科學(xué)的探索道路離不開數(shù)據(jù)的支持，而獲取數(shù)據(jù)需要特定的設(shè)備。天文學(xué)需要望遠(yuǎn)鏡，高能物理需要強(qiáng)大的對撞機(jī)。在21世紀(jì)，特別是基礎(chǔ)科學(xué)，已經(jīng)遠(yuǎn)非牛頓時代依靠簡陋裝置推斷定理的模式。在實驗物理學(xué)的最前沿，一系列耗資數(shù)十億甚至上百億美元的大科學(xué)設(shè)備正快速運轉(zhuǎn)，驗證著理論，揭示著規(guī)律。讓我們一同盤點一下物理學(xué)領(lǐng)域中最昂貴的設(shè)備，看看這些耗資巨大的科學(xué)工具在過去幾十年里都取得了哪些成果。
一、粒子加速器
位于日內(nèi)瓦與法國接壤的地區(qū)，世界上最大的粒子物理實驗室，名為LHC。其實驗設(shè)備位于地下100米深的環(huán)形隧道中，總長達(dá)17英里，直徑為3米。這個巨大的裝置將粒子加速到接近光速的水平，并讓它們發(fā)生相撞。
LHC于1994年獲得批準(zhǔn)建造，當(dāng)初的預(yù)算是26億瑞郎。然而，到2008年首次建成并啟動測試時，整個項目的花費已經(jīng)超過了80億美元，而且在建設(shè)過程中還造成了人員傷亡。
盡管在發(fā)現(xiàn)上帝粒子后，LHC的能量強(qiáng)度已不足以驗證更先進(jìn)的物理學(xué)理論，這個80億美元的大科學(xué)設(shè)備已經(jīng)逐漸被淘汰。物理學(xué)家們構(gòu)想了一個新的超級加速器來取代它，這個名為FCC的新型加速器在2020年6月被歐洲核子研究中心正式通過，預(yù)計其周長將達(dá)到100公里。至于花費，物理學(xué)家們保守估計在210億歐元左右，如果一切順利，最后的超支應(yīng)該控制在三倍以內(nèi)，即630億歐元左右。
計劃中，這座能量超過LHC加速器10倍的超級加速器落成后，將提供無與倫比的超高能對撞實驗，盡可能模擬宇宙大爆炸的物理過程，并且還能發(fā)現(xiàn)許多新的粒子和新的宇宙規(guī)律，幫助人類更深刻地理解這個世界。
二、國際空間站
相較于FCC，粒子加速器的資金籌備要等到2038年才能完成。但在近地軌道上，國際空間站已經(jīng)實實在在花了1600億美元。
國際空間站是由美國、俄羅斯、11個歐洲航天局成員國以及日本、加拿大、巴西等16個國家聯(lián)合研發(fā)的人類在太空中最大的單體設(shè)施之一。從一開始就是一個資金需求龐大的項目，美國承擔(dān)了大部分費用，總計約1300億美元，俄羅斯分擔(dān)了120億美元，歐洲航天局、日本和加拿大則共同承擔(dān)了120億美元。
然而，這只是前期建造費用。國際空間站升空后，每年的維護(hù)費用達(dá)到了40億美元。因此，這個項目確實被形容為“燒錢”。
三、韋伯望遠(yuǎn)鏡
最近剛剛發(fā)射的韋伯望遠(yuǎn)鏡同樣是一個昂貴的項目。這座位于太空中的望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)歷了15年的延期，成本在發(fā)射時終于突破了100億美元。考慮到它的工作地點位于距離地球150萬公里的地球背面，一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)難度將非常大�？偟膩碚f，這是一個花費巨大的項目。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)科學(xué)所需設(shè)備的成本將會不斷增加。因為人類的科學(xué)目標(biāo)正在向最大的宇宙和最小的量子領(lǐng)域發(fā)展。為了了解這些領(lǐng)域，需要使用目前最先進(jìn)的技術(shù)制造出最精密的儀器，并將它們置于最特殊的環(huán)境中進(jìn)行觀測。
在可預(yù)見的未來，我們可能會看到繞地球赤道一周的超級加速器，甚至在太空中繞太陽一周的恒星級對撞機(jī)，就像科幻小說《三體》中的環(huán)日加速器一樣。
除了對撞機(jī)，未來可能會有超級空間站，以及我國目前正在研制的千米級別太空平臺和月球基地。它們都屬于基礎(chǔ)科學(xué)研究設(shè)施，其造價肯定也會非常高。然而，這些投資都是值得的。因為沒有對科學(xué)的投入，就得不到科學(xué)的回報。
