專訪Gary Sanders：從粒子加速器、引力波到巨型望遠鏡

知識 08-18

（圖片作者：Matipon Tangmatitham）

從哥倫比亞大學到麻省理工學院（師從丁肇中先生），從歐洲核子中心到普林斯頓高等研究院，從洛斯阿拉莫斯國家實驗室到加州理工學院，如今的三十米望遠鏡總經理Gary Sanders一生不斷挑戰建造各種重大科學實驗裝置，成為享譽國際社會的物理學家、職業經理人。超級對撞機的功敗垂成，卻成就了激光干涉儀引力波天文台的初步探測，當前主持的三十米望遠鏡國際項目會是他的封山之作嗎？在今年5月Gary訪華期間，他接受了《賽先生天文》的專訪，且看他如何解讀自己多年的科學項目管理經驗和科學實驗裝置情結。本文根據2016年5月8號採訪節選而成。

專訪Gary Sanders：從粒子加速器、引力波到巨型望遠鏡

Gary Sanders

採訪毛淑德（清華大學、國家天文台）

編譯辛玲（中國科學院）、James Wicker（國家天文台）

小小科學迷

問（毛淑德）：下午好Gary，感謝您接受賽先生的採訪。首先我想問，您是從什麼時候開始想成為科學家的？

答（Gary Sanders）：其實我很小就有了這個念頭。小學三年級時我寫了一篇只有一段話的作文，說將來要當一名基本粒子物理學家。我都不知道自己從哪裡聽來的基本粒子物理學這個詞。

問：聽說你高中就開始造回旋加速器。那可不一般。

答：我當時念的高中比較特殊。紐約市有三所以科學教學為特色的高中，我念的是曼哈頓的史蒂文斯高中（Stuyvesant High School）。我們學校有個物理老師很有才華，在我入學之前就開始組織學生仿製世界上第一台回旋加速器（圖1）。整個高中三年我花了很多時間在繞線圈、做加速器輻射探測器上面，然後試著組裝調試。

問：那您高中就是半個項目經理了。

答：沒錯。很多年後翻看高中年鑒，我居然發現自己是當時回旋加速器小組的組長（圖1）——因為我一直都只記得那些技術部分，什麼設計磁場、造探測器之類的。所以可以說我那會兒就當「經理」了。

問：你們的加速器最後出科研成果了嗎？

答：沒有。我高中畢業時，它還沒有運行得好到能進行真正的研究。

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圖1 左圖，Gary Sanders中學畢業照片，見證其為回旋加速器小組組長；右圖，他的老師Bender先生和回旋加速器

師從丁肇中

問：您到麻省理工讀博士，導師是丁肇中（圖2）。丁在中國是很出名的。跟他一起工作是什麼感覺？

答：工作強度特別大。他手下的每個人都很努力。我是1967年到他那的，1971年畢業。他答應收我當學生的時候，跟我說麻省理工讀博士一般要五年到五年半才能拿到學位，你得三年半拿下來，要不你就是沒志氣。結果我真的三年半就畢業了。他就是讓大家都拚命工作。

問：他真像傳說中的，一天要開三個會？

答：是的。上午一個，下午一個，晚上一個。開會就是分析探測器性能，比對數據分析結果。我們經常是同一組有兩個人進行完全相同的物理分析，但他們的工作是互相獨立的。兩個人不能交流，最後拿出可以比對的結果。這麼做都是為了避免出錯。

問：然後一周七天，天天如此？

答：是啊。

問：您從他那兒學到的最重要的東西是什麼？

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圖2 Gary（右一）和丁肇中先生（中間）80年代後期在丁先生成為蘇聯科學院院士時合影

遍讀頂級名校

問：您讀遍了美國最有名的四所高校：哥倫比亞大學、麻省理工學院、普林斯頓大學和加州理工學院。這些學校的文化差異主要在哪？

答: 麻省理工的佔地面積很大，所以給人一種大地方的感覺。哥大也很大，但它的物理系不大。我的感受主要還是來自與自己專業——粒子物理，高能物理領域的接觸。

問：如加州理工，跟許多中國的大學比起來都算是很小的，但它國際聲譽極高。

答：有人告訴過我，加州理工只招最最聰明的人。然後學校負責籌錢，讓這些聰明絕頂的人去做自己想做的事。這種模式很特別，也造就了加州理工這些年來的輝煌。確實，它很小，但很成功。

