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国家科学与超国家科学的博弈
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国家科学与超国家科学的博弈

以欧洲核子研究组织运行状况调查为例

高 洁  袁江洋

摘要 欧洲核子研究组织(European Organization for Nuclear Research,CERN)的建立与发展是研究欧洲超国家层面科技一体化进程的重要案例。本文主要考察CERN20年(1954-1974年)间的科研运作模式及相关的制度调整过程,描述了CERN为协调各国在其中的科研活动和解决组织内外科学家的矛盾而进行的一系列科研机制改革;继之,通过对CERN论文合著和平均合著论文作者数的计量分析,考察了机制改革的作用和科研团队的变化情况,发现平均合著论文作者数呈现逐渐上升的趋势;最后,以中性流实验联合体——CERN第一个大型科学联合体为具体案例,探讨了不同国家的科研团队在CERN相互融合成为大型科学联合体的进程,并分析了其组成成员、领导结构、以及联合体对科学家创造力的影响。本文认为,CERN运作模式的改变,是“国家科学”和“超国家层面科学”这两种不同层面的制度化科学形式相互协调、相互磨合的结果,这是一种以科学国际主义为主导、同时兼顾国家科学发展的科研运作模式:当这两种科学发展形式相遇后,起初由于不同文化、语言、地缘和政治意识形态的缘故,形成了一些带有显著国家或地域文化特色的科学家小组。但CERN通过机制改革,把这些科学家小组转变为多个以科研任务为导向、超越国家意识的科学联合体,中性流的发现则充分体现了这种机制改革的价值和作用。

关键词  科学联合 国家科学 超国家科学 欧洲核子研究组织 科研运作模式

当今,“大科学”已成为科学技术制度化发展的主流趋势。科学技术的国家化是“大科学”的一个基本层面,世界各国皆不遗余力地对本国的科学研发活动注入巨资。在“国家科学”大力发展的同时,超国家层面或跨国层面的科学交流活动日益频繁。欧洲层面科学技术活动的制度化正是这种超国家或跨国层面科学形式的典型代表。欧洲核子研究组织(European Organization for Nuclear Research,后简称CERN)作为欧洲层面的超国家科学技术系统之始端,体现了这一开放的、制度化的、具有相对独立意义的超国家科学技术系统产生、发展和演变的进程。

作者在以前的论文中,已经对CERN创建初期核心成员进行了群体志分析,借以了解这一群体的特征、理念、结构以及CERN在当时的运行方式,并据此解析超国家科学技术系统的复杂性质,认为CERN容纳了不同的科学研究传统且极大地促进了它们彼此之间的互动,它的产生、存续和发展,为欧盟乃至世界科学在未来的制度化揭示了方向、提供了范例 [高洁、袁江洋2009]。本文则主要关注CERN运行之初二十年(1954-1974年)科研运作模式的转变——CERN的管理层为了制衡各国国家科研活动与欧洲层面科研活动、解决CERN内外科学家融合进行的机构改革。作者希望通过科学计量学方法研究CERN的论文合著情况,进而通过个案分析,描述机构改革中形成的大型科学联合体的组织特点,判断CERN科研运作模式的转变是否发挥了实质作用,是否实现了欧洲各国科学联合的宗旨。

一  实验室运作初始:两种层面的科学之间的博弈

自第一个大型仪器——600MeV同步回旋加速器(后简称SC)建成后,CERN的实验步入正轨。SC并不是当时同类型仪器中最先进的设备,所以利用这台加速器的CERN内部科学家较多,来自欧洲其他科研机构及大学科学家组成的实验小组(Truck Teams)[①]较少,各个小组不存在如何分配实验时间的冲突。但随着28Gev质子同步加速器(后简称PS)建成,各国科学家趋之若鹜,这对CERN以前的实验安排提出了巨大挑战。根据CERN以往的规定,允许各国科学家自己携带相关设备在规定时间内做实验。现在如果要在新的PS上做实验,必须安装泡室(Bubble Chamber)。这种泡室体积庞大,安装和日常维护都需要很大的人力和财力。CERN在PS建成后还没有足够的时间制作泡室,于是英国和法国科学家决定先利用本国的科研经费建成泡室并运往CERN所在地安装使用,而在两国泡室如何安装、运输和使用的问题上,CERN各参与国产生了很大分歧。

