T那些说那些在现代科学中没有天才没有天才的余地,因为一切都被发现,Fabiola Gianotti有一个急剧的回复。“不,完全没有,”阿特拉斯实验的前发言人表示,核心大大强子撞机的最大粒子探测器。“直到2012年7月第四,我们没有证明性质允许基本标量领域。所以天才有很多空间。“
两年前,她指的是博世的发现 - 可能是过去半个世纪最重要的物理进展之一。它是渗透所有空间的同名字段的表现,完成了物理标准模型:一种基本上所有内容的存在和行为的基线描述。
以任何标准衡量,这都是划时代的天才成就。
不太清楚的是,究竟谁是天才。一个明显的候选人是彼得·希格斯(Peter Higgs),他在1964年假设了作为Brout-Englert-Higgs机制的结果的希格斯玻色子。2013年,他和弗朗索瓦·恩格勒(Englert和他已故的同事罗伯特·布劳特(Robert Brout)分别获得了诺贝尔奖)。但这是否意味着希格斯是一个天才呢?Peter Jenni, ATLAS实验协作(欧洲核子研究中心发现希格斯粒子的两个实验之一)的创始人之一和第一位“发言人”,当我问他这个问题时,他有些犹豫。
“他们(希格斯,Brout和Englert)不认为他们(在研究)像(爱因斯坦的相对论)那样宏大的东西,”他谨慎地说。自发的对称性破断导致了希格斯玻色子”是一个具有挑战性的问题,但[爱因斯坦]看到了一些新的东西,并解决了整个领域。彼得·希格斯会告诉你,他为此花了几个星期的时间。”
早熟的物理学家建议新的数据切割或过滤的能力是受到限制的。
那么,30多年来指导了数十亿美元投资和来自近40个国家的数千名物理学家、工程师和学生的实验工作的领导者们呢?当然,一定有一位天才策划者在指挥着这一大批工人,我们可以挑选出他或她的非凡贡献。
“不,”贾诺蒂毫不含糊地说,这对物理学家来说很罕见,“这是完全不同的。”我们制造的仪器是如此复杂,以至于发明和创造力在日常工作中显现出来。有大量的问题需要天才和创造力,这些问题需要时间和很多人来解决,而且都是在同一个水平上。”
科学突破似乎常常是由个人天才推动的,但这种看法是错误的越来越多的合作性质现代科学。也许没有什么比希格斯玻色子发现的故事更能体现这一一分为二的观点了。在这一发现中,少数人获得的名望与使这一发现成为可能的实验的制度化匿名之间形成了鲜明的对比。
一个对卓越个体概念的厌恶深深植根于ATLAS的合作中,这是它DNA的一部分。几乎所有合作方面的决定都是由具有代表性的团体核可的,例如研究所理事会、合作理事会以及众多委员会和工作队。共识才是关键。就连贾诺蒂从2009年到2013年担任的首席执行官,也被称为“发言人”。她代表合作,但没有命令合作。
集体性对阿特拉斯至关重要,部分原因是避免关注恒星的个性很重要,这样合作中的大多数物理学家都会觉得他们在某种程度上拥有这项研究。几乎有3000人有资格成为ATLAS出版的主要物理论文的作者,而作者列表的页数几乎与论文本身的页数相同。1
在更新的水平上,这种集比也使得更容易地防止解释数据的偏见。“几乎所有我们所做的一切都是为了减少分析中的潜在偏见,”吉姆加斯·伽马分析小组的成员,麦克斯发现期间,近期科学家粒子物理学奖的接受者的潜在偏见。像许多物理学家一样,塔克曼在害羞上看,并与许多资格说话。但是,在传达消除偏见的重要性时,她变得更加有力。
她解释说:“我们直到最后一步才使用真实的数据。”在定义了分析工具(本质上是算法和软件)之后,将它们应用于真实数据,这一过程被称为“解盲”。“一旦我们看到真实的数据,”塔克曼说,“我们就不能再改变分析了。”这样做可能会无意中产生偏差,因为这会诱使物理学家调整他们的分析工具,使其倾向于他们希望看到的结果,在最糟糕的情况下,实际上会产生不存在的结果。早熟的物理学家建议新的数据切割或过滤的能力受到这个过程的限制:他或她甚至要到游戏后期才会看到真实的数据,而且每一项分析都是由其他多位科学家独立审查的。