問：而且加州理工的專業還不是很多。

答：主要就是基礎科學。關鍵還是招到最好的人，這些人已經在解決未來的問題了。不用過分在意學科的多寡，專業的寬窄，擁有了最棒的人才你就擁有了未來。

超級對撞機之殤

問：1993年10月，美國國會決定終止建造超導超級對撞機（Superconducting Super Collider, SSC）。項目被砍跟當時美國國內的經濟形勢有沒有關係？

答：應該說跟經濟形勢和政治文化都有關係。從八十年代里根執政開始，美國政府就趨於保守，而1991年又發生了經濟滑坡。雖然政府原本打算支持SSC的建設，但根本問題是項目要花的錢越來越多。當時美國在尋求國際夥伴方面也做得不好，他們規定美國一定要居於主導地位，卻又指望外方合作者出很多的錢。這在政治上真是行不通。然後項目的管理也很糟糕。總之在國會普遍削減預算的大背景下，SSC的預算卻越做越大，最終難免淪為犧牲品。

問：您當時是SSC一個子系統的負責人。這個結局有沒有對您的心理產生負面影響？

答：沒有，我本人沒有受到太大影響。我當時都精疲力竭了。SSC取消以後，我們這幫搞探測器的都被請去為歐洲大型強子對撞機的ATLAS和CMS探測器工作。1993年底我們去歐洲開了幾個會，最後我感到探測器的工作我算是干夠了。我們當中很多人後來都加入了ATLAS和CMS，用SSC的設計思想為CERN貢獻了很多智慧。而我則回到了洛斯阿拉莫斯國家實驗室，做起了科研。但那之後不久，我就被我的同事Barry Barish叫走了。Barry原來是也是SSC的一個項目經理，項目砍掉後他先是回到加州理工工作，後來被請去領導激光干涉儀引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO）項目。在他的邀請下，我幾個月後就到LIGO工作了。

激光引力波天文台之光

問：您為什麼選擇了LIGO?

答：要決定哪個項目適合我，通常只要10秒鐘。這是個浪漫的審美過程，我通常會被那些最基礎和最具有革命意義的東西所吸引。去LIGO的時候，我聽說那裡有內部鬥爭，但LIGO的科學實在是太值得大幹一番了（too good a piece of science to do）！

問：LIGO的內部鬥爭是一種普遍現象嗎？

答：我去LIGO時，各種矛盾由來已久：麻省理工和加州理工之爭，LIGO創始人和創新派之爭等等，在我們接手的最初兩年真是挺動蕩的。這種情況在類似、尤其是成功的大科學項目中並不多見。我剛工作時（圖3），大科學工程的領導人多是個人意志比較強的大科學家，如丁肇中、Carlo Rubbia、Leon Lederman等，他們的管理方式比較個人化。後來的年輕人改變了這種情況，大家都更重視人際關係和相互合作了。這些都是我在職業生涯里所看到的變化。

問：聽說十年前中國曾試圖參與LIGO？

答：對，那是2003或2004年的事了。一個中國代表團訪問了LIGO，我們還在加州理工某個大樓前面的草坪上合影留念。具體細節記不清了，不過最終沒有產生任何形式的合作。

問：現在中國有很多科學家熱衷於參與第三代地基引力波探測器的建設。我們是不是起步有點晚了？

答：目前地基探測器如aLIGO和VIRGO的技術已經非常尖端。如果它們算是第二代，我認為下一代應該是第2.5代。比如日本的KAGRA就是2.5代的典型例子，利用地下環境來減小噪音，同時發展極具挑戰性的低溫干涉儀技術。而真正的第三代探測器將是革命性的，利用光場壓縮實現對整個宇宙的探測。對於中國來說，要想掌握如此尖端的技術，我覺得合作和學習非常重要。如果你們想參與新一代探測器的發展，現在就應該派人出去學習，積累經驗，建立合作關係。否則只靠自己單幹，可能很難成功。

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圖3 Gary (左一)在安裝LIGO的（MMT3）鏡子