1. 英国泡室的安装和使用

1957年4月,英国科学与工业研究委员会(DSIR)第一次商讨在CERN做实验要用的大型泡室,并于1958年12月拿出了可行性方案。1959年1月,CERN根据英国提交的可行性方案,表达了CERN对于泡室使用的基本原则:鉴于泡室占地面积大、日常维护复杂且耗资多的特点,它不能仅作为一国的实验设备,而应是各参与国共享的仪器。CERN管理层的构想是:泡室的日常运转由英国工程师来负责,实验计划则由CERN来决定,实验小组中也应该包含CERN成员和其他国家的科学家。经过反复协商,戴金(S. A. ff. Dakin)[②]起草了下列协议 [Hermann et al. 1987, p. 438]:

1.应由专门的工程师和科学家负责泡室日常维护以及与泡室相关的研究工作;

2.凡经泡室的粒子束实验计划都必须以CERN和成员国科学家联合小组的名义提交,其中应该包含英国科学家;

3.原则上,英国科学家享有一项特殊待遇:在分配该泡室中所拍摄的照片时,他们获得其总数的25%。

但是,英国并不觉得这些协议使本国科学家享受到了优待。英方认为,协议中所提到的特殊待遇没有任何诱惑力,英国对CERN的投资比例是25%,得到的照片总数也是25%。因此,CERN应该承担把该设备运往日内瓦的费用。经过长达数月的磋商,英国科学家尽快利用PS的渴望占据了上风,英国政府最终出资把该设备运往日内瓦。

2. 法国泡室的安装和使用

1959年3月,CERN与法国关于泡室的谈判也提上了议事日程。法国有两个泡室,一个是兰盖(Louis Leprince-Ringuet)带领巴黎综合理工学院(Ecole Polytechnique)物理学实验室制作的丙烷泡室(propane chamber),兰盖打算先把丙烷泡室连在国内的同步质子加速器(3GeV proton synchrotron)上,待日内瓦的加速器建成后再将该泡室运往CERN。另一个是在萨克雷(Saclay)制作的氢气泡室(hydrogen chamber),将于1960年完工。

与CERN实验室主任贝克(Cornelis Jan Bakker)商讨法国的泡室使用问题时,兰盖以为会遵循惯例:本国科学家负责实验设备的携带、安装和维护,并自行决定实验内容与方法,只需要与CERN确认实验时间即可。但CERN却重申了他们与英国科学家协商使用泡室的基本原则:泡室应让所有CERN参与国科学家共同使用,即使法国出资修建了泡室也不能独享。事实上,当时CERN本身也打算建造一个丙烷泡室,并与法国建造丙烷泡室的专家们有非常密切的合作。此时,CERN和法国丙烷泡室的建造者共同商讨了一个可行性方案:无论哪个丙烷泡室先建好,在泡室里进行的第一批实验都由法国和CERN共同组成的丙烷泡室实验小组来完成。这个方案得到了法国和CERN管理层的一致同意。

当这个可行性方案提交给科学政策委员会(Scientific Policy Committee)审议时,却遭遇到强大阻力。科学政策委员会成员中代表意大利、德国科学家的阿玛尔迪(Edoardo Amaldi)、贝尔纳蒂尼(GilbertoBernardini)和海森堡(Werner Heisenberg)强烈反对,他们认为:首先,它完全忽略了CERN的基本原则——所有的大型设备都由各国科学家共享;其次,这一方案无视CERN在选择科学研究计划的基本要求——是否具有科学研究的价值是能够进行实验的唯一标准。经过几番激烈讨论,CERN最终与法国相互妥协[Hermann et al. 1987, p. 441]:

1.泡室的实验计划必须经过实验室主任、法国科学家和其他对泡室实验感兴趣的科学家共同批准。在泡室进行的第一批实验应由法国科学家领导,并由法国科学家负责泡室的运行工作;

2.以后各成员国科学家共同参与到在泡室运行的实验计划中,其中应该包括法国、CERN和其他国家的成员。

与英国不同的是,法国享有可以在泡室进行第一批实验的特权。虽然在后来的讨论中,其他国家的代表都认为既然给予法国一定的优待,英国的泡室使用应该同法国一样,但此事后来不了了之,英国科学家也没有深究。

二  实验室运作中期:CERN内外的均衡

20世纪60年代中期至70年代,CERN在实验室运作方面最大的问题转变为CERN内部成员与外部人员之间的矛盾。矛盾的产生来自两个方面:一方面是CERN决定建立300GeV超大型质子同步加速器(后简称SPS),这意味着欧洲本土将出现同芝加哥费米实验室(Fermi lab)相媲美的世界上最先进的实验仪器,更多的科学家希望能来CERN。根据数据统计,1966年末,约有52%的欧洲粒子物理研究机构(指非CERN资助的实体)必须在CERN做实验或处理数据;到了1970年,这一比例达到了58% [Hermann et al. 1987, p. 174]。在SPS建成之前,四个CERN参与大国——英国、法国、德国和意大利的物理学家至少可以在本国实验室完成实验,随着SPS和交叉碰撞储存环(后简称ISR)的完工,会有大量的外部科学家希望能去CERN。另一方面,技术原因也导致外部成员在CERN逗留的时间增加。20世纪70年代,新型电子探测器代替泡室成为粒子物理学家常用的设备,而这种仪器要求物理学家与掌握这些仪器的实验成员紧密配合,外部人员在CERN的工作时间不得不加长。这两方面的原因使如何解决CERN成员和外来科学家的合作问题成为CERN管理层面临的最大难题。

CERN管理层决定成立专门的工作小组对外部科学家做一些基本调查,帮助解决他们在CERN遇到的困难。结果表明,外来科学家们最大的困惑在于他们不知道CERN如何选择实验计划。

事实上,CERN实验计划的选择需要两个步骤。首先,CERN会根据计划所属的研究领域,把它们分给四个子委员会:径迹室委员会(Track Chamber Committee)、电子实验委员会(Electronic Experiments Committee)、交叉碰撞储存环委员会(ISR Committee)和超大型质子同步加速器委员会(SPS Committee)。这些委员会分别召开两次会议讨论实验计划,决定哪些被采纳。一次是开放性质的会议,欢迎所有感兴趣的物理学家参加,大家畅所欲言。另一次会议仅限于各个子委员会的管理人员参加,这些管理人员由外来科学家、在CERN现任职的科学家以及曾经在CERN任职的高级研究人员组成(如表1)。各个子委员会讨论结束后,所有被选中的计划会提交给由实验室主任担任负责人的核子物理研究委员会(Nuclear Physics Research Committee)最终核准。虽然不同的子委员会召开会议的次序不尽相同,但实验计划的选择权基本上都取决于开放性质的会议讨论及在场的所有科学家的意见,各个子委员会乃至最后核子物理研究委员会的批准只是程序,并无决定权。

表1. 1973年时任CERN各个主要子委员会的成员组成表 [Hermann et al. 1987, p. 187]   

成员类型

电子实验

委员会

径迹室

委员会

交叉碰撞储存环委员会

超大型质子同步加速器委员会

核子物理研究委员会

外部人员

6

9

6

9

7

现任CERN成员

3

1

5

4

1

前任CERN管理者

2

5

7

10

14

领导者

马内利

(Pisa)[③]

科瑞斯蒂

(Padova)[④]

邵铂

(DESY)[⑤]

莱曼

(Orsay)[⑥]

延奇克

(DG)

