【博科园-科学科普】首先我们来看看人类史上最昂贵的望远镜：美国NASA预计2018年升空的詹姆斯-韦伯太空望远镜造价88亿美元，约合585亿元人民币，这真是一般笔天价巨资的科研探索项目，而其还只是一个单单的望远镜而已，你是否会想有这些钱可以救助多少贫困人民是吧？
正如我们所能看到可观测宇宙是巨大的，它只是我们所必须存在的东西的一小部分。图片版权：NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, and M. Mechtley (ASU), R. O’Connell (UVa), P. McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Ryan (UC Davis), & H. Yan (tOSU)
在全国和世界各地人类的苦难是不缺的。贫穷、疾病、暴力、飓风、野火等都在不断地折磨着人类，甚至我们迄今最好的努力也无法满足所有人的需要。许多人正在寻找削减资金的地方，表面上是为了转移更多的人道主义需求，而在对话中出现的第一个地方是不必要的科学研究上的“额外”支出。当孩子们在挨饿时，进行微重力实验有什么好处呢？为什么在波多黎各仍然没有电力的情况下，把粒子聚在一起，或者追求最低的温度？当核战争威胁到我们的星球时，为什么要研究濒危物种的神秘交配习惯呢？
更简洁地说：面对世界上所有的苦难——饥饿、疾病、迫害和自然灾害——我们为什么要把公共资金花在像基础科学研究这样的机构企业上呢？
地球上的粒子加速器，就像欧洲核子研究中心的大型强子对撞机一样，可以加速粒子的速度，但还不能达到光速。尽管像欧洲核子研究中心这样的实验耗资数十亿美元，但它们是人类最值得做的努力之一。图片版权：LHC / CERN
这是一种贯穿整个历史的想法，是的，它因为是短视的，因为它没有意识到我们最大的问题需要长期的投资，而社会最伟大的进步是通过辛勤的工作、研究、发展而来的，而且往往是在投资完成后的几十年、几十年或几代才实现的，投资科学是为了改善人类未来的发展。
但这并不总是一件容易的事情，尤其是当痛苦发生在你面前的时候。1970年初在第一次阿波罗登陆后不久，一名在非洲赞比亚工作的修女玛丽·茹卡达(Mary Jucunda)写信给美国国家航空航天局(NASA)。她问，当孩子们饿死的时候，他们如何为阿波罗计划花费数十亿美元辩护。如果把这两张图片并排放在一起，看起来很难公平。
投资于任何一种东西意味着不投资其他东西，但科学/空间探索和人道主义救济都值得人力资源的投资。图片版权：NASA and WFP / Q. Sakamaki
这封信在某种程度上使它成为美国国家航空航天局(NASA)顶级火箭科学家之一——恩斯特·斯图林格(Ernst Stuhlinger)的办公桌。当时Stuhlinger是美国国家航空航天局(NASA)的科学副主任，他是第二次世界大战结束时被带到美国的科学家之一。面对不人道的指控，对于那些经常被指责为纳粹在德国火箭项目中扮演的角色的人来说，这是非常痛苦的，但Stuhlinger却不为过。
他回信写了下面的信，全文如下：（全文很长，而且只有一张照片，但可以说它比1970年更重要）。
你的信是我每天都能接触到的许多信中的一种，但它比其他所有的都更打动我，因为它从深邃的心灵深处发出了如此多的声音，我会尽量回答你的问题。
然而，首先我要对你和你所有的勇敢的姐妹们表示崇高的敬意，因为你将你的生命献给了最高尚的事业——帮助那些需要帮助的人。
在你的信中，你问我如何建议花费数十亿美元去火星旅行，当时地球上的许多孩子都快要饿死了。我知道你并不期待一个答案，例如“哦，我不知道有孩子死于饥饿，但从现在起，我将停止任何形式的空间研究，直到人类解决了这个问题”！事实上，早在我知道火星之旅在技术上是可行的之前，我就已经知道了。不过我相信，就像我的很多朋友，最终前往月球和火星和其它行星是一个我们现在应当承担风险，我甚至相信这个项目从长远来看将更有助于解决这些严重的问题，我们在地球上正面临着比其他许多潜在项目的帮助年复一年的辩论和讨论，而且是极其缓慢的在产生实质性的结果。
