上一版
2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布发现了被称为“上帝粒子”的“希格斯玻色子”。随后，2013年的诺贝尔物理学奖也被授予英国物理学家彼得·希格斯（Peter Higgs）及其合作者弗朗索瓦·恩格勒特（Francois Englert），以表彰他们“在理论上发现了一种有助于我们理解亚原子粒子质量起源的机制”。该项实验耗费达惊人的90亿美元，上万名科学家参与其中，成为了人类协作推进大科学的巅峰。
环视我们今天所处的世界，科技对社会的影响是全方位的。我们视互联网为必需的基础设施，出门依赖全球定位系统，人类正在尝试征服外太空……这些进步的背后都离不开大科学的影子，所需的投资和面临的风险都是私人资本难以承受的，必须由政府投资。互联网源自美国DARPA对全球战争信息系统的研究，GPS同样源自美国军方对海陆空定位和应急通讯的需求。战争需求驱使政府投资成为大科学的基本模式之一。
大科学给人类带来的不仅是便捷，还有无时无刻不笼罩在头顶的核阴影。1942年，美国启动了研制原子弹的曼哈顿计划，耗资20亿美元，10多万人参与，于1945年7月成功实现核爆，并在当年8月在广岛和长崎投下原子弹，迫使日本投降。
原子弹的设计制造由奥本海默领导的洛斯阿拉莫斯实验室负责，在战后宣传中，奥本海默一直被认为占据主导地位。但是，其实还有一位物理学家，不仅对原子弹的诞生起到了决定性作用，还开创了大科学模式，从而对科学研究的模式乃至人类社会的发展都产生了深远影响，这个人就是恩内斯特·劳伦斯（Ernest O. Lawrence）。
劳伦斯是美国本土第一位诺奖得主，发明了高能粒子回旋加速器，参与曼哈顿计划，负责用电磁法分离制造原子弹原料铀235工作，还发明了彩色显像管并获专利。
劳伦斯创立了两家国家实验室，分别是劳伦斯伯克利国家实验室（以回旋加速器为基础，诞生了11位诺奖得主）和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（最初的目的是研制氢弹，现在主要研究可控核聚变和高性能计算）。毫不夸张地说，劳伦斯几乎以一己之力开创了大科学时代。
感谢著名传记作家迈克尔·希尔齐克（Michael Lawrence），他撰写的《大科学》一书，将劳伦斯短暂而辉煌的一生展现在我们面前。
劳伦斯生于南达科他州的一个小镇。虽然是农业区，受欧洲移民带来的重视学术的传统影响，美国很多乡村地区都很重视自然科学教育。劳伦斯即受益于此。他小时候最大的兴趣是动手尝试当时新兴的无线电传输技术。
劳伦斯的学历很普通。到了读大学的年龄，在父母的要求下，他进入了明尼苏达一家教会学院，劳伦斯对那里提供的课程毫无兴趣，就转学去了南达科他大学。这所学校同样是处于落后地区的普通大学，但却有杰出的学者执教。劳伦斯在这里遇到了人生中的第一位名师刘易斯·埃克利（Lewis Ellsworth Akeley），埃克利非常欣赏劳伦斯的实验动手能力和求知热情，对他的学业多有提携，并认定“他总有一天会出名”。
身处物理学即将开启的大发现时代，同时又具备开启大科学必须的动手制作电气设备的能力和热情，以及领导团队所需的沉稳坚韧的性格，劳伦斯终将证明埃克利没有看走眼。
获得学士学位后，劳伦斯去了明尼苏达大学读研究生，在这里他又遇到了一位理论物理学大师，威廉·弗朗西斯·斯旺（William Francis Gray Swann）。斯旺是相对论专家，长期与爱因斯坦保持通信。在斯旺这里，擅长实验的劳伦斯又学会了深刻理性地思考自然现象背后的原理。1924年，劳伦斯随斯旺去了耶鲁大学，在那里他结识了跟随他终身的助手和合作伙伴唐纳德·库克西（Donald Cooksey）。
1925年，从耶鲁大学获得博士学位后，劳伦斯被求贤若渴的加州大学延揽，那里“资金充足，设施一流，正准备全力打造与其财富相称的学术声誉”。事后来看，无论对于加州大学还是劳伦斯，这无疑都是最正确的选择。
要理解劳伦斯所做的事情的开创性意义，我们需要将视野放大，了解当时物理学研究的背景。当时还是“小科学的繁盛时期”，卢瑟福、居里夫人等粒子物理学大师都是依靠简单的装置做出了杰出的成果。科学家们普遍认为，“即使装备差点，高质量的研究和扎实的理论推理也有可能产生奇迹；反之，如果实验设备得不到智慧的使用，即使装备再先进也无法产生有价值的成果”。而从小就热爱摆弄无线电装置的劳伦斯并不这么认为。
