欧洲核子研究中心：这里有诗意的机器看不见的舞蹈

欧洲核子研究中心：这里有诗意的机器

意大利导演瓦雷里奥·加隆果(Valerio Jalongo)还记得自己在大学哲学系时，曾读过古希腊哲学家赫拉克利特的一句话，“自然喜欢隐藏”。这句话是什么意思？就是说，支配我们所见的一切的法则是我们肉眼看不见的？还是说，每件清楚呈现在眼前的事情，同时也在躲藏我们？这个问题跟随了他20年，直到他因为偶然的机会去欧洲核子研究中心(CERN)参观才慢慢有了答案。

欧洲核子研究中心的基地位于日内瓦旁边的梅汉(Meyrin)， 外表如同日内瓦城郊随处可见的工业区，并不起眼。玄机藏在瑞士和法国交界的侏罗山地下100米深的隧道内，那是欧洲核子研究中心的心脏地带——放置大型强子对撞机(LHC)的地方。长达27千米的环形设备上布满了管道、集成电路和芯片，散发着金属的光芒。

加隆果随朋友来到这个地方，仰望眼前这高达25米的机器，心里一阵莫名的感动。那时，他还不知道这座人类历史上最大的机器有什么用途。这次探访后他对CERN与它正探索的宇宙奥秘产生了好奇。

60年前，十二个国家签订条约建立欧洲核子研究中心，确立了三项原则：建立一个研究粒子物理的实验室；为此开展国际合作；实验一切成果向全人类公开。CERN的成立不是为了个人利益，也不是为了钱，而是为了实现人类探究宇宙起源的共同理想。2012年夏天，经过将近三十年的持续努力，CERN发现了“上帝粒子”希格斯粒子，这是实验粒子物理近三十年最大发现。此后，物理学家朝着他们心中又一美丽的理论巅峰——超对称性(Super Symmetry)攀登。“出色、美丽、独特”，密歇根大学安阿伯分校的理论物理学家戈登·凯恩(Gordon Kane) 这样形容他研究了三十年的理论。

一个在CERN工作、名叫米开朗基罗的物理学家告诉加隆果，自己曾被要求参加一个关于画家达利的研讨会，与会者既有科学家，也有艺术家、艺术评论家。让米开朗基罗感到奇怪的是，会上除了自己，大家谈到达利时，没有一个人说到“美”这个词。

这个故事让加隆果思考，在当代艺术几乎不再轻易谈论“美”时，恰恰是大众观念中与艺术绝缘的科学家重提“美”，其中的某种悖论引发他的兴趣。随着不断学习现代物理知识，加隆果从物理法则中重新发现“美”，以及“对称性”(symmetry)，“优雅”(elegance)，“简约”(simplicity)这些词的重要性，于是，他决定拍一部能让大家都能感受到科学的美的影片，传达他在CERN感受到的东西。

地球上最大的机器

开拍前一年，加隆果做的最重要的准备，是把自己沉浸到一堆物理、哲学书中。为了能在片中里提出适当的问题，他必须首先了解自己提问的对象。通过朋友的关系，他弄到一张可以往复进入CERN的许可证，每次去待一会儿，“勘探”实验室的结构布局，了解机器各个部分的功能用途，和各种科学家聊天、访谈，为剧本写作收集素材。

加隆果估算了一下，在CERN拍摄成本很高。他要拍摄的大型强子对撞机(LHC)是地球上最大的机器，深埋在地下一百米的地方，将庞大的拍摄设备运送到地底不是件容易事。为了进入拍摄现场，组员需要通过一个类似于好莱坞电影中的银行保险库门，通过扫描虹膜辨别身份的大门。仅仅是采集组员的虹膜就所费不少。为使对撞机常年保持零下272度的全球最低温度，机器四周被巨大的氦气罐包围，因此所有拍摄人员都需要预先学习自救课程，以防万一故障发生，能使用特殊的呼吸方式从逃生通道撤离。最花时间成本的是，他们将只能在夜间拍摄，因为白天是科学家的工作时间，而这会拉长整个拍摄周期。

