Big Science

Japanese: 巨大科学 - きょだいかがく

It refers to scientific research carried out as a national policy, such as atomic and space development, under large-scale organization and management, with many human resources and large amounts of money. "Giant science" is a translation of "big science" and is sometimes used in the same sense as "science in large scale," and the definition is not necessarily fixed. However, it is better to distinguish between "giant science" and "large-scale science," or between "giantization" and "large-scale" of science. One aspect of science has come to be characterized as big science because scientific research has become larger in scale, but that is not the only reason. After World War II, competition between nations in the political, economic, and military fields intensified, and research in specific fields considered to be nationally important came to be promoted by government funds in a policy and organizational manner. Therefore, when modern science is characterized as big science, it includes the intention to succinctly express the fact that scientific research has become larger in scale, and the intention to criticize science for becoming a tool for national competition.

[Yuji Jido]

Large scale

Looking at science as a whole, it has grown so rapidly that the number of scientists and the amount of scientific publications have doubled in a relatively short period of time. According to the research of Derek John de Solla Price (1922-1983), the long-term historical trend is for the number of scientists and the amount of scientific publications to double every 10 to 15 years. This rapid growth in science has resulted in increasing benefits to society, and has had a variety of social effects that cannot be ignored in how research results are used and in the allocation of materials and expenses. Moreover, as the scale of scientific research as a whole expands, the scale of individual research is also expanding. As scientific research progresses, mutual connections become more abundant, and more scientists begin to work together with each other. As a result, the scale of research inevitably becomes larger. However, the direct cause of the expansion of scale that has come to be particularly noted is the increasing performance of research equipment and devices, which requires more manpower and costs to develop, manufacture, maintain and operate them. In other words, the research methods are becoming larger.

Typical fields where research is becoming larger include high energy physics and radio astronomy. High energy physics is a research field that conducts experimental research on the elementary particles that make up atomic nuclei, but in order to study the structure of elementary particles, particle accelerators are required to collide high energy particles. Since the first accelerator, the cyclotron, was invented in 1930, the accelerators have been improving in performance at a rate of 10 times the energy used to accelerate particles every 5 to 6 years. The largest accelerators currently in operation are located at the Fermi National Accelerator Laboratory in the United States and the European Organization for Nuclear Research (CERN), and the CERN accelerator has a circumference of about 27 kilometers. A huge budget is required to build and maintain such a huge accelerator, and CERN is maintained through joint funding from 20 European countries. In Japan, the High Energy Physics Laboratory (reorganized as the High Energy Accelerator Research Organization in 1997) was established in Tsukuba Science City in 1971 as a joint research institute for this field.

In the field of astronomy, after the race to increase the aperture of optical telescopes, the size of observation equipment has continued to grow without limit, with the current use of radio telescopes, artificial satellites, and interplanetary rockets.

As research requires large-scale and expensive equipment and devices, collaboration is encouraged to share the research means, and research becomes more planned and organized to use the research means more efficiently. For example, CERN is a large organization with about 2,000 engineers and technical staff working to support research.

[Yuji Jido]

Policy formulation

Research using these large-scale research methods cannot be carried out without the investment of national funds. As a result, the allocation of limited funds is starting to have a direct impact on the rise and fall of individual research fields. For this reason, determining how much national funds to invest in which fields, and evaluating the significance of the investment, the results of research, and its social impact before and after the fact have become important issues in national policy. In the United States, such discussions have been active since the 1950s, and after the so-called Sputnik Shock caused by the launch of the first artificial satellite by the Soviet Union, the space development budget increased rapidly, and Congress began to introduce technology assessment methods to measure the costs and benefits of space development and to determine policy evaluations. However, the criteria by which the results of scientific research and its social impact should be evaluated are a matter of what value judgments society makes about science, and are issues that require further consideration in the future.

The expansion of scientific research is inevitable in the process of scientific development, and as a result, government policy control of scientific research is also an inevitable process. However, the initiation and full-scale development of science policy was not simply due to the expansion of science and the increase in costs. The direct motivation for the full-scale development of science policy was military research during World War II. Furthermore, after the war, under the so-called "Cold War" system between the United States and the Soviet Union, the competition to develop military technology and related industrial technology intensified. As it became clear that this technology played an important role in the political, economic, and military competition between countries, developed countries and industries came together to adopt policies to expand and strengthen their research systems. Nuclear power development and space development are the most representative fields.