1928年12月，一次偶然的机会，劳伦斯读到了挪威物理学家罗尔夫·维德勒（Rolf Wideröe）写的文章，介绍了让带电粒子通过一系列有电位差的间隙沿直线加速的装置。受此启发，劳伦斯构想出了通过施加磁场，让带电粒子圆周运动，从而反复通过间隙加速的回旋加速器方案。虽然劳伦斯的一生成就辉煌，有许多高光时刻，但这一刻在他心目中会占据绝对超然的地位。
在研究生的帮助下，1930年，第一台回旋加速器的雏形诞生。同一年，斯坦利· 利文斯顿（Stanley Livingston）来跟随劳伦斯读研究生，并继续改进机器，做出了第一台完善的装置，直径10厘米，能量80000伏，虽然很小，但“现代回旋加速器的所有基本功能都出现在子宫里”。此后劳伦斯带领团队对回旋加速器不断进行迭代升级，到二战前的1938年，已开始建造直径152厘米，光磁铁就重达220吨的庞然大物。
在这个过程中，劳伦斯领导大科学的能力不断得到历练，包括构想宏大的目标并为实现目标规划行动方案，充分利用廉价的研究生劳动力资源，以及游说金主获得资金支持。
与小而美科学模式不同的是，大科学模式对资金的需求极高，仅靠学校资金无法做到，而此时，政府和军队资助研究的模式尚未成型。为了研发更大更高能量的回旋加速器，必须想方设法筹款，从而逼出了劳伦斯无与伦比的筹款能力和与社会名流打交道的技巧。
由于对资金的渴望，与纯粹追求解开自然奥秘的那些科学家不同，劳伦斯更看重利用成果赚钱和用实际应用说服金主掏钱，这使得劳伦斯愿意投入大量资源发展回旋加速器的应用，也确实带来了丰厚的回报，包括放射性治疗癌症、利用回旋加速器生产同位素、碳14的发现，甚至包括后来对彩色显像管的研发，都是这种思路催生的产物。
1939年，152厘米回旋加速器研发成功，同年底，劳伦斯获得诺贝尔物理学奖，从而跻身社会顶级名流行列，这为劳伦斯随后主导原子弹的研发奠定了最后一块基石。
后来的新闻舆论将原子弹的功绩更多归功于奥本海默，这是情有可原的，因为确实是奥本海默主导了原子弹的设计，二战后反对氢弹的研发和因此受到的迫害，又使他获得了更多科学家的同情和支持。
但在原子弹项目的决策过程中，劳伦斯的意见对犹豫不决的决策圈起了一锤定音的作用。同时劳伦斯还负责铀235的生产。原子弹制造的最大瓶颈是铀235的提纯，在当时还没有成熟方案，是劳伦斯给出了用回旋加速器对铀235和铀238进行加速，利用原子量的差异让两者打到不同靶点的方案，同时劳伦斯对大科学的领导经验也对铀235的生产起了至关重要的作用。而另一颗钚弹的原料同样来自利用回旋加速器轰击铀获得的第94号元素。
原子弹和回旋加速器的成功让劳伦斯的事业达到了巅峰。基于设备的科研就像挖矿，技术突破会带来丰厚的产出，但产出会逐渐减少直至枯竭，要维持成果产出，就必须不断提出更加雄心勃勃的计划，费用也水涨船高。随着回旋加速器项目的不断扩展，运营成本也不断高企，同时大量参与其中的人员会形成既得利益集团。
所有这一切都让劳伦斯无法功成身退，只能继续向前。这可能是劳伦斯此后积极推动氢弹研发的动因，这也是劳伦斯一生中最为人诟病的一点。虽然在原子弹投入使用时，劳伦斯曾主张不对日本本土直接投掷原子弹，而是用原子弹实验的恐怖效果迫使日本投降，但公众记住更多的是他坚持要求研发氢弹和打击奥本海默。1982年，在对洲际导弹的恐惧氛围中，他的遗孀曾要求国会将劳伦斯的名字从他为研发氢弹创立的利弗莫尔国家实验室的名称中去掉，想减少公众在这方面的联想，但也未能如愿。
随着劳伦斯的徒子徒孙将回旋加速器的制造方法传播到世界各地，大科学也逐渐发展壮大。大科学满足了人类的求知欲，给人类带来了新技术的福祉，也带来了笼罩在全人类头顶的核阴影，从而彻底重塑了人类社会和政治格局。
然而，也许最让人意向不到的是，劳伦斯开创的大科学还催生了让美国称霸全球并绑架美国政治的军工复合体。从原子弹开始，很多大科学项目本身就是出于军事应用需求。成功的军事大科学项目带来的财税利益又反哺大科学，由此逐渐形成了稳固的军事-财税-科技集团，再加上冷战的刺激，使得这种军工复合体有机会不断发展壮大。
当然，像艾森豪威尔这样的政治伟人早就预见到并提醒警惕这种利益集团，但就如同劳伦斯的大科学事业一旦开启就很难停止一样，历史不会因为理性的远见而改变走向。
无论是信奉自发秩序的美国，还是相信集权优势的苏联，都走上了大科学的道路。最后的结果我们已经看到，美国的大科学演变出了称霸全球的军工复合体，而苏联的大科学则连带苏联本身消失在历史的尘埃中。这其中的奥秘，也许就隐藏在劳伦斯以商业模式滚动发展回旋加速器给美国大科学留下的基因中。
缩小
全文复制