尽管美国天文学家最早推断出暗能量的存在,并在2011年成功证实且赢得当年度的诺贝尔奖,让整个物理学界接受了暗能量存在这一事实。然而,美国却未能把这种发展势头继续下去。
在太空探索领域,美国科学家担心其领先地位被他国超越
随着关注暗能量的人越来越多以及美国天文学家的长期呼吁,美国宇航局(NASA)将安排发射一个用来研究暗能量的空间探测任务。我们的宇宙会永远膨胀下去吗?我们对引力的认识存在着误区吗?计划中的这一探测任务将会给出答案。
担忧:失去暗能量研究主导地位
2019年,一个称作“欧几里得”探测器将开启暗能量空间探测的大门。然而,它并不是由NASA主导,它属于欧空局(ESA)――NASA仅是该项探测任务的一个合伙人:出资2 000万美元以及提供一些红外传感器。
对于一些科学家而言,这次探测任务或许会给出解决方案。特别是对于美国天文学家而言,这是他们能够获得数据的一条途径。毕竟,NASA雄心勃勃的暗能量探测计划将在2024年实施。同时,对于其他的科学家而言,也是个打击。这意味着尽管美国发现了宇宙的加速膨胀,然而对于该结果的深入研究至少还要等上十年。
“虽然支持其他的一些探测任务是必要的,”去年诺奖得主之一的约翰·霍普金斯大学教授、太空望远镜科学研究所的亚当·里斯(Adam Riess)说,“但是看到美国将在此研究领域失去其主导地位真的很令人失望。”
对于里斯博士和他的同事而言,令他们更担心的是,鉴于美国财政赤字状况以及两党的政治僵局,2024年的这个暗能量探测计划可能不得不延迟进行。而此时,欧洲的一些研究小组在寻找希格斯玻色子取得了成绩,中国也计划于2025年实现载人登月。
芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳(Michael Turner)声称,暗能量是“美国错误地对待科学问题的铁证之一”。“是我们美国人预言并发现了暗能量,”他说,“我们拥有世界上实力最强的暗能量研究团队。自1998年以来,我们便开始着手设计和构想暗能量探测计划;如今欧洲却走到了我们的前面。美国本应该在暗能量研究方面做得更好,事实却不是这样。”
发现暗能量的另一位诺奖得主、加利福尼亚大学的索尔·珀尔马特(Saul Perlmutter)说:“我们只能眼睁睁地看着暗能量研究的发展重心(科学家以及优秀的学生)向那些正在开启并实施探测计划的国家转移。”
对此,有科学家声称,研究重心的转移有助于不同文化的碰撞并擦出创新的火花,为经济发展注入新的活力。全球资讯网(万维网)就是很好的一个例子。拥有世界上最大的粒子加速器――大型强子对撞机(LHC)――的欧洲核子研究中心就是全球资讯网的发祥地。当时,全球资讯网的成立是为了加强粒子物理学家之间的交流。
相反,美国高能物理领域的佼佼者“费米国家加速器实验室”却不得不在去年秋季关闭Tevatron粒子加速器,其原因是美国能源部不能再继续提供13亿美元的研究经费。与此同时,美国能源部还取消了对下一代粒子对撞机“国际直线对撞机”的资金支持。尽管“国际直线对撞机”将是LHC的继任者,美国科学家已默默接受了取消建造“国际直线对撞机”这个事实。
经费:大部分流向应用研究领域
目前,美国物理学家正在重新考虑在8 000英尺深的废弃金矿中建造中微子实验室。他们希望政府或者其他机构能够给予资助。包括意大利、加拿大和日本的一些地下实验室已经成为了寻找暗物质、进行中微子实验及其他屏蔽宇宙射线等精细实验的研究中心。2010年,美国自然科学基金会对物理学家们提出的地下中微子实验室的建设地点进行了考察,然而以安全性不稳定等为由撤消了8.75亿美元的资助。但是,在慈善家丹尼·桑福德(Denny Sanford)的资助下,科学家们在南达科塔州重新开启了在废弃矿井中建造物理实验室的计划。
尽管在现代科学领域中美国取得了不少成就,但就其曼哈顿工程、哈勃空间望远镜和人类基因组的解码上,美国科学家未能给白宫和国会的决策者提供强有力的证据。政客们对于联邦政府的科研预算一直颇有微词,并且对资金的最终走向也存在不少抱怨。整个环境对于美国科学界的发展梗阻颇多。
也有例外。哈勃空间望远镜的继任者詹姆士·韦布空间望远镜就获得了高达80亿美元的资助,并计划在2018年发射升空。实际上,奥巴马总统在今年2月发布了年度预算之后,美国能源部科学办公室的预算有所增加。然而,大部分资金却流向了诸如能源和科学计算等应用研究领域。
