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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年被批準建造的, 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。

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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