三十米望遠鏡之困

問：建造三十米望遠鏡（Thirty Meter Telescope，TMT）的主要挑戰是什麼？

答：TMT (圖4) 的基本技術是現成的，只要保證建設過程足夠專業和仔細，成功運行應該沒有問題。挑戰主要來自成本、時間、質量三方面。尤其是成本，目前預算是15億美元，這麼多錢一定要控制好。然後，來自不同國家、不同單位、經驗和背景迥異的人要合作起來，比高能物理項目還要難，畢竟高能物理領域的國際合作已經開展很久了。TMT的目標是要建立一個類似歐洲南方天文台的機構，凝聚起各方的力量來。其實這種管理上的挑戰比技術挑戰更大。

問：TMT要做的科學裡頭，有哪個讓您特別感興趣？

答：在地外行星上尋找生物標誌物。這個聽起來可能有點不靠譜，但我真是想想都興奮。伽利略觀測到了一個以太陽為中心的太陽系，引發了社會觀念的根本改變，他也為此歷盡磨難。如果我們能在地球以外找到令人信服的生物標誌物，那將是人類智力發展史的又一次根本變革。

問：您怎麼看待中國為TMT做的技術貢獻？有人擔心中國在國際合作中無法參與核心技術的研發，而幹些外圍的、「搬磚頭」之類的技術含量低的活兒。

答：我剛才提到，TMT的基本技術是現成的。中國的分工包括非球面主鏡部分子鏡的磨製；那麼精細的工作不是搬磚頭。導星激光器也不是搬磚頭。看看整個激光導星裝置研發的要求，就知道它多有挑戰性，雖然不需要超越現有的頂尖技術，也絕對不是搬磚頭！這些都真正的技術活兒。

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圖4 Gary在2012年國際天文聯合會年會的招待會上宣講三十米望遠鏡

問：TMT在夏威夷遭遇的政治風波，媒體報道已有很多。能否透露一下最新進展？

答：目前的狀態是我們還在努力，但前途未卜。一方面我們希望在夏威夷重新申請建設許可，跟當地繼續修補關係，恢復在夏威夷建設TMT的可能性。另一方面，這些文化、政治和法律風險迫使我們開始在別處尋找台址，包括智利，西屬加那利群島和墨西哥等。我們甚至收到了來自中國和印度的申辦請求。從董事會、科學家到工程師，大家正在加緊評估各後備台址的可行性。所以現在TMT並不是像有些人說的沒有台址了，恰恰相反，我們的選擇很多，問題只是選一個好台址。

大科學管理專業戶的煉成

問：比較您擔任過管理職位的三項大科學工程：SSC，LIGO和TMT，您覺得哪個最有挑戰性？

答：從政治、文化、社會和管理角度看，TMT是最難的，因為天文學領域這麼大的國際合作沒有經驗可循，需要借鑒其他領域的經驗，而且也不是一夜間就能學成的。從技術角度說，LIGO無疑是最難的。直到開機、鎖定真空腔的那天，我們都不敢確信LIGO真的能運行起來。

問：作為項目經理，您每天要做哪些具體工作？

答：我的工作首先是分工，把項目拆分成具體的幾塊，每一塊找人負起責來。項目經理的手裡應該是沒有具體工作的。其次是協調解決問題，但不能干涉，因為每一塊工作都有那個領域的專家在負責，除非是技術、人事、政治或資金上超出他們控制範圍的問題。

問：管理項目需要哪些技巧？

答：其實我至今都不知道需要什麼技巧。我的建議是去發現自我，看看自己究竟適合幹什麼，然後有計劃去展開職業生涯。每個科學工作者都應該對自己想成為什麼樣的專家心中有數。對於我自己，幾十年以後，當我坐在一屋子科學家中間，我會看到他們看不到的一些事，他們會看到我看不到的一些事。我的興趣讓我傾向於去看問題的主要方面而非細節。這就是我，沒有什麼技巧可循。每個做科學的都應當去發現自我。

問：工作這麼緊張，您平時是怎麼進行自我調節的？

答：我是個潛水愛好者（圖5）。每年要潛水50到100次，通常在加州海峽群島外，從年輕時一直堅持到現在。潛水時整個人都沉浸其中——真的很管用，你會忘了其他所有事情，得到很好的放鬆。

問：還有什麼想對中國讀者說的？

答：選擇那些能改變我們對宇宙基本看法的科學去做。到大型的國際合作中去鍛煉自己，不斷向前。

問：好的。謝謝。

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