The Manhattan Project, which was carried out by the United States to develop an atomic bomb during World War II, is a historical prototype for the giant expansion of science after the war. After the war, the development of nuclear weapons was carried out in conjunction with the development of nuclear warheads, missiles for delivery, computers for communication and control, and electronics, and advanced countries established national systems to win the international technological development race. The Atomic Energy Commission and the National Aeronautics and Space Administration (NASA) in the United States were established in this process.

In Japan, the creation of such a system began with the enactment of the Atomic Energy Basic Law in 1955, and research and development institutes such as the Japan Atomic Energy Research Institute and the Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corporation (Donen) were established with the Atomic Energy Commission at its core. According to documents from 1976, approximately 75% of the nuclear budget was concentrated in these two research and development institutes. Donen was dissolved in September 1998, and its operations were taken over by the Nuclear Fuel Cycle Development Corporation, which was established in October of the same year. In October 2005, the Japan Atomic Energy Research Institute and the Nuclear Fuel Cycle Development Corporation were merged to form the Japan Atomic Energy Agency. An important characteristic of big science is that it attempts to regulate the direction of research and development through policy by centralizing research funds and research methods. Assessing this characteristic requires careful consideration as a matter of evaluating modern science.

[Yuji Jido]

The impact of big science

The American physicist Alvin Martin Weinberg (1915-2006) is thought to have been the first to use the term "big science." In his 1961 article in the journal Science , he wrote "The Impact of Big Science on the United States," warning of the harm that big science brings to science and scientists. One of these is the growing tendency to vulgarize science. Big science cannot be established without the investment of huge national budgets, so in order for it to exist, it requires at least a situation in which the majority of the public does not oppose it (if not actively support it). For this reason, scientists and politicians who promote big science try to make science the darling of journalism. As a result, this creates a tendency to vulgarize science, which is opposed to the rigorous method of science. It also encourages the tendency to value administrative or financial skills in obtaining funds as the ability of scientists, instead of scientific research ability. They also warn that this trend will extend to universities, threatening them as places of reflection and education.

As science has grown in this way, it has come to influence the way people live, and scientists are now expected to maintain high ethical standards as professionals. The "Charter of Scientists" issued by the World Federation of Scientists in 1948, the "Recommendation Concerning the Status of Scientific Researchers" issued by UNESCO to governments in 1974, and the "Charter of Scientists" issued by the Science Council of Japan in 1980 all aimed to raise social understanding of these issues, promote awareness among scientists, and clarify the responsibilities of governments.

Gerhard Albert Ritter (1929- ), who studied big science in Germany, believed that the reason science is becoming larger in scale is that scientific research is inevitably long-term and that basic research requires huge equipment. For this reason, scientists should not be free to do whatever they want, and it should be emphasized that freedom and autonomy in research come with social responsibility. Ritter also pointed out that the difficulty of big science is that in the early stages of research, it is difficult to predict its social impact, and once it has progressed to a point where it can be predicted, inertia comes into play as the research becomes larger, making it difficult to stop the progress. In relation to this difficulty, Ritter also pointed out that the academic challenge is to evaluate the predictable negative aspects of technological development and to establish an early warning system for them.

[Yuji Jido]

Internationalization

As mentioned above, the expansion of scientific research has been driven by the intensification of competition between nations, centering on the expansion of equipment. It also promoted international cooperation between the two camps during the Cold War until the collapse of the Soviet Union. The collapse of the Cold War system brought a new internationalization to scientific research, promoting the expansion of research.

