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威尔逊厅，费米实验室的标志性高层建筑。

撰文：吴金元（美国费米国家加速器实验室）

编辑|陈晓雪

知识分子，为了美好的知识生活ID：The-Intellectual

2017年是美国费米国家加速器实验室成立50周年。 50年来，实验室取得了辉煌的成就，这一切都离不开首任实验室主任罗伯特·R·威尔逊和其他同事的杰出贡献。时至今日，回顾科学先贤的实践和思想，对我们的工作仍然具有宝贵的借鉴意义。

图1：纪念费米国家加速器实验室成立50周年合影。图中箭头所标作者立场（来源：www.fnal.gov）

罗伯特·威尔逊(Robert Wilson) 最著名的言论之一是1969 年4 月在回答国会议员的提问时发表的。当时，立法者担心这个新实验室和获得的新知识如何帮助国家安全。罗伯特·威尔逊回答说，这是事关国家荣耀和爱国主义的长期问题。这种新知识不能直接保卫国家，但可以“使其值得保卫”[1]。

图2:罗伯特·威尔逊（来源：www.fnal.gov）

这句看似不经意的话，道出了国家实验室和大型科学装置的定位：它们不仅是科学研究所需的仪器设备，更是国家价值观的体现。

费米实验室与科技研究在威尔逊和几代科学家的领导下，费米实验室取得了许多令人瞩目的成就。别的不说，只说构成我们这个世界的12种基本粒子：6种夸克和6种轻子。费米实验室发现了b 夸克和t 夸克，以及轻子tau 中微子。这些发现极大地丰富了人们对世界的认识。就我的经历来说，刚进入高能物理的时候，人们对t夸克还真是说不出来。这是因为当时人们还没有探测到它，对它的质量、寿命、衰变模式等知之甚少。这一知识在1995年费米实验室发现了第六个也是最后一个夸克——t夸克后才得到了证实，实属罕见。在科学史上，科学知识的积累速度如此之快，时间跨度短至几十年。

粒子物理学的发现不是通过每天推导量子力学公式而取得的，而是通过精确的实验取得的。实验中使用的设备，无论是产生新粒子的加速器，还是检测新粒子衰变产物的探测器，都需要投入大量的人力、物力进行研发。通过这种研发工作，我们可以获得很多“副产品”，即超导、射频、探测器材料与结构、电子、计算机等领域的新技术、新知识。新技术、新知识逐步应用于工业、医疗检测和治疗技术等领域，造福社会。

费米实验室与人文艺术与环境毫无疑问，科技研发成果是一个实验室存在的最终价值。但威尔逊并不满足于此。他为实验室注入了许多人文、艺术和环境元素。整个实验室建得像一个公园，公园里甚至开辟了一片牧场，饲养了一群美洲野牛（美洲野牛，Bison bison）。这个种群不断繁衍并与其他种群交换，一直饲养到今天。

图3：美洲野牛（来源：www.fnal.gov）

实验室里有很多威尔逊自己设计制作的雕塑。一位老同事回忆[2]，曾经有一个暑期实习生，晚上去车间加班。当他看到一个人在那里焊接时，他打招呼：“你在做什么？”威尔逊回答道：“我正在外面的水池里焊接一个雕塑。”学生没想到这个人是实验室的主任。他还说：“天哪，他们真能给你找工作，让你在这里浪费时间。”

图4：费米实验室校园内的威尔逊雕塑《莫比乌斯环》。 （作者拍摄）

据记载，威尔逊曾利用业余时间制作了多座金属雕塑，至今仍矗立在费米国家加速器实验室校园内，成为实验室的风景。

费米实验室与公共科学教育费米实验室多年来形成了重视公共科学教育的传统。 2017年9月23日，作为50周年庆祝系列活动之一，费米实验室举办了盛大的开放日活动。该实验室开放了许多科研设施供公众参观，并租用了数十辆校车运送了10,000名参观者（本次活动登记了20,000名参观者，但由于当天天气异常炎热，实际到达了10,000名参观者。作者是也是一千多名志愿者之一）。

图5：费米实验室50周年系列开放日活动前，数十辆校车等待接客（作者拍摄）

除了这种大规模的开放日，费米实验室还经常举办各种科普活动。事实上，公众每年365 天每天都可以免费参观实验室的开放区域。每周三，或者提前预约的团体，还可以参加由专业导游带领的深度游览。此外，实验室还经常举办各种科普教育讲座。

