B04:地球周刊·封面故事
 
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科技巨兽如何“吸金”

2015年04月12日 星期日 新京报
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【加速器文化】
《天使与魔鬼》
故事一开始就提到了借用欧洲大型强子对撞机(LHC)成果的ALPHA实验室使用的低能反物质。在拍摄电影时,导演曾来欧洲核子研究中心(CERN)咨询科学细节,最终为保证视觉效果,将故事嫁接在了LHC上,不过LHC是无法保留住反物质的。
《粒子狂热》
在找到上帝粒子后,一部由物理学家拍摄的科学家们“用生命”寻找上帝粒子的纪录片。该纪录片历经7年拍摄,收集了500个小时关于科学家日常生活的视频素材,由剪辑大师沃尔特默奇操刀。
《未来闪影》
加拿大科幻小说作家罗伯特·J·索耶1999年出版的小说,后被拍成美剧。故事讲述2009年CERN科学家启动LHC寻找“上帝粒子”时发生“意外”,全世界陷入了持续1分43秒的昏迷,而人们的意识在这段时间中穿越,看到了21年后的未来。
《闪电侠》
巴里·艾伦在11岁时,母亲死于一次离奇的恐怖事故,他父亲更被错误指认为凶手。巴里父亲的挚友、警探乔·韦斯特领养了他,长大后巴里已成为一个鉴证分析员。粒子加速器爆炸并引起了一股风暴,不少人因此丧命,巴里·艾伦则被雷击拥有超能力,成为保护城市的“超人”。
▼欧洲大型强子对撞机(LHC)是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,LHC经过两年停机维修后再次重启。

  欧洲大型强子对撞机(LHC)是目前全球最大、能量最高的粒子加速器。这个项目迄今已花费65亿瑞士法郎(约合412亿元人民币)。谁在资助这样的大型科研项目?谁是最大金主?经济危机是否会影响科研预算?

  【资金】

  花费透明网上能查

  自2008年试运行以来,欧洲大型强子对撞机(LHC)项目已迈入“七年之痒”。在过去7年中,LHC经历了两年停机维护,期间共花费1.5亿瑞士法郎(约合9.5亿元人民币),而这仅仅是大型强子对撞机项目所耗费资金的一小部分。

  LHC由欧洲核子研究中心(CERN)主持,最初的建造经费约26亿瑞士法郎。LHC维持稳定运营,资金是重中之重。欧洲核子研究中心(CERN)媒体部门负责人阿诺德·玛索里耶对新京报记者表示,LHC迄今共花费65亿瑞士法郎(约合412亿元人民币),包括人力资源、物资等费用,这些花费都是透明的,都公开在网上。

  “开发大型强子对撞机的直接和间接费用几乎占去CERN每年80%预算”,玛索里耶解释说,“这包括运营,维护、维修和巩固等人力工作,另外还有机器、电脑、实验器材、注入器等物资费用。LHC停机期间大概花费1.5亿瑞士法郎,其中包括维护升级花费1亿瑞士法郎,加速器花费5000万瑞士法郎。”

  如此花费众多的资金通过什么渠道得来?玛索里耶表示,欧洲核子研究中心是一个国际组织,预算来自21个成员国,这些成员国按比例承担预算,以2014年11亿瑞士法郎预算为例,德法占最大比例,其次是英国和意大利。

  除了政府资金,玛索里耶表示大型强子对撞机项目也不排除有私人经费的可能。不过,CERN核心项目的资金主要来自成员国,来自私人机构的只是很小一部分,实验部分经费会通过来自全世界的资金资助机构,这其中可能包括一小部分私人资金。

  【困境】

  经济不景气科研差钱

  与CERN比肩的欧洲另一重要科研机构欧洲航天局(ESA)也采取类似渠道获得资金。

  ESA天文与基础物理总协调人法比奥·法瓦塔对新京报记者表示,ESA有22个成员国,科学项目是唯一的法定项目,每个成员国都要掏钱资助科学项目,费用根据比例来分摊。科学项目只由成员国出资,没有私人企业出资。

  “欧洲航天局中科学项目每年经费是5亿欧元(约合32.9亿元人民币)左右,科学项目预算每三到四年制定一次。上一次制定预算是在2012年,从那次到目前为止每年所分到的经费都一样。目前这项预算仍然有效,下一次决定预算是在明年。”法瓦塔介绍说。

  相比之下,大洋彼岸的美国国家航空航天局(NASA)就有点被经费拖后腿了。据报道,美国联邦政府准备在2016财年给NASA拨款185亿美元(约合1148亿元人民币),这个数目虽远超欧洲航天局每年44亿欧元(约合290亿元人民币)整体预算,但却不能完全支持现有一些项目,火星探测漫游者和月球侦察轨道器项目就没有包括在2016财年预算中。

  NASA的经费从美国联邦政府年度预算中拨款,预算由国会批准,经费用于航天器等研究项目。有数据显示,在过去50年间,NASA的经费每年平均158亿美元左右,上世纪60年代NASA经费曾占联邦预算4.4%。近年来NASA经费在170亿美元左右浮动,占美国联邦预算比例约为0.5%。

  奥巴马上台后,NASA的经费受到限制,奥巴马一直抨击“星座计划”超出预算、进度缓慢、缺乏创新,该计划意在重返月球并建立基地。因此,2009年奥巴马政府砍掉了登月及更远载人航天的预算,2010年曾终止“星座计划”。削减经费甚至让热爱航天的美国儿童在白宫请愿网站上呼吁政府给NASA多拨款。