根据工作小组的调查,外来科学家们对实验计划的选择程序并无不满。为了公平起见,各个子委员会的领导都是非CERN内部的知名科学家。让他们觉得不公平的地方在于子委员会中曾在CERN任职的高级研究人员数量过多,尤其在至关重要的超大型质子同步加速器委员会(SPSC)和核子物理研究委员会(NPSC)。这些高级研究人员以前都在CERN的各个部门中担任领导,他们在各个子委员会的职务是终身制。他们和CERN内部科学家们共事时,很可能通过各种场合,尤其是非正式场合透露许多有用的信息。

看到工作小组的分析报告后,CERN管理层决定对各个子委员会进行改革。原本10-20人组成的委员会改为9人,其中包含两名以前在CERN任职的高级研究员、两名CERN现任成员、四名外来科学家以及一名秘书。高级研究人员的终身制也改为两年轮换制,尽可能用严格的管理层轮换制度保证公平公正。

1972年,CERN就该实验室与欧洲各个大学和科研院所的资源分配情况进行了调查,发现1966年,欧洲高能物理的经费中有30%分配给了CERN,这一比重在1970年增加到39%,1972年又陡然升到46%。而欧洲各个大学的高能物理研究经费却十分紧张,1970年,欧洲所有高能物理科研所和大学的总经费是约3亿7千4百万瑞士法郎,83.2%的经费用于支持研究所中321名物理学家的研究,分配给大学里的408名物理学家的资金仅占16.8% [Hermann et al. 1987, p. 176]。在这样的背景下,越来越多的非CERN科学家来到CERN,CERN不能以“招待客人”的方式对待他们,而应承担为科学家们服务的角色,让他们尽可能参与到CERN的实验计划决策中,提供更方便、舒适的工作环境。

三  用计量学方法分析CERN运作方式的转变

随着超国家或跨国层面科学活动的增加,人们开始尝试用各种方式勾画这种科学发展新形式的轮廓,分析科学论文的合著情况成为研究这一层面科学的主要路径。对于科学论文合著情况的分析兴起于20世纪70年代末,比沃(D. de. B. Beaver)、罗森(R. Rosen)和戈登(M. D. Gordon)分别对一些领域的核心期刊论文合著情况进行调查后发现,如果与其他人合著论文,文章的影响因子高于单独撰写论文的影响因子,这成为科学家们增加相互合作的动力 [Beaver et al. 1979; Gordon 1980]。当然,伴随着跨国层面交流的加强,也会带来耗费财力和时间等负面效应[Katz, J. S., Martin, B. R 1997, p. 1]。20世纪90年代起,分析科学论文合著的方法被广泛应用于解决不同的问题。例如,弗瑞姆(J. D. Frame)和卢克诺根(T. Luukkonen)等人发现基础学科和应用学科的科学家之间的合作有所不同,相比于地球和空间科学领域,物理学家和数学家之间的交流更频繁 [Frame & Carpenter 1979; Lukkonen et al. 1992];科学家之间的合作也有一定的地理倾向,语言、文化相似的两国科学家们更容易共同工作 [Bozeman & Corley 2004];一些科学计量学家还从理论角度探讨了科学论文合著情况作为分析工具的优点和缺陷,提醒广大研究人员谨慎使用 [Melin & Persson 1996]。调查论文合著用来评价跨国合作活动的研究越来越普遍,曼特森(Pauline Mattsson)等人把欧盟成员国作为一个整体,比较欧洲与美国在主要研究领域的科研实力。[Mattssonet al. 2008]

1954-1974年间,粒子物理学获得大发展,这一时段也成为CERN的黄金时期。据统计,CERN各参与国一开始就投入巨资,CERN的经费在1974年达到顶峰,此后逐渐削减,在大型电子-正电子对撞器LEP装置完成后趋于稳定(如图1)。

图1:CERN在1998年以前的预算 [Schopper 2009, p. 160]

这段时间内,CERN相继建成了SC、PS、SPS、ISR、以及上线同位素质量分离器(ISOLDE)五个大型仪器,相应地,CERN发表的论文也逐年增多。作者从CERN的电子数据库以及科学信息中心(Institute for Scientific Information,ISI)数据库中对1954-1974年CERN发表论文做了统计,论文总数为4251篇,其中合著论文为2942篇,合著率达到69.2%。对每一年的CERN发表论文分别统计(如图2),可以发现论文合著率逐年增高。尤其值得注意的是,当1959年当时世界上最大的质子同步加速器PS完工后,CERN的论文合著率陡然攀升。这一趋势在SC、ISR建成之时同样可以看到。