这些合作中的大多数人直接工作“为”一个与他们的家庭研究所无出关系的人,它实际上写了他们的薪水。
这一集体原则是ATLAS克服其产生的数据复杂性的一种方法,原始数据的数量足以填满从地球到月球再到月球的一堆DVD,每年10次。数据必须重建成近似于时间和空间上单个碰撞的图像,就像数码相机原始输出所需的处理一样。
但是,自从“扫描女孩”和气泡室底片的时代以来,从碰撞中识别粒子变得惊人地复杂,在那个时代,真人坐在放大的碰撞图像前,识别出线条和螺旋是不同的粒子。今天的实验人员需要有不同探测器子系统内部功能的专家知识:像素探测器,硅条跟踪器,跃迁辐射跟踪器,介子系统,和量热计,包括强子和电磁。对每个子系统的电子设备所做的调整,比如增益或阈值设置,可能会导致缺少或包含看起来像真实数据但实际上不是的数据。理解什么可能导致错误或缺失信号,以及如何解释它们,是这个过程中最具挑战性和创造性的部分。塔克曼说:“有些人真的很聪明,很擅长这个。”
这个过程也不是静态的。随着时间的推移,探测器从年龄和辐射损伤变化。最后,完善探测器的软件的过程永无止境,人类需求是巨大的:大约100家物理学家参与了单一且相对简单的粒子签名的分析,希格斯衰减成两个γ颗粒。整体HIGGS分析由600多名物理学家的团队进行。
这种努力的深度和广度将发现行为转变为匿名和分布式的——这种匿名性在ATLAS文化中已经制度化。年轻的物理学家加藤麻美(Marumi Kado)头发蓬乱,讲话安静得像禅宗,接近于低声细语。他是“综合分析”小组的召集者之一,该小组负责最终达到证实希格斯粒子发现所需的统计学意义水平。但是,对于ATLAS来说,他淡化了统计分析的重要性——这是最后一步——考虑到之前的复杂性。“最终的分析实际上相当简单,”他说。“大部分(成功)取决于你如何建造探测器,你如何校准它,以及它从一开始就设计得如何。这一切花了25年时间。”
T他在地图集中深入协作工作模型意味着它在物理和工程中创新是不够的 - 它也需要创新其管理风格和企业文化。洛桑Marchand,洛桑省IMD商学院的战略执行和信息管理教授描述了阿特拉斯,如在标准的“瀑布” - 更多的下降管理理论面前飞行的合作模式。
Marchand在2000年代中期对ATLAS进行了一项案例研究,发现ATLAS管理层在几乎没有正式授权的情况下领导。2这些合作中的大多数人直接工作“为”一个与他们的家庭研究所无出关系的人,它实际上写了他们的薪水。例如,在施工阶段期间,ATLAS像素探测器的项目负责人是其中最具数据密集型组件之一,在加利福尼亚州的U.S.实验室工作。他的直接下属项目工程师,为意大利研究所工作。即使他在生产过程中管理了一个关键作用,项目领导者也没有能力促进,纪律,甚至正式审查项目工程师的表现。他唯一的追索权是讨论,谈判和妥协。阿特拉斯成员更有可能觉得他们与某人一起工作,而不是他们。
同样,资金来自不同国家的研究机构,通过“谅解备忘录”而不是正式合同。协作的发言人和其他高层管理人员被要求遵循一种管理政策,照顾协作而不是指挥协作。如果合作成员被疏远,这可能意味着他们投资的财务和人力资本的损失。所有级别的管理者都需要找到非传统的方式来为他们的下属提供反馈、激励和纪律。
一个著名的合作成员被许多人怀疑,他们认为他吸引了太多的注意力。