The internationalization of scientific research on environmental issues has also been seen. Since the publication of the Club of Rome's report "The Limits to Growth" in 1972, the need to treat resource and environmental issues as global issues on a finite earth has come to be understood internationally. There is an increased need for comprehensive and long-term research on changes in the global environment, such as global warming, ozone layer destruction, and deforestation. Research on the harmony between human society and nature or "sustainable development" has been positioned as an important research topic in each country, and collaborative research has been promoted through international cooperation. In this case, too, the scale of individual research and the scale of international network-type research have progressed, and it has been strongly influenced by the new international relations after the Cold War, such as the United Nations Conference on Environment and Development (UNCED, Earth Summit) held in Rio de Janeiro, Brazil in 1992, the World Summit on Sustainable Development (WSSD, Johannesburg Conference) held in Johannesburg, South Africa in 2002, and the Summit of Developed Countries (Summit).

[Yuji Jido]

"Little Science, Big Science: The Science of Science, Scientific Information" by D. Price, translated by Shimao Nagayasu (1970, Sogensha)" ▽ "New Edition Introduction to Natural Science" edited by Kato Kunioki, Jido Yuji, and Yamazaki Masakatsu (1991, Aoki Shoten)" ▽ "How the Atomic Bomb Was Developed" edited by Yamazaki Masakatsu and Hinogawa Shizue, expanded edition (1997, Aoki Shoten)" ▽ "Big Science and the State: The Case of Germany" by Gerhard A. Ritter, translated by Asami Satoshi (1998, Sangensha)" ▽ "Postwar History of Science and Technology" by Nakayama Shigeru (Iwanami Shinsho)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

原子力や宇宙開発のように、大規模な組織と管理のもとで、多くの人材と多額の費用を投入して、国家政策として遂行される科学研究をいう。「巨大科学」はbig scienceの訳語で、「大規模科学」science in large scaleと同じ意味で用いられることもあり、かならずしも定義が確定しているわけではない。しかし、「巨大科学」と「大規模科学」、あるいは科学の「巨大化」と「大規模化」は区別して理解したほうがよい。科学の一面が巨大科学として特徴づけられるようになったのは、科学研究が大規模化したことにもよるが、それだけではない。第二次世界大戦後、政治・経済・軍事面における国家間の競争が激化し、国家的に重要とみなされる特定分野の研究が、国家資金によって政策的・組織的に推進されるようになったことによる。したがって現代科学を巨大科学として特徴づけるとき、そこには、科学研究が大規模化していることを端的に表現しようとする意図と、科学が国家的競争のための手段と化していることに対する批判的意図とを含んでいる。

［慈道裕治］

大規模化

科学を全体としてみると、科学者人口、科学的出版物などの量において、科学は比較的短期間で倍増するような急速な成長を遂げてきている。プライスDerek John de Solla Price（1922―1983）の研究によると、科学者や科学的出版物の量は長期的な歴史的傾向として10年から15年の期間で倍加している。科学の成長がこのように急速であるために、科学の成長につれて社会が受ける利益が増大するとともに、研究の成果の利用の仕方や資材や経費の割当てにおいて、社会的に無視しえないさまざまな影響が生じている。しかも科学研究の規模が全体として拡大するにつれて、個々の研究においてもその規模は拡大しつつある。科学研究の進歩とともに相互の関連が豊富になり、より多くの科学者が相互に連携しながら研究するようになる。その結果、その規模は必然的に大きくなっていく。しかし、とくに規模の拡大が注目されるようになった直接の要因は、研究のための機器・装置が高性能化し、それらを開発し、製造し、維持・運転するのにより多くの人員と費用を要するようになったことにある。すなわち研究手段の大型化である。

　研究が大型化している代表的な分野に高エネルギー物理学や電波天文学などの分野がある。高エネルギー物理学は、原子核を構成している素粒子に関する実験的研究を行う研究分野であるが、素粒子の構造を研究するために、高いエネルギーをもった粒子を衝突させるための粒子加速器を必要とする。この加速器は、1930年に最初の加速器であるサイクロトロンが発明されてから、粒子を加速するエネルギーが約5～6年で10倍化するスピードで高性能化している。現在運転されている最大級の加速器は、アメリカのフェルミ国立加速器研究所やヨーロッパ原子核研究機構（CERN(セルン)）にあって、CERNの加速器は周長が約27キロメートルに及んでいる。こうした巨大な加速器の建設と維持のためには巨額の予算が必要であり、CERNはヨーロッパ20か国の共同出資によって維持されている。日本ではこの分野の研究の共同研究所として1971年（昭和46）筑波(つくば)研究学園都市に高エネルギー物理学研究所（1997年、高エネルギー加速器研究機構に改組）が設立された。