为争取到更多资金，加隆果必须写出打动人心的好剧本。他花了几个月完成初稿，之后携带剧本拜访瑞士大使馆文化处，因为剧本涉及很多专业知识，他必须当面给文化处的官员解释，使人相信剧本能够顺利拍成电影。最终，他从瑞士和意大利找到70万欧元的资助。对纪录片来说，这是一笔大钱。

同时需要说服的还有CERN。加隆果原以为，自己跑了CERN那么多次，CERN理应同意拍摄。但剧本递到CERN新闻办公室却遇到阻力，CERN的官员担心，剧本呈现的物理科学不够“硬核”，尤其剧本中引用了《物理学之道》(The Tao of Physics) 这本将东方神秘主义与量子物理学原理相联系的书，会有损CERN严肃的科学形象。最终加隆果做出妥协，删掉书名，而CERN的二号人物，科研部负责人塞尔吉奥·贝托鲁奇(Sergio Bertolucci)也站出来为他背书，他才获得拍摄许可。

拍摄中的挑战之一是如何把机器拍得好看。加隆果发现，科学家对待机器像对待自己的孩子，他们非常在意自己的机器被拍得美不美，还会站到摄影机后一起讨论。影片伊始那个正对机器旋转拉近的镜头十分震撼，它花了加隆果一个晚上的时间。通常先需要几个小时铺好轨道，搭建好设备，再持续拍摄到早晨结束。

建一个大型强子对撞机的设想在1983年被首次提出，起初没有人认为能生产出1300块磁铁——每块长15米，有8.5特斯拉的磁场，且能在零下272度运作。将近七年后它才落实成型。这是一个诗意的机器，因为它无用。LHC不生产任何东西，它只找寻答案。在环形轨道旁分布着四个重达13500吨，有一亿个信道，每秒可拍摄4000万张图片的探测器，它们被用于追踪LHC内部正在发生的神秘事件——质子加速对撞后产生的物质。

磁石将五百万亿质子或者重离子压缩比发丝还细的两股束流中，在环形轨道里以光速运动，产生每秒十亿次碰撞，这使LHC内部成为地球上最炽热和稠密的地方，接近刚刚发生大爆炸的宇宙。科学家想通过粒子加速对撞，模拟“大爆炸”前百万分之一秒的宇宙环境，从而把时间轴拉回初点，探寻宇宙起源之谜。而视觉化呈现LHC内部的实验过程及其背后物理原则，也是加隆果拍摄的最大难题。

看不见的舞蹈

加隆果在阅读物理教材时，常常看见基本粒子的图片。一些五颜六色的小彩球上标明了不同的字母，代表了它是哪一类粒子。而分子和原子常常被画成微观太阳系的结构，中间是核，一些电子围绕着核高速转动。CERN的科学家告诉他，这些图片只是为了教学目的，并不是粒子真实的形态。事实上，有很多粒子是无形、无质量、无法用常规影像再现的。量子物理学告诉我们没有什么是有形的、坚实的，看起来的坚实其实是能量。而加隆果想要呈现的，恰恰是一个无形的主题。

加隆果原以为CERN会给他提供很丰富的影像资料，然而他拿到手的只有一些漆黑背景中凌乱辐射的黄色线条，这些线条是探测器记录下的质子碰撞后产生的粒子轨迹。没人知道粒子的形态，科学家也只是凭借这些轨迹来想象粒子的状态。仅仅依靠这些影像，加隆果只能做一个很短的视频片。一个量子物理学家对他说，“我们不需要影像，我们用方程式来表达我们的粒子。”他一下蒙了，“该怎么拍一个展现方程式的影片呢？”

“在我个人小小困惑的背后实际上隐藏非常大的哲学问题，就是人类到现在为止还没有一个他们生存其间的自然的完整影像，因为量子物理所研究的是人类普通的观察力没法感受到的极端微观的世界。但是不具备科学知识的普通凡人却需要影像。”加隆果对《中国新闻周刊》说。