咖啡聊天是实现这一点的一种方式,并成为进行日常小谈判的主要方式,从而保持合作的进行。如今,欧洲核子研究所(CERN)周围都有咖啡馆,从早到晚座无虚席,人们都在开非正式会议。可以看到许多物理学家一次在自助餐厅扎营几个小时,在约会间隙用笔记本电脑工作。ATLAS管理层还创造了“一个安全港,一种组织内的文化,允许[员工]表达自己,解决冲突和争论,而不必尖刻,”Marchand说。
其结果是一个非常有效和灵活的管理结构。在衡量ATLAS管理者如何控制、传播和利用组织中的信息资本的基准量表中,ATLAS管理者始终名列前5%。3.Marchand还发现ATLAS管理结构在适应不断变化的环境方面是有效的,在实验的核心生产阶段,当成千上万相同的产品需要在世界各地的装配线上生产时,暂时切换到一个更自上而下的模式。
这种合作文化并不是偶然产生的;据玛珊德说,它从一开始就被植入了ATLAS。最初的创始人通过避免个人信用、面对面讨论冲突、在公开会议上讨论几乎所有事情,向每个加入的人灌输了一种合作精神。但这种道德规范却无处可寻;没有成文的行为准则。然而,与我交谈过的每一个人都近乎虔诚地接受了它。
协作成员对将个人信用归因于任何事情持怀疑态度。每篇论文都包含了完整的作者名单,ATLAS的所有外联材料都签有“ATLAS合作”字样。人们对那些被认为在媒体上获得过多个人信任的人表示怀疑。合作的一位著名成员(以及前摇滚明星和非常成功的BBC系列节目主持人,地平线)许多人对他持怀疑态度,认为他通过与实验的联系吸引了太多的注意力。
我在阿特拉斯和欧洲核子研究中心的其他实验中寻找天才,除了合作本身,几乎不可能找到其他任何东西。比任何人,包括提出新物理学的理论家和实验项目的创始人,更能反映天才特征的是合作:想象力、毅力、开放性和成就感。
结果不言自明:ATLAS仅在其预期寿命的十分之一内就实现了第一个关键目标,并继续以高度协作的方式发展。今年5月,该探测器的首批升级之一安装完成。被称为插入b层(IBL),它是在2008年ATLAS初始试运行期结束时成立的一个任务小组的基础上发展起来的,该小组的明确目标是记录为什么将另一层探测器插入束管旁边的9毫米间隙空间是不可能的。
作为完美的机会主义者,工作组成员提出的设计很快就变成了一个新的子项目。尽管IBL仅比一个鞋盒大一点点,但它的建造涉及了全世界60多个机构,因为每个人都想参与到这个令人兴奋的新事物中来。今年早些时候,当将可插入的b层子探测器滑动到ATLAS中心的位置时,只有不到一毫米的间隙,长度超过7米,任务仅用了两个小时就顺利完成了。
新天才有很多新的机会。Gianotti以暗物质为例,他说:“96%的宇宙是黑暗的。我们不知道它是由什么组成的,它也不会和我们的仪器发生反应。我们不知道,”她说。“所以天才的空间很大。”但是,这种天才可能来自于成千上万人的共同努力,而不是来自手持粉笔的蓬头散发的科学家或在实验室里修修补补。
Neal Hartman是一家机械工程师,劳伦斯伯克利实验室,一直在核心近15年来与捷克斯的地图集合作。他在物理和一般科学中花了大部分时间,包括康塞尔的科学启发电影节。
工具书类
1.法,G。et al。用大型强子对撞机的ATLAS探测器测量pp相互作用中的带电粒子多重度在根号(s) = 900 GeV。B物理快报68821-42(2010)。
2.由Marchand,D.A.和Margery,P.进行的IMD案例研究。欧洲核子研究中心的ATLAS和LHC合作:探索大爆炸,IMD-3-2015(2009)。
3. Marchand,D.,Kettinger,W.和Rollins,J.信息导向:与业务绩效的联系牛津大学出版社(2001年)。









