议院鼎力支持超导超级对撞机（来源：C.SPAN Today）

这次侥幸的死里逃生，更让粒子物理学家们认识到必须让全社会明白超导超级对撞机究竟为何物。除了广为散发各种宣传品外，温伯格撰写了《终极理论之梦》一书，莱德曼出版了《上帝粒子——如果宇宙是答案，那么问题是什么》。

公众渐渐开始懂得，所有物质都通过希格斯场获得质量，没有希格斯玻色子，我们将会和光线一样永远在宇宙飞窜……因为希格斯玻色子的质量比质子大133倍，根据公式E=MC2，我们需要超级能量才能撞击出来。粒子加速器是发现物质结构“最小砖块”的“超级显微镜”，和回溯宇宙诞生“最早时间”的“超级望远镜”，因此被称为“现代大教堂”…… 然而，大师们的著作虽然日后成了科普经典，但在当时却已难救燃眉之急。

温伯格著作《终极理论之梦》（来源：amazon）

莱德曼著作《上帝粒子——如果宇宙是答案，那么问题是什么》（来源：Amazon）

1993年6月24日，国会众议院志在必得，以280票对150票的悬殊比例通过决议，将总预算已增至110亿的超导超级对撞机“就地正法”。新当选的113位议员最为慷慨激烈。千钧一发关头，莱德曼、温伯格、里克特等科学巨头齐聚华盛顿大学发出最后呐喊，7名诺贝尔奖得主组成的代表团会见了新任副总统戈尔，并速请著名物理学家霍金从英国送来轮椅上的录像，用“机器嗓音”呼吁国会“刀下留人”。

9月30日，资深议员兼律师约翰斯顿再次施展游说魅力，参议院以57票对42票成功阻击了众议院的决定。10月初，参众两院拨款委员会闭门协调，终于达成协议，继续为超导超级对撞机拨付1994年预算6.4亿美元，眼看又要化险为夷、转危为安了。

但这次众议院已被彻底激怒，决心死磕到底。他们10月19日再次紧急动员，以282∶143的投票坚持超导超级对撞机“斩立决”。局面至此已不可收拾，参议员约翰斯顿失声悲叹说“超导超级对撞机是被私刑处死的，现在只能收尸了”。10月28日，新任总统克林顿签署法案，正式废除了超导超级对撞机工程。

消息传来，正在德克萨斯工地上“和时间赛跑”的科学家目瞪口呆、悲愤交加。2年间已经完成22.5公里隧道，17个竖井，18600平方米建筑。超导磁铁试运行非常良好，20亿美元已经花出，整个工程20%已经告竣。

1993年超导超级对撞机已经完成17口竖井（来源：University of Texas Archive）

1993年超导超级对撞机实验室（来源：University of Texas Archive）

科学家们纷纷为超导超级对撞机写下“悼词”，约万诺维奇在《费米新闻》上发表文章：“我们觉得失去了一个孩子，本来充满潜力和希望，我们3000多人哺育和教养他，现在却死了。”

诺贝尔奖得主盖尔曼说，这是人类文明的显著倒退。克林顿总统2月23日曾在美国商会公开表态，“要继续支持超级超导对撞机，尽管它很昂贵，但却是很好的科学项目”，6月16日写给众议院拨款委员会主席纳切尔的信中再次强调超级对撞机的重大意义。此时也只能“挥泪斩马谡”，并为亲手毁掉“国之重器”而懊悔不已，难怪被指责说“那个时代的领导人没有通过视力测验”。

约万诺维奇在《费米新闻》上发表文章称：“我们觉得失去了一个孩子，本来充满潜力和希望，我们3000多人哺育和教养他，现在却死了”（来源：Fermilab）

1993年4月16日克林顿在日本首相宫泽喜一访美时明确表示坚决支持超导超级对撞机并希望日本积极参与（来源：A Bridge Too Far，The Demise of the Superconducting Super Collider）

曾经云集在超导超级对撞机旗下的科学家如鸟兽散，200多位精英投奔欧洲成为“科学难民”，一部分人改行到华尔街从事金融，美国粒子物理学的世界领先地位一去不返。政府和高能物理学家亲密无间的关系也从此成为历史。

对于超导超级对撞机夭折的“一果多因”，各种分析至今无休无尽。冷战的结束；总统的更迭；大科学项目不确定性带来的预算误差和管理不善；日本等国际资金未能按预期到位让对撞机成为“美国独奏”；诺奖得主安德森为代表的科学界内部争取资金的“零和心态”；竞标落槌后其他各州把超级对撞机视为“德克萨斯的猪肉”而不再支持……都是压倒骆驼的稻草。

诺贝尔物理学奖获得者、凝聚态物理学奠基人安德森是反对超导超级对撞机的代表人物（来源：commons wikimedia）

1992年布什总统访问日本时因宴会上呕吐而贻误了贸易代表团讨论超导超级对撞机合作（来源：youtube）

但一个更深层的根本原因，则是公众对纯科学和基础研究的茫然无知。超级对撞机工程主任施威特斯说，“这个伟大科学项目无论对政治家和普通人都没有解释清楚”。美国作家赫尔曼·沃克在《德克萨斯的地洞》一书中，头一句话就说“粗略估计，99.99999%的美国人都不知道什么是该死的希格斯玻色子”。

温伯格痛定思痛说：“我们最大的失败，是没有成功点燃群众对认识自然规律的激情”，莱德曼在写给同行的公开信中则反思道：“必须从幼儿园抓起，提高公众科学素质”，“手段就在这里：电视、广播、杂志、广告以至麦片盒”。莱德曼还身体力行，筹措资金拍摄“以科学家为英雄，饱含科学知识”的系列电视剧《洛城科学》。

 莱德曼写给反对超导超级对撞机的科学家同行的公开信（来源：Physics Today）

没有填埋完毕的隧道，至今仍废弃在“德克萨斯白垩”荒原上。超导超级对撞机是一个悲剧故事。当年的上层游说和精英斡旋不可谓不尽力，但平民百姓同样是科学项目的“衣食父母”。可见向公众普及科学知识，不仅是“居高临下”的“消除愚昧”，还应该是诚心敬意的“述职报告”。争取广大“纳税人”对科学事业的认同和支持。

超导超级对撞机地下隧道遗址（来源：University of Texas Archive）

废弃的超导超级对撞机实验室大楼（来源：Wikimedia,CC BY-SA 3.0）

超导超级对撞机工程鸟瞰图（来源：University of Texas Archive）

本文来自微信公众号：科学元典（ID：kexueyuandian），作者：赵致真