在试图更详细地描述我们的空间计划是如何为解决我们的地球问题做出贡献之前，我想简单介绍一个据说是真实的故事，这可能有助于支持这个论点。大约400年前德国的一个小镇上住着一个伯爵。他是一个善良的人，他把大部分收入都捐给了镇上的穷人。这一点很受赞赏，因为中世纪时期贫穷很多，瘟疫也经常肆虐全国。有一天，伯爵遇到了一个陌生人，他的房子里有一个工作台和一个小实验室，他白天努力工作，以便每天晚上能有几个小时的时间在他的实验室工作。他把小透镜从玻璃碎片中磨碎;他把镜片装在管子里，用这些小工具来观察非常小的物体。伯爵特别着迷于那些可以用强大的放大镜观察到的微小生物，而且他以前从未见过。他邀请那个人带着他的实验室搬到城堡里去，成为伯爵家的一员，并把他所有的时间都投入到他的光学设备的开发和完善上，作为一名特别的雇员。
然而当他们意识到伯爵是在白白浪费钱的时候就生气了，说：我们正遭受着这场瘟疫的折磨，他是为了一个无用的爱好而付钱的。但伯爵依然坚定，给你尽可能多的钱，但我也会支持这个人和他的工作，因为我知道总有一天会有东西出来的！
事实上，这项工作带来了一些非常好的东西，也来自其他地方的类似工作——显微镜。众所周知，显微镜对医学进步的贡献比其他任何一项发明都要多，而且从世界大部分地区消除鼠疫和许多其他传染性疾病，很大程度上是由于显微镜使其成为可能的结果。
通过保留一些他在研究和发现方面的开支，他对人类痛苦的贡献远远超过了他所能贡献的一切，他可以把所有的钱都捐赠给那些饱受瘟疫困扰的社区。
我们今天所面临的情况在许多方面是相似的。美国总统在他的年度预算中花费了大约2000亿美元。这笔钱用于医疗、教育、福利、城市更新、高速公路、交通、外国援助、国防、保护、科学、农业以及国家内外的许多设施。今年国家预算中约有1.6%用于太空探索。太空计划包括阿波罗计划、空间物理、太空天文、太空生物学、行星工程、地球资源项目和空间工程等许多小型项目。为了使太空计划的支出成为可能，美国纳税人每年有1万美元的收入，支付了大约30美元的税收。其余的收入9970美元，仍然是他的生活费，他的消遣，他的积蓄，他的其他税收，以及他所有的其他支出。你可能会问：你为什么不从美国纳税人平均支付的30美元中拿走5到3美元，然后把这些钱寄给饥饿的孩子们？为了回答这个问题，我必须简单地解释一下这个国家的经济是如何运作的。其他国家的情况也很相似。政府包括许多部门(内部、司法、卫生、教育和福利、交通、国防和其他)和局(国家科学基金会、国家航空和空间管理等)。他们所有人都要根据分配的任务来准备年度预算，他们每个人都必须为自己的预算辩护，因为国会委员会对其进行极其严厉的审查，因为对预算局和总统对经济的巨大压力。当资金最终被国会拨款时，它们只能用于预算中规定和批准的项目。
国家航空航天管理局的预算，自然只能包含与航空和空间直接相关的项目。如果这项预算没有得到国会的批准，那么提议的资金将无法用于其他方面；他们不会向纳税人征税，除非另一项预算获得批准，然后再吸收没有用于太空的资金。从这个简短的话语你意识到,支持饥饿的孩子，或者说是一个支持除了美国已经导致这个非常值得引起外国援助的形式,可以获得只有适当的部门提交预算线产品为了这个目的，如果这一项然后被国会批准。
你现在可以问我个人是否赞成我们的政府采取这样的行动。我的回答是肯定的。事实上如果我的年税增加了一些钱，以供饥饿的孩子吃，不管他们住在哪里，我都不介意。
