基础科学有多烧钱?科学家:动辄上百亿元,而且不一定有成果(基础科学有什么用)
导语
在人们的日常生活中,可能会有很多人为了自己的研究土壤的作物、饲养动物,但是不是所有人都能看出科学背后所带来的意义,这些所谓的试验可能会让别人觉得没用,徒劳无功。
基础科学的研究同样如此,由于它们的作用并不直接,但这样的研究却需要动辄上百亿元,到底这些设备做了些什么?
这些“烧钱”的设备又有哪些?
这些设备真的都没有作用么?
本文将带您一起探究一下。
巨额投资,无形成果。
作为人类的前进力量,基础科学对于技术的发展有着根本性的作用,它的发展更是推动着人类文明和科学技术的推进。
但在基础科学的道路上,离不开高昂的设备支持,从最早的望远镜、显微镜到如今的粒子加速器、太空望远镜等,这些设备的存在无疑都给基础科学的研究带来极大的便利。
但这些设备的造价又是何等的昂贵呢?
粒子加速器是用来加速粒子、原子和分子的一种环形或直线加速器,它的使用范围涉及到原子物理、核物理、高能物理、医学等方面,是近代科学研究中必不可少的重要实验设备。
那么,这个设备造价又有多昂贵呢?
世界上最大的粒子加速器是位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心建设的大型强子对撞机(LHC),这个巨型装置的造价高达80多亿美元,它的直线加速器长度达到5000公里,这相当于环绕地球一圈,可见它的巨型和昂贵程度。
而随着大科学装置的不断迈进,欧洲核子研究中心正在规划更大的未来环形碰撞加速器(FCC)。
这个更大的粒子加速器建造预计造价高达210亿美元,这还是目前的预算,到时候可能会更多,为了节约成本,这个更大的环形碰撞加速器将沿着现有的LHC轨道进行改造。
而国内的中央研究院同样在规划环形碰撞机,预计最终造价约为300亿人民币,这也主要是因为环形机对于粒子探测的能力和速度都大大加强,大有发展空间。
除此之外,还有来自美国的粒子加速器研究计划,计划建造一个更大的圆形机,造价至少在100亿美元以上,要想完成这样一个惊人的“建筑”预计还需要至少20年的时间。
这样来看,环形碰撞机的造价还并没有最昂贵,随着粒子加速器的不断研究,建造费用也在逐年上升,这还仅仅是设备的建造费用,而对于设备的运营和维护同样需要大量的资金。
基础科学的研究最终还是为了解开关于自然界的未知之谜,而太空望远镜是开启天文研究的重要设备。
在过去的40年间,美国国家航空航天局(NASA)共规划和发射了4枚太空望远镜,这其中最著名的当属哈勃太空望远镜。
作为世界上最著名的望远镜之一,哈勃太空望远镜在1986年发射升空,但在研制阶段就花费了25亿美元,而随着研制阶段的成本投入,哈勃太空望远镜的造价已经攀升到40多亿美元,同时还有近20亿美元用于研发航天飞机进行发射,这又将其总价值提升到60多亿美元。
随着哈勃望远镜的推出,以及不断的更新换代,国际上又出现了更为强大的太空望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜,这个望远镜的成本同样超过100亿美元,同时还在造价预算上出现了巨大的成本超支,这也让其最终造价高达100多亿美元。
而目前国内同样在规划新的太空望远镜,尽管其造价相较于哈勃和韦伯望远镜要低许多,但是由于其具有更高的分辨率,将使其在观测的范围和精度上更上一层楼,但其造价同样也高达数百亿人民币,这还仅仅是设备的造价,而设备的运行同样需要大量的资金。
韦伯望远镜作为未来世界上最大的太空望远镜,它的光学结构变得更加复杂和巨大,因此在出现故障之后,人类对其进行维修的难度也将成倍提升,这也意味着维修成本也会大大提升。
自上世纪末,人类进行太空探索的步伐就没有停歇过,其中最著名的就是国际空间站(ISS),这是人类在太空中建造的最大、价值最高、技术最先进的空间工程。
从1987年开始,ISS就开始在国际上进行讨论,预计建造费用约在300亿美元左右,但随着研发的进展,原定的建造费用已经攀升到600亿美元,这还仅仅是初始建设的费用。
到了1998年,ISS终于动工进行建设,但由于国际构造的问题,让初始的建设费用又增加了60亿美元,使其总价达到660亿美元。
从2000年到2024年,国际空间站已经接受了24次供应飞行,总共花费了1600亿美元,且每年还需要额外的40亿美元维护费用,而不断的经费投入使其成为真正的“烧钱”项目。
同时由于ISS建设周期较长,而一旦出现故障,其维修成本还将大大增加,这都使其价格更为昂贵。
上面仅列举了一些设备造价昂贵的原因,但这并不是全部,这些科学设备还需要大量的人力、时间去研究,相较于设备成本来说,耗资耗力的研发更是无以估量的。
但是还有很多人对这些基础科学研究的价值表示质疑,认为这些项目是无用之举,只会让纳税人的钱被浪费,这些设备真的没有作用么?