这种公众科普教育对社会的贡献是渐进的。人们或许无法完全理解科学研究本身的内容，但科学精神、科学思维方式会潜移默化地影响着人们。在精神层面，人们因了解大型科学装置而获得的自豪感、自信感和认同感也深刻影响着人们的精神面貌。我自己也接触过很多公众来访者，我能很直接地感受到人们精神上所体现的幸福和健康。我观察到的一个有趣的现象是，当人们谈论科研工作和科学设备时，喜欢使用“我们”、“我们的”等代词。他们很少使用“他们”，几乎从不使用“你”。

在这里我想指出的是，参观者中，不少成年人对科学保持着浓厚的兴趣和好奇心。在我接触过的华人群体中，大家都非常重视儿童的科学教育。他们可以开长途车，辛苦地供孩子参观或听讲座，但父母自己却往往对科学缺乏兴趣。这是一个应该认真对待的差距。希望至少从《知识分子》的作者和读者开始，大家都能保持对科学的兴趣，《知识分子》也会有更多适合成年人的科普作品。

与许多人的印象相反，公众实际上非常支持完全依靠纳税人的钱建造和运营的科研设施。在我接触过的参观者中，我从未听到任何负面评论，也没有人抱怨过：我们还有那么多穷人，花那么多纳税人的钱做的事有什么用？科研机构与公众能够形成如此良好的互动，离不开很多人的努力。这一过程的经验值得认真学习和借鉴。

费米实验室和中小学生科学教育实验室也非常重视中小学生的科学教育。特别值得介绍的是附近的一所数理高中。这所学校由实验室第二任主任、诺贝尔奖获得者Leon M. Lederman和伊利诺伊州政府相关机构共同创办，称为伊利诺伊州数学与科学学院（IMSA）[3]。学校提供10 至12 年级的高中课程，并从全州选拔学生。笔者的女儿也是该校的毕业生。莱昂·莱德曼(Leon Lederman) 已在学校居住很长时间。除了参加各种活动外，学生们经常有机会与他交谈、共进午餐，直接体验科学家的思维方式。

图6：Leon Redman（来源：www.fnal.gov）

IMSA最重要的特色之一就是其学习课程，通常由11、12年级的学生参加。每周三，学校安排车辆接送学生前往芝加哥附近的多个国家实验室或大学。在学年期间，学生们前往这些科研机构，每周在导师的指导下工作一天，以获得第一手的实际经验。科研经历。能够引导和安排准备知识明显缺乏的高中生有效参与科研工作并取得小而有用的成果，对导师来说也是一个很大的挑战。费米实验室每年都会接收很多学生，也培养一批导师，笔者就是其中之一。为了带领好学生，导师必须充满爱心、耐心和细心，但仅靠这一点是不够的。还要有科学的方法，把带学生当作科研项目来对待，随时发现问题、解决问题。到目前为止，作者已教过十多名学生，最早的学生如今已成为所在工作领域的杰出人才。

费米实验室与国际合作费米实验室的实验研究工作通常与国际科研机构和大学合作进行。这种合作可以有效整合国际上该领域的智力和财力资源，以实现单一机构难以实现的目标。冷战期间，该实验室自1972年起就与苏联科研机构合作，这次合作尤其引人注目。作为一个科研单位，同时又发挥着缓和国家关系的作用，这种贡献是独一无二的、不可替代的。

现在实验室的餐厅里有一张彩绘餐桌，这是这次合作的证明。

图4：费米实验室餐厅的彩绘餐桌（作者拍摄）

这张餐桌是一位早期曾在该实验室工作的苏联科学家赠送的礼物[4]。上面画着七个俄罗斯风格的娃娃。曾经听实验室里的讲解员介绍，这七个娃娃象征着最早来参加合作工作的七位苏联科学家的妻子。虽然这个说法暂时无法验证，但确实是一个好故事。

回顾科学界前辈对大型科研装备的定位，对我们来说具有很大的参考价值。中国在经济发展和工业基础设施方面取得了巨大成就，为建设更多大型科学设施提供了可能。大型科学装置除了科学探索的功能外，还让国家变得更美好、更有价值。大型科学装置还具有技术研发平台、公共科普教育平台、国际交流平台等多重功能。因此，在决策过程中，更广泛地了解大型科学装置的好处，将有助于推动其发挥更大的社会作用。对于已建成并投入运行的大型科学装置，我们既要重视其科学目标，又要重视其其他功能，更好地服务社会。

参考：

[1]https://history.fnal.gov/testimony.html

[2]费米新闻，2000年1月28日（Online: https://www.fnal.gov/pub/ferminews/Ferminews00-01-28.pdf）

[3]https://www.imsa.edu/extensionprograms/greatminds/Dr_Lederman

[4]https://history.fnal.gov/visitors.html#festival

制版编辑：徐毅

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