我知道我所有的朋友都有同样的感受。然而我们不能仅仅因为计划航行到火星而把这样一个程序带到生活中去。相反我甚至认为，通过为太空计划工作，我可以为缓解和最终解决地球上的贫困和饥饿等严重问题作出一些贡献。饥饿问题的基本原理有两个——食物的生产和食物的分配。农业、畜牧业、海洋渔业和其他大规模生产的粮食生产在世界某些地区是有效的，但在其他地区却严重不足。例如如果有效的流域控制、施肥、天气预报、生育评估、种植规划、田间选择、种植习惯、种植时间、作物调查和收获规划等有效的方法，可以更好地利用大面积土地。
毫无疑问，改进所有这些功能的最好工具是人造地球卫星。在高空环绕地球，可以在短时间内筛网大片土地;它可以观察和测量农作物、土壤、干旱、降雨、积雪等多种因素，并能将这些信息发送到地面站进行适当的使用。据估计，即使是一个装有地球资源的温和的地球卫星系统，传感器，在全球农业改善计划中工作，也将使每年的农作物增加数十亿美元。
食物分配给需要的人是一个完全不同的问题。问题不在于运输总量，而是国际合作。一个小国的统治者可能会对有大量的食物被一个大国运送到他的国家感到非常不安，这仅仅是因为他担心，随着食品的出现，也可能会有影响和外国势力的进口。我担心从饥饿中获得的有效缓解，将不会出现在各国之间的界线变得比今天更少的分歧之前。我不相信太空飞行会在一夜之间完成这个奇迹。然而，太空计划无疑是朝着这个方向努力的最有前途和最强大的推动者之一。
让我来提醒你一下最近发生在阿波罗13号上的悲剧。当宇航员的关键再入的时间临近，苏联停止所有俄罗斯广播传输使用的频段阿波罗计划，以避免任何可能的干扰和俄罗斯军舰驻扎在太平洋和大西洋的海洋,以防紧急救助将成为必要。如果宇航员太空舱在一艘俄罗斯船只附近着陆，俄罗斯人无疑会在营救过程中花费更多的精力和资金，就像俄罗斯宇航员从太空旅行归来一样。如果俄罗斯的太空旅行者也有类似的紧急情况，美国人毫无疑问也会这样做。
通过对轨道的调查和评估，以及通过改善国际关系来更好地分配粮食，只有两个例子说明太空计划对地球上的生命有多么深远的影响。我想引用另外两个例子:刺激技术发展，以及产生科学知识。
对于高精确度和极端可靠性的要求，在工程的历史上是完全没有先例的。满足这些苛刻要求的系统的发展为我们提供了一种独特的机会来寻找新的材料和方法，发明更好的技术系统，改进制造程序，延长仪器的寿命，甚至发现新的自然规律。
所有这些新获得的技术知识也可用于应用于地球的技术。每年约有一千的技术创新产生的太空计划找到他们的方式到我们的地球技术，它们会导致更好的厨房用具和农场设备，更好的缝纫机和收音机、更好的船只和飞机，更好的天气预报和风暴警报，更好的沟通，更好的医疗器械,更好的用具和日常生活的工具。你可能会问，为什么我们必须首先为我们的月球旅行宇航员建立一个生命支持系统，然后我们才能为心脏病人建立一个远程读取传感器系统。
答案很简单：重大技术问题的解决方案经常取得进展而不是一个直接的方法，但首先设置一个高的目标挑战提供了强大动力，创新工作。火灾的想象力和热刺人花费他们尽了最大努力，充当催化剂包括链的其他反应。
毫无疑问的太空飞行就是扮演这个角色。前往火星的航行肯定不会是饥饿者的直接食物来源。然而它将带来如此多的新技术和能力，从这个项目中分离出来的价值将是其实现成本的许多倍。
除了对新技术的需要外，如果我们希望改善地球上人类生命的条件，还需要在科学领域有新的基础知识。我们需要更多的物理和化学知识，在生物学和生理学方面，尤其在医学上，以应对威胁人类生命的所有问题:饥饿，疾病，食物和水的污染，环境污染。
我们需要更多的年轻男女选择科学作为职业，我们需要更好地支持那些有才能和决心从事卓有成效的研究工作的科学家。必须提供具有挑战性的研究目标，并且必须提供足够的研究项目支持。再次，太空计划的美妙机会参与真正的研究卫星和行星、物理学和天文学、生物学和医学的几乎是一个理想的催化剂导致科学工作的动机之间的反应,自然机会观察令人兴奋的现象，材料需要开展研究工作的支持。
在所有的活动指导，控制由美国政府资助，太空计划无疑是最明显和最讨论活动，虽然它只消耗国家预算总额的1.6%和千分之三的国民生产总值。作为一种促进新技术发展的兴奋剂和催化剂，以及在基础科学方面的研究，它是任何其他活动都无法比拟的。在这方面甚至可以说，太空计划正在接管一个长达三、四千年的功能，这是战争的悲哀特权。
