基礎科學有多燒錢?科學家:動輒上百億元,而且不一定有成果

我們對科學的探索離不開資料的支援, 而想要獲得資料就得用特定的設備才行,天文學需要望遠鏡,高能物理需要對撞機。

21世紀的今天,科學尤其是基礎科學,已經不再是牛頓時代依靠簡陋裝置就能推斷出定理的模式了,在實驗物理學的最前沿,一大批造價幾十億上百億美元的大科學設備正在高速運轉,驗證著理論,發現著規律。

接下來我們就來盤點一下物理學中最燒錢的設備們,看看耗資巨大的它們,這幾十年來究竟有什麼成果,

粒子加速器

在日內瓦與法國接壤的地區,坐落著世界上最大的粒子物理實驗室,但真正的實驗設備卻位于地下100米的深處,由一個總長十七英里的環形隧道構成,該隧道的直徑是3米,貫穿了法國與瑞士邊境, 是目前地球上能量最高的粒子加速器,能把粒子加速到接近光速的水準,並讓它們相撞。

這個縮寫為LHC的裝置,是在1994年被批准建造的,當時的預算是26億瑞朗,但等到2008年首次建成並啟動測試時,整個專案的花費已經超過了80億美元,而且在建設過程中還造成了人員傷亡。

然而在發現上帝粒子後,LHC的能量強度已經不足以再驗證更先進的物理學理論了,因此這個80億的大科學設備已經開始逐漸被嫌棄,物理學家又構想了一個新的超級加速器來代替它, 這個名為FCC的新型加速器,在2020年6月被歐洲核子研究中心正式通過,預計它的周長將達到100公里。

至于花費嘛,物理學家們保守估計在210億歐元左右,如果一切順利的話,最後的超支應該控制在三倍以內, 也就是630億歐元左右。

按照計畫,這座能量超LHC加速器10倍的超級加速器落成後,將提供無與倫比的超高能對撞實驗,盡可能模擬出宇宙大爆炸那一瞬間的物理過程,並且還能發現許多新的粒子和新的宇宙規律,幫助人類更深刻的理解這個世界。

國際空間站

如果說粒子加速器的資金籌備要等到2038年才能完成,並不算真正開始燒錢的話,近地軌道上的國際空間站卻已經實實在在花了 1600億美元了。

作為人類在太空中體積最大的單體設施,由美國、俄羅斯和11個歐洲航天局成員國、日本、加拿大、巴西等十六個國家聯合研發的國際空間站,從一開始就是一個吞金獸,美國承擔了大部分的費用,總計約1300億美元,俄羅斯分擔了120億美元,歐洲航天局和日本、加拿大共承擔了120億美元。

然而這還只是前期建造費用,國際空間站升空後,每年的維護費用達到了40億美元, 所以說是「燒錢」可謂一點都不誇張。

韋伯望遠鏡

除了國際空間站外,前不久剛發射的,同樣位于太空中的韋伯望遠鏡也是一個燒錢貨,前前後後延期了15年的它,成本也終于在發射的時候突破了100億美元,考慮到它的工作地點位于150萬公里外的地球背面,如果出什麼故障的話,維修難度是非常大的,一不小心這100億美元就打水漂了。

總體來看

隨著科學技術的不斷發展,基礎科學所要用到的設備只會越來越貴, 因為人類的科學目前正在向著最大的宇宙和最小的量子領域前進,而想要了解它們,就得用目前最先進的技術製造出最精密的儀器,再把它們放到最特殊的環境中觀測才行。

在可以預見的未來,環繞地球赤道一周的超級加速器一定會出現,甚至在太空中環繞太陽一周的恒星級對撞機也會出現,就像《三體》中的環日加速器一樣。

除了對撞機外,未來的超級空間站,以及我國目前正在研製的千米級別太空平臺和月球基地,其實也屬于基礎科學研究設施,它們的造價肯定也會非常高,但無論如何,這些都是值得的。

因為沒有對科學的付出,就得不到科學的回報,今天投資在基礎科學上的海量資源,也許在未來十年二十年內都不會有什麼回報,但只要到達技術奇點,新的科技就會飛速改變人類文明的面貌,就像近三百年間的歷次科技革命一樣,從農業時代到蒸汽時代,再到電氣時代,以及現在都資訊時代,都是科學回饋的回報。

不出意外的話,近幾十年來的基礎科學投入, 在未來將變成人類文明大規模離開地球移民太空的技術基礎。


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