  今年1月,欧盟委员会主席让-克洛德·容克揭幕了一项立法草案,这个举措提议从用于科研的“地平线2020”计划中5年拿出27亿欧元用于经济刺激。玛索里耶说:“虽然我们的预算稳定,对未来预算也有信心,但这并不意味着我们对科研经费一点没压力,欧洲核子研究中心(CERN)总干事罗尔夫·霍耶尔就曾在达沃斯论坛上发表文章,呼吁欧洲应该保持科研经费。”

  【对策】

  携手私营机构开源节流

  面对经费紧缩,欧美科研机构也在各自想办法应对,增加资金来源渠道和减少开支。玛索里耶介绍说,CERN正在发起一个筹款倡议,准备资助教育、创新、文化等领域,这个项目的资金主要来自个人、信托基金和私人公司。

  NASA为了减少开支将项目外包给私人公司。据《今日美国》报道,随着经费缩水,NASA将越来越依赖通过与私人企业的合作将宇航员送上太空。去年9月,NASA在官网上表示将选择美国公司送宇航员上太空,其中波音公司和太空探索科技公司(SpaceX)得到了合同,分别价值42亿美元和26亿美元。

  无独有偶,ESA也会将一些项目外包。法瓦塔表示,ESA会将一些项目承包给私企,例如航天器就是私企制造的,“我们不自己造航天器,因此会把制造航天器项目承包给竞标计划最优的欧洲私人公司。”

  对于未来经费前景,欧洲航天局的法瓦塔说,下一次预算会由22个国家部长决定,我们要起草计划申请预算,计划会被专门委员会和外部科学家评估,然后再交给成员国部长审议,这其中最重要的就是科学家会审阅这个预算计划。

  面对科研经费现状,牛津大学科学家雷·弗莱彻感叹道:“我们现在正是从一些上世纪90年代获得资助的科研项目中获益”。实际上,在欧美经济疲软的今天,有关将经费更多投入社会福利还是科研项目的争论一直存在。对于这个争论,玛索里耶说:“CERN的强项是使投入的资金能很好回馈成员国,我们对社会的一个很好回馈就是万维网(WWW),这是CERN询问计划的产物,是由蒂姆·伯纳斯-李在1989年发起的,CERN于1993年宣布开放万维网给所有人使用,这个成果每一天都为每个人带来经济效益。”

  对撞机离生活并不遥远

  欧洲核子研究中心的美国专家哈维·纽曼表示,高能物理已催生多项技术成果,一些与大型强子对撞机有关的研究已经对人们的日常生活产生巨大影响。

  哈维说:“比如,粒子探测器及其方法被应用在各个领域,从石油勘探到机场、港口的爆炸物探测;高能物理学推动了粒子加速器的发展,这已应用在医学治疗、疾病诊断、半导体芯片离子注入工艺、改进子午线等方面。”

  北京大学物理学院教授钱思进在LHC上建造运行的两个大型通用对照组探测器之一的CMS实验项目上工作了20多年,他对新京报记者介绍说,新技术的很多用途是人们无法预料的,如同上世纪30年代科学家研究原子核的时候,一开始大家也不知道研究出来有什么用处,“现在看原子核对人类发展的影响虽然也有负面的,但是总的来说还是正面的多,比如80%的用电都是核电提供的,也给大众带来了很大的益处。”

  钱思进说,将来粒子物理有什么用处,现在是无法预料的,但我们可以从历史中借鉴,“希望我们在研究的过程中会给公众带来新的广泛应用,像上个世纪初的量子科学带动了后来的半导体、激光等技术的发展,都是在那个基础发展起来的。我们对未来世界的探索,相信在未来应该可以造福人类吧。”

  LHC科学家拉蒙特也对新京报记者表示,整个LHC的实验,因为需要高尖端的最新技术,也在推动着工业的发展,特别是在超导、医学诊断、材料学等方面的推动。“当然,LHC是很老的机器,是90年代就开始设计的,在推动技术前沿方面还没有特别明显,”他说,但是今后的下一代加速器很可能会在很大程度上带来新技术的革命。

  采写/新京报记者金煜 韩旭阳

  【治疗癌症】

  在欧洲核子研究中心内,“上帝粒子”研究小组已开始与英国一家名为“先进肿瘤治疗”的公司合作,力求降低新型替代技术的成本。这种癌症治疗新技术,使用该小组科学家已经“驾轻就熟”的带正电的高能粒子束精确作用于肿瘤。与传统放射疗法相比,这种新技术不仅效果更明显,对于健康组织的伤害也大幅降低。

  【互联网】

  钱思进对新京报记者表示,物理学家在寻找物理学新现象过程中发明的新技术,最终使得大家受益。最典型的是,20多年前CERN的科研人员发明了www万维网技术,也就是现在网民天天都在用的上网技术。“www的发明者和当年的居里夫妇一样做了一件大善事,他们没有把新技术申请专利,而是发布出去让大家都可以免费使用。”

  【果蔬灭菌】

  如果你看见包装袋上有左边这个叫做“Radura”的标志,那么你的食物已经接受过电子束的辐照灭菌。

  超过40个国家利用这项技术杀死苹果、草莓、菠菜等产品中的沙门氏菌或大肠杆菌等生物。费米实验室加速器物理中心主任弗拉基米尔·施尔特瑟夫解释说,这种电子束经校正后可以摧毁病原体,但是不会影响产品本身。

 采写/新京报记者 王晓枫

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