如果国家不与他们的炸弹飞机和火箭竞争，与他们的月球旅行的宇宙飞船竞争，那么人类的苦难是可以避免的。这场比赛充满了辉煌胜利的希望，但它却没有留给被征服的命运，除了复仇和新的战争。
虽然我们的太空计划似乎把我们带离地球，向月球、太阳、行星和恒星发出去，但我相信这些天体不会像我们的地球那样受到太空科学家的关注和研究。它将成为一个更好的地球，不仅因为我们将用于改善生活的所有新技术和科学知识，而且还因为我们正在发展对我们的地球、生命和人类的更深的认识。
我附上这封信的照片显示了我们的地球，就像阿波罗8号在1968年圣诞节环绕月球时所看到的那样。到目前为止，太空计划的许多精彩成果中，这幅图可能是最重要的。它打开了我们的眼睛，我们的地球是一个美丽的、最珍贵的岛屿，在一个无限的虚空中，没有其他地方可以让我们生活，但我们的星球表面的薄薄层，被空间的荒凉虚无所环绕。以前从未有过如此多的人认识到我们的地球是多么的有限，以及它的生态平衡是多么的危险。自从这幅画首次出版以来，人们对我们时代所面临的严峻问题的呼声越来越高：污染、饥饿、贫困、城市生活、粮食生产、水资源控制、人口过剩。我们开始看到巨大的任务在等待我们，而年轻的太空时代让我们第一次看到了自己的星球，这当然不是偶然的。
幸运的是，太空时代不仅能让我们看到我们自己的一面镜子，它还能给我们提供技术、挑战、动力，甚至还能让我们自信地攻击这些任务。我相信，我们在太空计划中学到的东西，完全支持艾伯特·施韦策尔所说的话:“我在关注未来，但怀着美好的希望。”
我最好的祝福将永远与你同在，与你的孩子同在。
人类肉眼看到的第一个景象是在月球的边缘上升起的。这也许是美国国家航空航天局在第一次登月前的教育/公众宣传中最伟大的时刻，这张照片是斯图赫林格用上述信件寄给了她的妹妹Jucunda。图片版权：NASA / Apollo 8
这是一个完全不同的故事。在现代社会，我们常常寻找即时的满足，短期的回报或回报，并立即改善。但科学并非总是如此。在最初提出这个想法后，核能并没有被利用几十年;希格斯玻色子只有在超过40年的时间里才被发现，并投入了数十亿美元的搜索引力波直到一个世纪之前才被发现，从爱因斯坦的理论到LIGO的发现。然而这些成就，以及其他无数的成就，都帮助了现代世界，数十亿人的生活质量比以往任何时候都高。
卡西尼号于1997年10月15日发射。这一壮观的条纹是在卡纳维拉尔角空军基地上拍摄的，前景中有一艘固体火箭助推器。尽管不是立即我们从探索宇宙中得到的教训常常转化为地球上生命质量的改善。图片版权：NASA
我认为世界上的每个人都将分享施图林格的愿景，以及投资于地球长期繁荣的同样承诺。施图林格是美国第一颗人造卫星“探索者1号”的驱动力量，该卫星是在人造地球卫星发射后的几个月发射升空的。人造地球卫星早在1958年就梦想着载人火星任务，并主张在他的一生中增加对科学和探索的投资。他在94岁的时候去世了，在2008年作为最后幸存的一名运营成员之一。
导弹专家Wernher von Braun(C)和导弹专家Ernst Stuhlinger博士(L)检查了一枚火箭模型。图片版权：Walter Sanders / Time Life Pictures
至于Mary Jucunda修女呢？在收到斯图林格的信和照片后，她回信写道：
谢谢你，从现在开始，我坚定地相信太空计划的深远意义。也许我们都愿意考虑那些不直接、直接影响我们的事物的价值，当我们考虑什么是对的，什么是错的时，考虑到所有人类的利益。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
作者：Ethan Siegel（天体物理学家）
来自：Forbes science
编译：光量子
审校：博科园