图2. 1954-1974年间CERN的合著论文总数占论文总数份额比较图

对每年合著论文的平均作者数量逐一计算,可以看到另一番景象(如图3)。二十年来,随着机构的扩充、人员的增加,CERN中合著论文的平均作者数大幅度增加,从1959年的平均一篇合著论文只有2个作者上升到1974年的平均一篇合著论文有10个作者。从PS开始投入使用起,在这个大型设备中进行实验所要求的科学家越来越多,CERN也积极致力于实验团队的多元化。到1963年,英国和法国的泡室投入运作后,CERN的研究团队迅速扩大,平均合著论文作者数明显增多,大装置、大团队的运作方式得到具体体现。

图3. 1954-1974年间CERN平均合著作者数变化图

进一步关注CERN研究团队的合作情况。1963年以前,CERN发表论文基本都是该实验室内部的科学家所著,外部科学家的作用无足轻重。自1963年起,粒子物理学发展的内在要求需要科学家们组成科学联合体(Scientific Collaboration),才能完成在PS和泡室中进行的实验,CERN超国家实验室的特点也要求不同国家科学家的融合。所以,各种各样的科学联合体应运而生,科学联合小组中来自不同国家的成员也不断增加。大装置(PS和泡室)运作之初,CERN和外部科学家是彼此独立的团体。CERN内部的科学家既有各参与国的成员,也有来自美国、日本、以色列等其他国家的研究人员。而来到CERN做实验的外部科学家由于语言、地域、文化和政治的缘故,分为英国和德国、法国和意大利两大科学联合体(如图4所示)。在倡导科学联合之前,这几个团体相互独立,互不干扰。后来,各个团体的核心成员没有变化,但却混编在了一起。此时,科学家之间寻求合作伙伴不再倾向于优先选择本国同行,而是把能否可以更好的完成研究工作、更容易合作作为首要选择条件。此时,“国家科学”的背景被进一步淡化,超国家层面的科学合作意识逐步加强,CERN一直提倡的“科学研究是唯一的标准”这句话在CERN实验组织模式中被切实应用。国籍不是科学家们不得不考虑的因素,科学目标的实现、任务的完成是最高要求,在这一要求的指引下,科学家们可以随意排列,一项任务结束后新的任务开始,新的科研团队又是不同的组合,灵活性和自由度大大提高。

图4. 1963-1972年间CERN内外科学家融合过程图

四大型科学联合体的代表——中性流实验团体

由科学联合体的发展可以看出,20世纪60年代,科学联合体最多只是20人的组合,而到了20世纪70年代,一个科学联合体扩充到最多可达50人,我们选择中性流实验科学联合体描述它的特点。

中性流的发现是高能粒子物理学史上的重要实验,它为弱电统一理论“温伯格-萨拉姆模型”(WS模型)提供了重要证据。20世纪50年代末,物理学家提出很有影响的“V-A”(Vector-Axial-Vector)理论,它的显著特点是弱相互作用通过玻色子W+、W-实现,不带电的中性流过程是不存在的。后来,实验物理学家用质子束轰击固定粒子靶,以便更直接地观察是否产生中微子,这种方法可以避开强子衰变中的强相互作用及电磁相互作用,单独研究弱相互作用。由于弱相互作用非常弱,中微子在泡室中又没有留下任何痕迹,所以实验难度很大,需要庞大的质子同步加速器。当时,只有美国长岛的布鲁克海文实验室(Brookheaven Lab)及CERN等少数几个实验室可以从事这类实验,以前的实验中都没有看到中性流,但在CERN的嘎嘎梅尔(Gargamelle)泡室中进行的中性流实验推翻以往的结论。