科学价值。
大科学装置在物理、天文学等领域的应用,它的科学价值不仅可以探究宏观物质的密度、温度等性质,更是能帮助人们研究超高能量的粒子碰撞,甚至还可以帮助物理学家研究最核心的物质粒子。
在天文学领域,这些大科学装置就更具有瞩目的表现。
比如中国的天眼已经帮助物理学家们发现很多尚未被人类认知的天体现象,而欧洲的哈勃太空望远镜和望远镜等多个天文望远镜也在不断发现太空中新的天体现象,其科学价值更是触目惊心。
在未来,先进的太空望远镜将能帮助人们发现更多宇宙中未被发现的行星,同时还能观测到更多宇宙中的现象,比如宇宙中的生命起源和流星雨的分布等,这些都让科学家们对宇宙的研究变得更加深入。
这些大科学装置一般在建设完成后,还需要不断更新换代,而每次的更新换代都将使其技术水平更加先进,同时还能为人类社会带来更多的先进技术,比如大型强子对撞机的技术,就是为人类社会带来的最好的礼物。
由于粒子加速器的出现,使人们在研究微观粒子时,更为精确和方便,这也促使各国将其技术应用到临床医学领域,比如在癌症的治疗中,粒子加速器就为患者带来更多的希望。
同时由于我国在粒子加速器等技术的发展上落后,对于这方面的技术也非常的稀缺,因此我国将进一步加强在这方面的研发,从而推动其技术的迅速发展。
但这些技术对于一些人来说可能并不直接,但是在日常生活中,很多的技术都是一步一步研究出来的,这都离不开技术研究的支持。
除此之外,还有很多人表示,这些设备造价昂贵是对纳税人的“掠夺”,但随着人类社会的进步,科学技术的发展已经为人类社会带来了无数的便利。
而这些科学技术离不开大家的支持,尤其是在防疫、医疗等方面,科学技术的发展能保障人们的生命安全。
未来设备。
但相较于当前这些设备,未来的科学设备极有可能造价更贵,比如在欧洲核子研究中心已经开始规划下一代的粒子加速器,这也是为了更好地研究物质。
欧洲核子研究中心的研究人员计划建造一个超级加速器,这个加速器的长度将会达到超过100千米,因此它将会环绕整个地球一圈。
未来的粒子加速器将会拥有更高的能量,将帮助物理学家们深入探索微观世界的本质,这样的装置将会造价更高,除此之外,还有来自美国的下一代环形碰撞机,预计造价会更高。
同时,中央研究院也在规划环形碰撞机的建设,如果未来这三个环形碰撞机全面建设,那么将会成为人类跨国跨国际建造的大型科学装置。
除此之外,国际上还有规划建设恒星级对撞机。
这将极大地推进人类对于核聚变技术的研究,为人类未来实现清洁能够提供技术路线。
在天文学领域,随着人类对宇宙的探索不断深入,未来的太空望远镜也将会更加强大,比如国内正在规划的超大型光学望远镜,它的口径将达到40米,比天眼还要大,它将会帮助人们观测到更多未被发现的天体现象。
结语
基础科学研究与应用于生产的技术研发有着不同的目标,应用于生产的技术研发会更直接看到成果,但基础科学研究的成果往往会变得狭窄和封闭,但正是基础科学研究的进步推动着技术的发展,这些高昂的设备背后的科学价值是无法估量的。
但是很多人往往估量不了,科学投入的回报时间较长,有可能会出现颠覆性的科学发现,并引领技术的进步,而这一切都离不开科学家的辛勤付出。