加隆果突然意识到，量子物理学家在这里遇到的困难，同当代艺术发展到今天的处境相似。经典物理学原则坚实可靠，符合人类对于自然的实感，就如同古典主义画法再现人类肉眼观察到的自然。而现代物理和当代艺术发展到今天，都无法再直接以可辨认的图像描绘自然了。它们发展到了更加抽象、更加需要召唤想象的境地。

在纪录片中，一个科学家形容这种感觉就像站在悬崖上观望大海，只能看看浅浅的地平线，而地平线那边是什么只能依赖想象。加隆果巧妙地使用了一个英国艺术家(Antony Gormley)的作品来表达这种不确定性，透过浓雾般乳白色屏障，我们隐约地看见一只手伸过来，却因为越发浓重的白雾，看不见手的主人。屏障后，始终绰约朦胧的身姿不断变换，吸引着我们的视线一探究竟。

加隆果尽量给每位艺术家分配不同的事。Fabian Oefner是加隆果喜欢的一位瑞士著名摄影师，他建议加隆果用水爆炸模拟大爆炸场景——使用一种每秒快门能达到几千次的特制照相机，捕捉水珠高频震荡的瞬间。加隆果很喜欢最终的呈现，并把方案拿给其他艺术家，“这是Fabian Oefner做的，你能做另一种‘大爆炸’吗？” 还有舞蹈家通过设计队形交织变换的舞蹈，来传达粒子之间相互影响的关系。

在影片中，艺术家模拟出的形形色色的微观世界的视效影像与镜头拍下的溪流、树林、勃朗峰的影像交叉剪辑，不断重复地穿插于科学家访谈中。通过影像并置，加隆果想传达科学家告诉他的信息：“我们看见的自然、植物、水和科学家研究不可见的世界之间没有界限和中断。事实上，我们看见的每个事物，包括我们自己都由相同的粒子以不同的方式组成。”

美的法则

2012年夏天，CERN召开新闻发布会宣布发现希格斯粒子时，一个记者举手提问，“这跟我有任何关系吗？”CERN的发言人Rolf-Dieter Heuer回答，“我觉得有关。因为如果这个粒子不存在，那么你也不存在。”

物理学家倾向认为，在自然万物状貌各异的形态之下，存在某种隐藏的统一性与秩序，能够被简单的两三条原则归纳。无论是动量守恒公式(p1=p2)，还是爱因斯坦质能方程(E=mc^2)，这些方程式因为极其简洁与平衡而焕发和谐的美感。

物理学家痴迷于这种简洁的美，纪录片中的一个科学家接受采访时说，如果理论是优雅的，且在某种程度上是漂亮的，有吸引力的，那么它必然蕴藏一些意义。甚至有科学家宣称，如果让我在正确的方程式和美的方程式中选择，我宁愿选择美的。

物理学家已经发现了宏观世界中的对称美学——能量守恒与动量守恒定律其实就是时间和空间对称性的结果。在微观世界，如今最大胆而美丽的假说是超对称性(Supersymmetry)。超对称性的基本意思是说，至今每一个观测到粒子，其实都还有一个没有观测到的搭档。比如说有电子存在，就应该还有一个超对称电子，有中微子，就应还有一个超对称中微子，这些超对称粒子都更重，基本不和任何物质有相互作用，所以很难观测到。

有一种理论认为，这些超对称粒子就是一种暗物质。如果真的可以发现超对称粒子，无疑离揭开宇宙谜团又近了一步。而这也是LHC继发现希格斯粒子之后下一步最想要攻克的难题。

然而人们面对的是几乎完全未知的领域。CERN的科学家在接受采访时表示：“知道我们如此缺乏知识，是我们前进的动力。”为了发现希格斯粒子，科学家们等待了二十多年。而超对称性，他们已经等了四十年。

这里有来自100多个国家的12000多位物理学家，甚至包括交战国双方的科学家，他们秉持机构创设时就奠定的和平、科学、合作精神，形成了紧密的科学合作共同体。CERN聚集人类智慧的努力被视为各个领域的模范。如今它被授予联合国观察员的角色，在人类合作的舞台上，持续发出自己的声音。

《中国新闻周刊》2018年第40期

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