1965年末,法国决定建造一个大型泡室——嘎嘎梅尔泡室。嘎嘎梅尔泡室是一个长4.8米,直径2米的圆柱体,内部充满重达12吨的液态氟利昂。由于该泡室建造难度大,1970年这一复杂的科学仪器配件才做好。经过两年的安装调试,嘎嘎梅尔泡室于1972年初在CERN投入运行,从PS出来的质子束射入泡室,然后拍摄质子与氟利昂作用径迹的照片,合计83,000张,最后分给各国研究所进行“蒙特卡洛”(Monte Carlo)计算机模拟。1973年夏,拉加里格(A. Lagarrigue)宣布从那些照片中发现有102张存在中性流以及428张存在带电流的证据。[Hasert et al. 1973, p. 121]

由哈佛、宾夕法尼亚、威斯康辛三所大学和费米实验室联合的实验小组(后简称HPWF)从1971年底也开始探测中性流现象。1973年夏天,HPWF中传出存在中性流的消息,但是当年冬天,HPWF在改变实验装置后却得出了不存在中性流的结论。与此同时,CERN另一位实验物理学家斯丁伯格(Jack Steinberger)领导的小组也进行了蒙特卡洛模拟,同样认为大部分中性流是中子背景引起的。这两个否定性结果使嘎嘎梅尔科学联合体处于尴尬境地。1973年冬,嘎嘎梅尔联合体的科学家们设计了一个新的实验,四个能量分别达到4GeV、7GeV、12GeV和19GeV的质子进入嘎嘎梅尔泡室,鲁塞(A. Rousset)、波梅洛(L. Pomello)、派特森(J. B. M. Pattison)和海特(D. Haidt) 四位科学家迅速分析了7GeV质子在泡室的径迹照片。此时,中子背景被彻底排除,弱中性流的存在被完全证实 [Haidt, D 2004, p. 25]。1974年,HPWF被迫检查并改变了他们的蒙特卡洛模拟计算结果,也认为有弱中性流存在。

作为第一个大型科学联合体,中性流实验团体有其独特的组织特点:

1. 从嘎嘎梅尔泡室的修建到嘎嘎梅尔科学联合体发现中性流的过程是CERN二十年来宏观运行政策的微观体现。其一,早在20世纪60年代初,CERN已经和法国商定了该国泡室在CERN的使用规则,嘎嘎梅尔的泡室运行同样遵守了这一规定。1967年,CERN和法国共同成立了嘎嘎梅尔泡室使用者委员会(Gargamelle Users Committee),委员会决定第一批实验由法国科学家拉加里格牵头负责,由CERN科学家鲁塞(法)和缪塞(P. Musset)(法)协助领导。其二,嘎嘎梅尔科学联合体包含了7个欧洲科研机构,8个国家共55名科学家,这一联合体被认为是CERN历史上第一个大型科学联合体。如表2所示,CERN内部成员只占20%(10名),参与国中四大强国(英国、法国、德国和意大利)占67%(37名)。

表2.  嘎嘎梅尔科学联合体的成员分布图 [Hasert et al. 1973a; 1973b; 1974]

国家

 

法国

英国

德国

意大利

比利时

美国

日本

前苏联

机构

CERN

2

1

1

1

1

0

0

0

科学家

10

14

8

9

6

5

3

1

1

更值得关注的是,前苏联和日本科学家都参与其中。虽然在CERN成立之初,各国之间的资源争夺是CERN管理层面临的主要问题,英国科学家抱怨自己的国家花了那么多资金,却没得到的优待;法国科学家认为他们建造了泡室,理应让他们拥有更多的实验时间;德国由于政治原因,开始被其他国家排除在外,但德国在CERN的投资很多,在CERN工作或访问的科学家却寥寥几个;虽然CERN成立之初的定位基本与西欧各国的政治外交策略一致——与美国为友,与苏联为敌。但是,当PS和泡室建造完毕,实验室正式进入科学研究阶段,各国科学家抛开了政治意识形态、地域阻隔,以科学研究为第一目标,只要是才华出众的研究者,无论国籍和信仰,都可以融入CERN大家庭。

