做科学研究，首先学到的是要找到问题的“解”——solution。对物理学家，可以具体化：数学物理方程的“解”（严格的、近似的、或者数值的）。数学上，我们常常需要证明这个解的存在性和唯一性，但是物理上我们极少这么做，因为只要是描述实际问题的数学物理方程，“解”一定是存在的、且唯一的。

但对于“大科学”来说，这个solution的意思就被“延拓”了：可以是“解决办法”、或者“解决方案”。而这个解决办法或者解决方案常常不是唯一的。而是最佳的、或者“最优的”。一般情况下，是在一定约束条件下最合适的。

或者说：做“小科学”（就是大家常说的“small science”），需要严密性、逻辑性；做“大科学”（即我们常说的“big science”），则需要有点哲学思维，懂点辩证法。这是笔者这些年做磁约束聚变研究体会到的。

以前说过：上世纪50年代到80年代，我们主要做的是发现不稳定性、抑制不稳定性。因为当时的任务是提高参数、延长放电时间。只有把不稳定性都抑制住了，等离子体存在的时间才能足够长、等离子体参数才足够高 —— 以期达到聚变要求的Lawson判据。

但是真把大部分不稳定性都抑制住了，人们才发现：等离子体中总是存在着自由能的，特别是在外部加热的条件下，其自由能是在不断增长的；如果没有合适的释放渠道，自由能积攒太多、达到一定阈值，就会来一次“总爆发”——发生等离子体大破裂（major disruption），整个等离子体约束瞬间崩塌！等离子体本身不复存在！

所以，要达到稳态（至少达到长脉冲运行），单位时间里等离子体释放的自由能必须与等离子体中新注入和新产生的自由能相当！所以我们不能抑制不稳定性，而是要控制不稳定性。或者说：要达到稳态，就不能完全“稳定”—— 要稳、就不能全稳 —— 听着好像很矛盾，但充满了辩证法。因为需要留下一些不稳定性来释放自由能！

但是就这么简单的事情，我们学了将近30年。

还在继续学习：

我们知道等离子体中有两种磁流体不稳定模式：电流驱动的扭曲模（kink modes）和压强驱动的交换模（interchange modes）。最不稳定的长波（低模数）扭曲模稳定住了，就可以看到中等模数的剥离模（peeling modes）；最不稳定的长波（低模数）交换模稳定住了，就可以看到高模数的气球模（ballooning modes）。近20年困扰磁约束聚变研究的边缘局域模（edge localized modes, ELMs），物理本质就是peeling-ballooning modes。

因为ELM对偏滤器靶板的破坏性，我们希望减弱它。一个方案就是把冲击性强的、爆发性的type-I ELM变成非常弱的、几乎没有什么破坏性的grassy ELM。中科院等离子体所的同行们在这方面做了很出色的工作。但笔者要说的是，深入的研究发现：对应这种grassy ELM的物理不稳定模式，是 infernal modes 和/或 kink-peeling modes。什么是 infernal modes？有人翻译成“恶模”——听起来很像“恶魔”吧？确实就是最不稳定的、具有大规模破坏性的一种交换模。kink-peeling呢？自然是有kink特性的、最不稳定的一种剥离模了。

产生温和的grassy ELM的，居然是比产生极具爆发性和破坏性的 type-I ELM 的 peeling-ballooning 更加不稳定、更加“可恶”的infernal 和kink-peeling！矛盾吧？不矛盾，这里也充满了辩证法！

与保持一定的不稳定性来释放自由能、预防爆发性的大破裂一样，要防止爆发性的ELM不稳定性，就需要把等离子体边缘变得更不稳定——在自由能积累的足够高以至于会引发爆发性ELM之前，就用更不稳定的infernal mode或者kink-peeeling mode把边缘约束破坏掉，让ELM在很低的水平下发生，变成非常“温和”的grassy ELM，从而降低下游对偏滤器靶板的冲击！

中国哲学有句名言：相反相成。

妙哉！