本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
这是我与史蒂文·温伯格、莎拉·西格和尼尔·图罗克进行小组讨论的 YouTube 视频链接。我很高兴能与如此才华横溢、富有启发性的思想家们就科学的未来进行富有成效的对话。我也很高兴能将生物学的观点带入到一场沉浸在物理学和天文学中的讨论中；毫无疑问，尽管物理学和天文学将继续对宇宙产生惊人的见解，但本世纪我们面临的许多最紧迫的科学和伦理问题将来自生物学。在讨论之前，我们采访了宇航员克里斯·哈德菲尔德，他在国际空间站用音乐、视频和在零重力条件下对科学的清晰演示让我们感到高兴。正如任何讨论一样，没有足够的时间来说出我们想说的一切，所以我想在这里总结一下讨论，并指出一些额外的想法。由于我们在节目中都直呼对方的名字，所以我在这里也会这样称呼我的小组成员。
我对这场辩论的有些简单但现实的评估是：总的来说，我发现史蒂文和我对大型科学的未来感到悲观，而莎拉和尼尔则持乐观态度。然而，我们的想法之间存在相当大的重叠，我个人认为我们之间的共识远多于分歧。史蒂文的悲观情绪来自于他在一个领域中的辉煌职业生涯，这个领域现在可能过于成熟，无法进行廉价、简单的实验。这也来自于他看到超导超级对撞机（SSC）计划在政治反对和成本增加面前崩溃的经历。我自己的悲观情绪实际上是伪装的乐观情绪。它来自于认识到自 20 世纪 60 年代以来，科学传播和计算能力已经取得了巨大进步，并且至少一些大型科学现在可以作为小型科学来完成，尤其是在生物学领域。莎拉和尼尔认为，科学仍然是一个很好的卖点，尤其是在涉及系外行星和量子计算等直观上令人兴奋的主题时，我对此表示赞同。莎拉尤其意识到，如果资助机构给她无限的资金，那么花所有这些钱的最佳项目将是大型科学项目。
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大型科学面临的主要挑战始终如一：如何让公众和政治家支持数十亿美元的科学项目，尤其是在经济不景气的情况下？这将如何影响 21 世纪的科学研究方式？
这是一个复杂的问题，可以从多个角度来解决。从我们的讨论中脱颖而出了一些核心主题。其中一个更具启发性的主题是，大型科学必须与载人航天任务和其他项目竞争。史蒂文明确认为，将人送上月球是一项几乎没有产生任何科学价值的观赏性运动，我同意他的观点。在他的著作《从厄洛斯到盖亚》中，弗里曼·戴森对阿波罗任务的有效载荷、宇航员在太空中的时间和在月球上进行的科学研究进行了简单但仔细的分析，他得出结论，从纯科学的角度来看，阿波罗任务的浪费是令人望而却步的。毫无疑问，无人任务可以以一小部分成本，提供从载人航天中获得的那种基本的科学知识。例如，旅行者号和先驱者号宇宙飞船提供了关于行星的非凡科学观测，这是载人任务只能梦想收集的。然而，克里斯·哈德菲尔德也提出了一个出色的反驳；载人任务可以激励整整一代科学家和工程师追求技术职业（当可用的工作岗位很少时，这是否是一个好主意是另一个帖子要讨论的话题）。
然而，这个论点的价值被史蒂文一个更重要的观点所取代；当科学不仅与其他类型的科学竞争时，而且当它与教育、医疗保健、国家安全以及政府应该做的其他数十亿件大事和小事等政府责任竞争时，科学的损失更大。这个国家的问题是政府对基本服务的支出减少。如果这些服务稳定并获得充足的资金，它们就不会与基础科学竞争。因此，问题不仅仅是大型科学的问题，它超越了科学，触及了政府的适当责任。从某种意义上说，为了使科学成为可能，政府应该使我们整个生活方式成为可能。
莎拉也提出了一个极好的观点，我希望在另一篇文章中对此进行更详细的阐述。她指出，当领域是新的且充满活力时，当唾手可得的成果仍然唾手可得时，小型且廉价的科学无疑可以发挥作用。她自己领域中最重要的一项发现之一是使用停在停车场的小型望远镜完成的。史蒂文和我承认，对于粒子物理学的前身核物理学来说，情况确实如此。本世纪上半叶核物理学中最重要的发现大多是使用成本仅为几百美元的台式设备完成的；正如史蒂文所说，卢瑟福以 70 英镑的资助发现了原子核。我还应该指出——带着一丝惆怅——这些简单的实验导致了用简单的语言写成的论文，这些论文是持久的普通人可以理解的；例如，历史学家理查德·罗兹在撰写他的开创性著作《原子弹的制造》时，仔细阅读了所有核物理学的开创性论文。到目前为止，粒子物理学的问题已经变得如此之大，并且需要如此高的能量才能产生任何有价值的东西，因此很难想象如何摆脱使用数十亿美元的设备和由数千名科学家和工程师组成的团队。此外，该领域的文献对于非专业人士来说已经变得难以理解。相比之下，莎拉自己的系外行星领域还很年轻。它仍然可以使用小型科学方法来解决，其主要发现和技术仍然可以用相对简单的语言来解释，尽管正如她所指出的，即使这个时代也在迅速流逝。