2、近年来,科学计量学家们对各国的合作情况进行研究时,都得出小国科学家更愿意与他人合作的结论 [Krige 2006; Glanzel & Schubert 2001]。学者们认为,大国的科学家数量众多,他们在国内更容易找到潜在的合作伙伴 [Narinet al. 1991]。但在CERN这样的超国家层面实验室中,情况却恰恰相反,如上图可以看出,嘎嘎梅尔科学联合体中仅有5名科学家来自小国,大国科学家占绝大多数。而且,从合作趋势来看,大国科学家们更倾向于与其他大国的科学家合作,小国科学家只能扮演附属角色。这些现象可能是当时各国的科研实力所决定的。粒子物理学研究需要耗费大量的人力、物力和财力,当时欧洲各国中只有英国和法国有建造加速器和泡室的经验。如果不具备加速器和泡室运作的基本知识,粒子物理学的前沿研究无从开展。所以,在CERN倡导国际合作的宗旨下,科学家们会寻找同样富于经验的其他大国科学家,其他9个小国在CERN逐渐熟悉各类仪器的运作后,才会融入大型科学联合体中来。

3、现代社会发展的一大趋势是工业和技术集成化,成百上千的工人在流水线旁日复一日做同样的工作,个人的创造性和自主性会被严重限制。默顿式的科学社会学家认为基础科学是一项个人的事业,阻碍个人创造性发挥的团队型研究不可能与基础研究沾边 [Hagstrom, 1965]。但是以中性流实验联合体为代表的基础研究科学团体的构建却推翻了科学社会学家们以前的结论。图6给出了中性流发现后这一科学联合体发表的关键论文的作者列表。我们发现作者署名先按照研究机构的字母排序,再根据作者姓名的字母排列。其中我们常见的第一作者和通信作者的署名并没有列在最前面,形式上的第一作者也并不是实质上的第一作者。即使在同时期国家科研机构的科学联合体的发表论文中都没有出现这种署名方式[⑦],可见CERN的科学联合体完全讲求平等、注重营造民主气氛,在联合体内部淡化国家的概念和等级结构。

图6. 中性流科学联合体发表的关键论文中的作者署名表 [Hasert et al. 1974]

通过联合体内部成员所写的纪念性文章,我们才能了解到它的组织结构。嘎嘎梅尔科学联合体的组织结构也趋于金字塔型。拉加里格、鲁塞和缪塞三人是领导核心,处于金字塔的顶端;珀金斯(D. H. Perkins)(英)、普利亚(A. Pullia)(意)、D. Haidt(德)等CERN科学家及各研究所参与此联合体的带头人属于金字塔的中层;哈赛特(F. J. Hassert)等研究所的一般科研人员及学生位于金字塔的底层。也许,在CERN成立之时,理论物理学家还试图与技术人员和工程师划清界限。但在嘎嘎梅尔泡室建造并运行后,已经没有所谓的科学家和技术员的区分,拉加里格既负责指导泡室的建造,又指引这一大型科学联合体的研究方向,发现中性流的那两篇著名的论文作者中相当一部分是承担过泡室建造工作的实验物理学家的名字。

中性流科学联合体同工业中的各种工作团体是呈现出很多类似之处,例如,只有金字塔顶端和部分金字塔中层的科学家才能把握联合体的全貌和实验的总体进展,有权对实验数据分析下定论。而处于科学联合体金字塔底层的科学家、学生虽然是这一团体的一部分,但他们的工作只是整体实验中很小的一块,即使他们发现了一些所谓的“异常”,可能也并不知道这究竟意味着什么。例如,1972年冬天,德国亚琛工业大学物理研究所的学生哈赛特发现他所看到的照片和数据有些不同之处,但也不知道如何解释,他把这件事告诉导师费斯耐(H. Faissner),费斯耐又向铂金斯汇报了数据分析结果 [Brown et al. 1997],经过层层传递,到科学联合体的领导层,才揭示了这一发现的重要意义。1973年夏天,嘎嘎梅尔科学联合体并没有对数据分析的结果达成统一意见,但当听说HPWF发现中性流的消息时,是鲁塞和拉加里格最终决定尽快发布结果,抢先发表证明中性流存在的论文 [Pullia 2004]。但这并不意味着科学联合体底层的科学家做的也是枯燥乏味、流水线似的工作,抑制了科研人员的创造性。当时,嘎嘎梅尔科学联合体需要分析的照片多达83,000张,庞大的照片分析工作说明中性流的发现肯定要从基层开始,能证明中性流的照片必定只能从基层的数据分析员手中出现,数据分析并不是单纯的重复劳动。加速器的调整、泡室的运作以及计算机模拟等一系列环节都需要发挥科学家们的智慧。

