其大無(wú)外，其小無(wú)內(nèi)。早在幾千年前，人們就試圖用哲學(xué)解釋科學(xué)，至小即至大，至大即至小。

　　自1978年訪問(wèn)中國(guó)后，1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、著名理論物理學(xué)家斯蒂文·溫伯格教授再次面向中國(guó)公眾講述“極大”與“極小”的宇宙學(xué)與粒子物理學(xué)的故事，他在中國(guó)科學(xué)技術(shù)館開(kāi)設(shè)的《科學(xué)連線》欄目中指出，根本的科學(xué)問(wèn)題也是哲學(xué)問(wèn)題。

　　“物理學(xué)家研究的‘極小’就是大自然的最小尺度，比原子核還小更多，‘極大’就是大自然的最大尺度，大到整個(gè)宇宙?！?斯蒂文·溫伯格表示，“‘極大’與‘極小’的研究相互促進(jìn)，共同支撐物理學(xué)家在終極目標(biāo)中前進(jìn)，以了解自然的最終定律?！?/p>

　　此外，在斯蒂文·溫伯格看來(lái)，基礎(chǔ)理論為科學(xué)家開(kāi)展研究指明了方向，而實(shí)驗(yàn)手段則是驗(yàn)證理論的重要途徑。

　　基礎(chǔ)理論是指引

　　現(xiàn)代宇宙學(xué)指出，宇宙誕生于137億年前的大爆炸，此后還經(jīng)歷了快速的爆漲階段。在宇宙剛誕生和極早期，宇宙中只有場(chǎng)和基本粒子，后來(lái)才形成原子和更大的物質(zhì)，形成星系?！彼沟傥摹夭裾f(shuō)：“所以，宇宙學(xué)和粒子物理是自然交叉的?！?/p>

　　在斯蒂文·溫伯格看來(lái)，物理世界中有些現(xiàn)象被視作原理，可以由基本定律驗(yàn)證，而有些現(xiàn)象則充滿了偶然性。以開(kāi)普勒為例，例如著名的行星運(yùn)動(dòng)三大定律的發(fā)現(xiàn)者約翰尼斯·開(kāi)普勒，他發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)行的軌道是橢圓的就是原理，但行星運(yùn)行軌道的半徑究竟多大則是偶然。“了解什么是原理，什么是偶然，是科學(xué)所負(fù)擔(dān)的一項(xiàng)艱巨任務(wù)，而在這點(diǎn)上，我們很難預(yù)先知道?！?/p>

　　因此，斯蒂文·溫伯格認(rèn)為，基本定律的提出將來(lái)有兩種可能性，一是在未來(lái)有限的年限中發(fā)現(xiàn)基本的定律，此外再?zèng)]有更基本的定律被發(fā)現(xiàn);二是隨著時(shí)間推移，從更基本的定律中推導(dǎo)出新的基本定律。

　　在斯蒂文·溫伯格看來(lái)，很難證明哪種可能性更大，“不管哪種可能性更大，重要的是要提出基本定律的假設(shè)，只有提出理論假設(shè)，才能有開(kāi)展科研的方向和動(dòng)機(jī)?！?/p>

　　中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、CEPC(環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī))加速器負(fù)責(zé)人高杰對(duì)此表示贊同，“因預(yù)測(cè)被稱為‘上帝粒子’的希格斯玻色子的存在，2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予比利時(shí)理論物理學(xué)者弗朗索瓦·恩格勒和英國(guó)理論物理學(xué)家彼得·希格斯，而從他們提出希格斯玻色子存在的假設(shè)到在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)歷了50多年。由此可見(jiàn)，沒(méi)有理論的指導(dǎo)，我們的研究則漫無(wú)目的。”

　　實(shí)驗(yàn)手段是途徑

　　在高杰看來(lái)，理論固然重要，但并非所提出的理論就一定正確，這需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證，“只有理論，不通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段去驗(yàn)證，科學(xué)研究就是‘紙上談兵’，無(wú)法繼續(xù)發(fā)展。”

　　高杰解釋道：“目前人類所認(rèn)識(shí)的宇宙分為三大部分：物質(zhì)世界、暗物質(zhì)和暗能量。宇宙中物質(zhì)世界約占4%，暗物質(zhì)約占23%，暗能量約占73%。但是，到目前為止，暗物質(zhì)和暗能量還停留在科學(xué)家的預(yù)測(cè)階段，還需通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行驗(yàn)證。”