费米实验室女发言人凯蒂·约克维茨(Katie Yurkewicz)指出,尽管4月美国国会针对中微子实验追加了一些预算,但这些钱仍不足以完成整个中微子实验。对此,美国天文学会主席、瓦萨学院教授黛布·艾尔梅格林(Debra Elmegreen)说:“尽管美国在很多领域都处于领先地位,但我们并不能自鸣得意,一旦不思进取,就会落后于他国。”
1979年诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)近期指出,美国科学界的发展必须要同健康医疗、教育事业等其他公共事业的发展并举,这样才能获得更多的资金支持。然而,如果想要平衡好这一发展,看来唯有提高税收一个办法。
2004年诺奖得主、麻省理工学院的理论物理学家弗朗克·韦尔切克(Frank Wilczek)并不这么认为。不过他承认,随着经济的下行,美国已不再像以前那样重视基础科学的研究。用韦尔切克的话说,美国“只对科学领域感到新奇,并且希望参与,其最终目的是为了取得非凡的成就。”他表示:“如果科研的目的是为了出名,则是一件非常令人遗憾的事情。要知道科学机会无处不在,如果太过挑剔,将会错过很多机会。”
20年前,美国国会取消建立超导超级对撞机计划后,自此美国便失去了其在高能粒子物理领域的领导地位,欧洲核子中心则借此机会一举超越美国,成为了这一领域的领军人物。
折中:寄望“韦布”、入股“欧几里得”
在太空领域会发生同样的事情吗?2年前,当NASA宣布詹姆士·韦布空间望远镜项目还需注入16亿美元,且要到2018年完工这一消息时,科学家及政府机构的担忧再次加剧。去年夏天,众议院拨款委员会曾宣布取消该项目,随后又宣布继续为该项目提供资金。然而,继续进行詹姆士·韦布空间望远镜项目付出的代价是巨大的:NASA不得不推迟其暗能量探测以及火星探测计划。这对于那些致力于暗物质研究的科学家而言,是一个致命打击。韦尔切克博士将暗物质定义为“物理学领域最神秘、却又无法获得资助的伟大工程。”
2年前,美国宇航员在同NASA和能源部进行了近十年的激辩后,美国科学院一专门小组终于同意将发射太空望远镜用于观测超新星项目列入未来十年最为优先发展项目,并将这一项目同其他两个需要相似技术支持的项目合并,命名为大视场红外巡天望远镜。之后,由于詹姆士·韦布空间望远镜项目需要更多资金的投入,这一联合项目便遭遇资金困难的局面。
NASA项目主管利亚·拉皮亚那(Lia LaPiana)表示,在2013年至2018年期间,大视场红外巡天望远镜项目实际上难以从预算中获得经费支持。然而,为了不使美国在暗物质探索领域太过落后,NASA建议向“欧几里得”项目投资约2亿美元以换取其20%的股份。不过这一提案遭到美国科学院的反对。他们认为“欧几里得”并不会为超新星观测提供任何便利,同大视场红外巡天望远镜项目的初衷毫不相符。
不过在近期,美国科学院一特别委员会同意NASA为“欧几里得”出资2 000万美元,让美国在“欧几里得”拥有一席之地,共享科学探索中取得的数据。美国科学院院长、普林斯顿大学天体物理学家大卫·斯佩格尔(David Spergel)去年曾表示:“无论获得‘欧几里得’20%或是2%股份,我们始终是以参与者的身份加入其中,能获得的东西有其局限性。”
不过,奥巴马总统随后公布的预算却显示,NASA计划向“欧几里得”项目投资900万美元,而大视场红外巡天望远镜项目并未获得任何经费支持。今年3月,大视场红外巡天望远镜项目联合主席保罗·谢科特(Paul Schechter)向众议院拨款委员会一机构表示,这份预算无法代表大视场红外巡天望远镜项目的实际需求。他希望众议院拨款委员会能为项目拨款800万美元。
对于谢科特的抗争,众议院拨款委员会表示认可,并且要求NASA就此事进行评估。同时,参议院拨款委员会同意为NASA暗能量探测项目提供1 000万美元的经费支持。尽管促成大视场红外巡天望远镜项目的最终实施还有一段路要走,但谢科特表示他有信心完成这项工作。他表示:“尽管我知道该项目已不属于任何优先项目,但如今这一情况正在有所改变。”
资料来源 The New York Times
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