五结论

20世纪50年代到20世纪70年代,CERN的组织管理模式发生了很大的变化。开始,以英国、法国为代表的各参与国都希望在CERN中尽可能保证本国科学家的利益,各国科学家也都在努力争取自己在CERN得到公平公正的待遇。但是,从CERN的论文合著数和平均合著论文作者数不断上升、到不同国家的科研团队在CERN融合并形成以任务为导向的混合编队都可以看出,CERN在与各国协调商量的过程中,始终保证科学合作、科学研究的重要地位。

CERN运作模式的改变是“国家科学”和“超国家科学”的相互制衡。两种不同层面的科学相遇之初,受文化、语言、地缘和政治意识形态影响,自然形成了英国和德国、法国和意大利以及CERN三个主力科研团体,国家科学在此时具有优势地位。但随着大型实验仪器运作需要的人数不断增加、访问学者的队伍不断扩大,原有的学术编队的界限被完全打破,三大主力科研团体的核心成员不变,取而代之的是特殊任务牵引下已混编的科学联合体,以便于完成更有挑战性的任务。

对CERN第一个大型跨国层面的科学联合体——中性流研究团体的分析集中体现了两种科学发展形式博弈的结果。在这个科学联合体中,组与组、国与国之间的界限被打破,实验仪器复杂、工作量庞大等重要问题才能够解决,实现了人力和财力资源的大整合。虽然科学联合体内部大国的科学家数量居多、联合体的组织结构也是金字塔型,不是每一个科学家都能够了解实验的全部。但平等、民主的署名形式完全不同于国家科学的科学论文署名形式,有利于调动整个团队的创造活力。在科学联合体的外部,他们一直与美国相互竞争,争夺科学发现的优先权。而在科学联合体的内部,这种署名形式已经超出了默顿所说的科学发现的优先权之争、科学家对荣誉、同行认同的追求等原则。中性流科学联合体的成功也证明超国家层面的科学发展形式最终占据了上风,CERN的科学国际主义主张得以实现。


参考文献

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 作者简介:高洁,中国科学院自然科学史研究所博士研究生;袁江洋,中国科学院自然科学史研究所研究员。

[①] Truck Teams是CERN内部对非CERN内部科学家实验小组的统称。

[②] 戴金(S. A. ff. Dakin):CERN机构运行管理部理事会成员之一,英国科学家。

[③] 马内利(I. Manelli),就职于意大利国家核物理研究所比萨分所(INFN, Pisa)

[④] 科瑞斯蒂(M. Cresti,就职于意大利国家核物理研究所帕多瓦分所(INFN, Padova)

[⑤] 邵铂(Herwig. F. Schopper),就职于德国电子同步加速器研究所(DESY)

[⑥] 莱曼(H. Lehmann),就职于法国奥赛核物理研究所(Orsay)

[⑦] 以1974年出版的Physics Letters B杂志,其中Bremsstrahung in Proton-Proton Interaction at 6.92 MEV这篇文章为例(Physics Letters B 53. 4: 341-343),文章作者均来自拉瓦尔大学(University of Laval)物理学院,文章作者的排序为:Frois B, Irshad M, Lamontagne CR, Vonmoellendorff U, Pigeon R, Roy R, Slobodrian RJ。这种署名方式与CERN发表论文的署名方式完全不同。

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