其大無外，其小無內(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年訪問中國后，1979年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、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，他在中國科學(xué)技術(shù)館開設(shè)的《科學(xué)連線》欄目中指出，根本的科學(xué)問題也是哲學(xué)問題。

　　“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。”

　　此外，在斯蒂文·溫伯格看來，基礎(chǔ)理論為科學(xué)家開展研究指明了方向，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，宇宙中只有場和基本粒子，后來才形成原子和更大的物質(zhì)，形成星系?！彼沟傥摹夭裾f：“所以，宇宙學(xué)和粒子物理是自然交叉的。”

　　在斯蒂文·溫伯格看來，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。以開普勒為例，例如著名的行星運(yùn)動三大定律的發(fā)現(xiàn)者約翰尼斯·開普勒，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?！傲私馐裁词窃?，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有兩種可能性，一是在未來有限的年限中發(fā)現(xiàn)基本的定律，此外再沒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，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)，才能有開展科研的方向和動機(jī)?！?/p>

　　中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、CEPC(環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī))加速器負(fù)責(zé)人高杰對此表示贊同，“因預(yù)測被稱為‘上帝粒子’的希格斯玻色子的存在，2013年諾貝爾物理學(xué)獎被授予比利時(shí)理論物理學(xué)者弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學(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)子對撞機(jī)上通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)歷了50多年。由此可見，沒有理論的指導(dǎo)，我們的研究則漫無目的?！?/p>

　　實(shí)驗(yàn)手段是途徑

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

　　高杰解釋道：“目前人類所認(rèn)識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)測階段，還需通過實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行驗(yàn)證?！?/p>

　　而研究暗物質(zhì)等這些新問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)。

　　“極大和極小聽起來是兩個極端，實(shí)際上是不可分割的，這也是一種哲學(xué)問題，要大膽去思考和假設(shè)，但未來將假設(shè)變成科學(xué)知識，就需要理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。”高杰說，“基礎(chǔ)研究猶如大樹的根，扎根越深，樹才能長的越好，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)識和探索世界是人類的天性和原始動力，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)研究不僅可以推動人類對科學(xué)本身的認(rèn)識，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中，通過帶動技術(shù)、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)等，反過來還會推動其他方面的廣泛應(yīng)用，使人類對科學(xué)的研究與生活本身更進(jìn)一步。

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

　　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，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，但我依然很開心，因?yàn)槟呐轮挥幸淮魏苄C(jī)會的成功，都會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。”

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

　　對于科學(xué)家甘坐“冷板凳”的說法，高杰并不認(rèn)同“冷板凳”的說法，“真正的科學(xué)家不會認(rèn)為自己坐的是‘冷板凳’，因?yàn)樗麄儗ψ约旱膶I(yè)和科研工作充滿了喜愛和熱情?！?/p>

　　“科學(xué)大廈就是由一塊塊的‘磚頭’累積而來，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著我國科技的發(fā)展，未來，我國科學(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)中國智慧?！?/p>