　　而研究暗物質(zhì)等這些新問(wèn)題則需要將微觀世界的粒子物理與描述宇觀世界的宇宙學(xué)相結(jié)合。因此，極大與極小的關(guān)系成為21世紀(jì)物理學(xué)和天文學(xué)研究的新特點(diǎn)。

　　“極大和極小聽(tīng)起來(lái)是兩個(gè)極端，實(shí)際上是不可分割的，這也是一種哲學(xué)問(wèn)題，要大膽去思考和假設(shè)，但未來(lái)將假設(shè)變成科學(xué)知識(shí)，就需要理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！备呓苷f(shuō)，“基礎(chǔ)研究猶如大樹(shù)的根，扎根越深，樹(shù)才能長(zhǎng)的越好，因此，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段顯得極為重要?！?/p>

　　高杰認(rèn)為，認(rèn)識(shí)和探索世界是人類的天性和原始動(dòng)力，物質(zhì)科學(xué)研究是最基本的基礎(chǔ)科學(xué)，基礎(chǔ)科學(xué)研究不僅可以推動(dòng)人類對(duì)科學(xué)本身的認(rèn)識(shí)，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程中，通過(guò)帶動(dòng)技術(shù)、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)等，反過(guò)來(lái)還會(huì)推動(dòng)其他方面的廣泛應(yīng)用，使人類對(duì)科學(xué)的研究與生活本身更進(jìn)一步。

　　在高杰看來(lái)，正因?yàn)槿祟惖暮闷嫘暮驮简?qū)動(dòng)力，才促成了基礎(chǔ)研究、技術(shù)和社會(huì)的協(xié)同發(fā)展，并在此過(guò)程產(chǎn)生了眾多的“副產(chǎn)品”，“展望科學(xué)未來(lái)，必須回顧科學(xué)歷史，通過(guò)回顧歷史，才能更有勇氣突破科研過(guò)程中的困難?！?/p>

　　初心讓“冷板凳”不“冷”

　　實(shí)際上，雖然獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，斯蒂文·溫伯格的科研路并非一帆風(fēng)順。1954年，斯蒂文·溫伯格前往丹麥哥本哈根大學(xué)的尼爾斯·玻爾研究所攻讀研究生，自此開(kāi)始了理論物理的研究生涯。

　　回首這60多年的科研歷程，斯蒂文·溫伯格見(jiàn)證了諸多理論被驗(yàn)證，但他也坦言：“我科研生涯中的絕大部分是失敗經(jīng)歷，但我依然很開(kāi)心，因?yàn)槟呐轮挥幸淮魏苄C(jī)會(huì)的成功，都會(huì)讓所有的努力變得有價(jià)值，這是件令人興奮的事情?！?/p>

　　高杰對(duì)此頗有同感，“做科研就像踢足球，全程的努力都在‘臨門一腳進(jìn)球成功’的喜悅中得到滿足，這就是科學(xué)體驗(yàn)，充滿挑戰(zhàn)的同時(shí)也非常有趣?！?/p>

　　在高杰看來(lái)，真正的科學(xué)家的初心是純真的，非功利的，“正如愛(ài)因斯坦相對(duì)論從提出到被證實(shí)歷經(jīng)了一百年，但這期間，人類的思想沒(méi)有停止，科研的進(jìn)程沒(méi)有中斷，更沒(méi)有因?yàn)橐粋€(gè)理論沒(méi)有被驗(yàn)證而使科學(xué)探索變得沒(méi)有意義。此外，引力波被發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于技術(shù)的發(fā)展，沒(méi)有發(fā)達(dá)的技術(shù)手段就無(wú)法完成科學(xué)驗(yàn)證，這需要不斷提高人類社會(huì)發(fā)展的技術(shù)水平?！?/p>

　　對(duì)于科學(xué)家甘坐“冷板凳”的說(shuō)法，高杰并不認(rèn)同“冷板凳”的說(shuō)法，“真正的科學(xué)家不會(huì)認(rèn)為自己坐的是‘冷板凳’，因?yàn)樗麄儗?duì)自己的專業(yè)和科研工作充滿了喜愛(ài)和熱情?！?/p>

　　“科學(xué)大廈就是由一塊塊的‘磚頭’累積而來(lái)，也許后人就是站在前人搭建的基礎(chǔ)上繼續(xù)建造?！备呓鼙硎荆骸半S著我國(guó)科技的發(fā)展，未來(lái)，我國(guó)科學(xué)家要更加考慮為科學(xué)，為人類的發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)中國(guó)智慧?！?/p>