　天文学の分野では、光学的な望遠鏡の口径を大きくする大型化競争ののちに、現在の電波望遠鏡、人工衛星、惑星間ロケットの使用へと観測装置の大型化は際限なく続いている。

　研究のために大規模で高価な機器や装置を必要とするようになると、そうした研究手段を共同で使用するために共同研究が奨励されるようになり、さらに研究手段を効率的に利用するために、研究は計画的で組織的なものになっていく。たとえば、CERNは、研究を支えるために、約2000人のエンジニアや技術系職員が働く大組織を構成している。

［慈道裕治］

政策化

こうした大型化した研究手段による研究は、国家資金の投入なしには成立しない。その結果、限られた資金の配分方法がそのまま個々の研究分野の盛衰を左右する傾向さえ生みだしつつある。そのために国家資金をどれだけ、どの分野に投入するかを確定すること、また投入することの意義や研究の成果ならびに社会的影響を事前にあるいは事後的に評価することが国家政策上の重要な課題として論議されるようになってきている。アメリカではこうした議論は1950年代から盛んに行われるようになり、ソ連の初の人工衛星打上げによるいわゆるスプートニク・ショックののち、宇宙開発予算が急速に増大したため、議会は、宇宙開発の費用・効果を測定し政策的評価を確定するためにテクノロジー・アセスメントの手法を導入するようになってきている。しかし、科学研究の成果やその社会的影響をいかなる基準によって評価するかは、科学に対して社会がどのような価値判断を行うかの問題であり、今後多くの検討を要する課題である。

　科学研究の大型化は科学の発展過程で避けられないことであり、その結果、科学研究に対する政府による政策的管理もまた避けられない過程である。しかし、科学政策が開始され、それが本格化していったのは単に科学が大型化して費用が増大したということだけによるものではない。科学政策の本格的展開の直接の動機は第二次世界大戦における軍事研究にある。さらに、戦後、米ソのいわゆる「冷戦」体制のもとで、軍事技術とそれに関連する産業技術の開発競争が激化し、それが国家間の政治・経済・軍事の各方面における競争にとって重大な位置を占めることが明らかになるにつれて、先進諸国では、国と産業界が一体となって研究体制の拡大・強化の政策をとるようになった。原子力開発と宇宙開発がそのもっとも代表的な分野である。

　第二次世界大戦中の原子爆弾開発のためにアメリカが行った「マンハッタン計画」は、戦後における科学の巨大化の歴史的原型となっている。戦後、核兵器の開発は核弾頭、運搬手段としてのミサイル、通信・制御のためのコンピュータ、エレクトロニクスの技術開発と一体的に進められ、先進諸国は国際的な技術開発競争に勝ち抜くために国家体制を整えていった。アメリカにおける原子力委員会、航空宇宙局（NASA(ナサ)）はそうした経過で設置されている。

　日本では1955年（昭和30）の原子力基本法の制定とともにこうした体制づくりが進められ、原子力委員会を中心として日本原子力研究所、動力炉・核燃料開発事業団（動燃(どうねん)）などの研究・開発機関が設立され、1976年の資料によると、原子力予算の約75％が前記の二つの研究・開発機関に集中的に投入されている。なお、動燃は1998年（平成10）9月に解団し、同年10月発足の核燃料サイクル開発機構がその事業を引き継いだが、2005年10月に日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構が統合し、独立行政法人日本原子力研究開発機構が発足した。研究費と研究手段を集中化することによって研究・開発の方向を政策的に規制しようとするところに巨大科学の重要な特徴がある。その特徴に対する評価は、現代科学の評価の問題として慎重な検討を要する。