这让我想到了生物学，我很高兴在讨论中至少部分地谈到了它。与物理学相比，生物学仍然是一个新的领域；混乱、未探索且充满可能性。它提出了需要最大程度的多样性和达尔文选择，以及最小程度的目光短浅和官僚干预的问题。神经科学等子领域甚至更新，因此人们可能会认为，在这些领域中，仍然有低垂的果实可以通过小型、廉价的科学来采摘。事实上，在这种背景下思考被认为是典型的大型科学计划的人类基因组计划是值得的。即使在那种情况下，与该项目相关的克雷格·文特在几年内就脱离了该项目，成立了自己的公司，完成了基因组测序，并且以约 10% 的成本完成了这项工作。显然，基因组测序并不是大型科学的绝对要求。随着测序成本以超过摩尔定律的速度直线下降，现在以低成本进行生物学研究将更加可行。我只能简单地提到一个非常有希望的进展，那就是众包的出现。我相信众包不仅可以通过在数千名科学家和外行之间分配资源和数据分析来降低大型科学的成本，而且还可以成为让普通公民对科学感兴趣的绝佳载体。
多样化的小规模科学方法能够解决新兴领域中的重要问题，这正是奥巴马总统大力支持的脑图计划备受争议的原因。正如我在讨论中指出的那样，该计划的问题不在于其目标——绘制单个神经元的活动图——是错误的，而在于该目标忽略了在更高层次上理解大脑的其他同样有效的方法。你可以在不首先了解这些模块中每个神经元如何放电的情况下，研究大脑不同模块之间如何相互作用。后者当然可以丰富前者，但并非必不可少。至少，人类基因组计划的例子向我们表明，大型科学项目应该灵活并对解决同一问题的其他多样化方法持开放态度。正如莱纳斯·鲍林所说，要在科学中产生好想法，你应该先产生大量想法，然后丢掉坏想法。大型科学的问题在于，它有可能将自己束缚在一个只有有限方法的框架中，这种范式在一个像神经科学这样的新兴领域中尤其具有破坏性。
尼尔说了最后一番话，这使我们所有人都能以积极的态度结束讨论。他指出，量子力学、相对论和遗传学等基础科学领域带来了巨大的——实际上是无法估量的——好处。互联网公司实际上是搭上了量子革命的顺风车，这场革命为我们带来了电子产品、激光和计算机，许多领导者都令人欣慰地意识到投资基础科学和数学的价值。未来，生物医药公司的情况也可能类似，它们无疑将从测序革命中获益。尼尔认为，让世界各地的年轻人参与基础研究将是科学进步的关键。不幸的是，我认为我们没有花足够的时间讨论教育这个至关重要的问题，但尼尔对这个问题的看法清楚地表明，教育将是科学持续卓越的支柱之一。就我个人而言，尽管我对这个国家和世界各地的一些教育标准和猖獗的反科学情绪感到震惊，但当我遇到似乎和以前的年轻人一样对科学充满热情的年轻人时，我也感到一种新的希望。其他发言者也表达了类似的观点，他们自豪而充满希望地谈论他们遇到的对最新科学进展感到兴奋的学生和普通民众。
在过去的五十年里，我们发现了关于生命和宇宙最令人惊叹的事情。我们已经证实我们都是星尘，在我们的基因组中发现了已死病毒的残余，在非人类物种中找到了同理心，并测试了量子力学对另一个世界的预测。我们不断发现关于我们世界的真相，这些真相令人震惊、鼓舞，并展示了人类的能力。诀窍在于找到正确的方式，将所有这些发现传达给年轻人和其他公民，强调最基础的科学既能引发对宇宙的敬畏感，也是创造就业机会、拯救生命和创造财富的意外副产品的来源。我和小组的其他成员最后都对我们充满信心，如果我们能够让世界各地的人们相信科学的这些好处，那么科学——无论大小，以及介于两者之间的任何科学——都应该没有理由不继续蓬勃发展。
注：我要感谢主持人皮娅·查托帕迪亚伊，她出色地引导了讨论，使讨论保持在正轨上，并感谢桑德拉·吉奥纳斯邀请我参加节目。