［慈道裕治］

巨大科学の影響

big scienceという表現を最初に用いたのは、アメリカの物理学者であるワインバーグAlvin Martin Weinberg（1915―2006）であると考えられている。彼は1961年の科学雑誌『サイエンス』Science誌上で「大規模科学の合衆国への衝撃」について述べ、そのなかで巨大科学が科学と科学者にもたらす弊害について警告している。その一つは、科学を俗流化しようとする傾向が強まることである。巨大科学は巨額の国家予算の投入なしには成立しないから、巨大科学が成り立つためには、少なくとも国民の多数がそれに反対しない状況（積極的支持でないとしても）を必要とする。そのために、巨大科学を推進しようとする科学者や政治家は、科学がジャーナリズムによって寵児(ちょうじ)として扱われるように仕向けようとする。その結果、科学の厳密な方法に反する俗流化を招く傾向を生み出すことになる。また、資金を獲得する行政的あるいは金銭上の手腕が科学研究上の能力にとってかわって科学者の能力として重んじられる傾向を助長する。また、こうした傾向が大学にまで及ぶことによって、思索と教育の場としての大学が脅かされることに対しても警告している。

　このようにして科学が巨大化するにつれて、科学は国民生活のありかたを左右する存在となり、科学者には専門職としての高い倫理性が要求されるようになってきている。1948年に「世界科学者連盟」が出した『科学者憲章』や1974年にユネスコが各国政府に対して出した『科学研究者の地位に関する勧告』、1980年に日本学術会議が出した『科学者憲章』などはこうしたことに関する社会的な理解を高め、科学者の自覚を促し、あるいは政府の責任を明らかにしようとしたものである。

　ドイツにおける巨大科学を研究したリッターGerhard Albert Ritter（1929―　）は、科学が大規模化するのは、科学研究が長期にわたらざるをえないことや基礎研究において巨大装置を必要とするようになっていることに根拠があると考えた。それだけに、科学者は何をしてもよいわけではなくて、研究の自由と自律性には社会的責任が伴っていることを重視すべきとした。さらにリッターは、巨大科学の困難さは、研究の初期の段階ではその社会的影響の予測が困難であり、予測ができる程度に進んだ段階では大規模化に伴う惰性が働き、その進行を止めることが困難になることであると指摘している。この困難さに関連して、リッターは、技術の発展に伴う予測しうるネガティブな面の評価と、それに対する早期警戒システムの確立が学問上の課題となっていることも指摘している。

［慈道裕治］

国際化

科学研究の大規模化は、これまで述べてきたように、装置の大規模化を軸にして、国家間競争の激化によって加速されてきた。それはまたソ連圏の崩壊までは東西冷戦のもとで両陣営内での国際協力を促した。冷戦体制の崩壊は科学研究に新たな国際化をもたらし、研究の大規模化を促進している。

　また、環境問題でも科学研究の国際化がみられる。1972年にローマ・クラブの報告書『成長の限界』が出されて以来、有限な地球のもとで資源問題と環境問題を地球規模の問題として扱うことの必要性が国際的に理解されるようになってきている。地球温暖化やオゾン層の破壊、森林破壊など地球環境の変化を総合的、長期的に研究する必要性が高まった。人類社会と自然との調和あるいは「持続可能な発展」に関する研究が、各国において重要な研究課題として位置づけられるとともに、国際的協力のもとで連携した研究が進められるようになっている。この場合も、個々の研究の大規模化と国際的なネットワーク型の大規模化が進行し、1992年ブラジルのリオ・デ・ジャネイロで開かれた環境と開発に関する国連会議（UNCED、地球サミット）、2002年南アフリカ共和国のヨハネスバーグで開かれた持続可能な開発に関する世界サミット（WSSD、ヨハネスバーグ会議）、および先進国首脳会議（サミット）など、冷戦後の新たな国際関係に強く影響を受けるようになっている。

［慈道裕治］

『D・プライス著、島尾永康訳『リトルサイエンス・ビッグサイエンス　科学の科学・科学の情報』（1970・創元社）』▽『加藤邦興・慈道裕治・山崎正勝編著『新版　自然科学概論』（1991・青木書店）』▽『山崎正勝・日野川静枝編著『原爆はこうして開発された』増補版（1997・青木書店）』▽『ゲアハルト・A・リッター著、浅見聡訳『巨大科学と国家――ドイツの場合』（1998・三元社）』▽『中山茂著『科学技術の戦後史』（岩波新書）』