| |
|
丁肇中的科学之路
|
|
丁肇中的科学之路 “追求客观真理和用实践去检验真理。” ──丁肇中的座右铭
１９７４年，著名美籍华裔物理学家丁肇中，在美国的布鲁克海文国家实验所，进行了一项大胆的、复杂得令人眼花缭乱的实验，他发现了一种人们以前完全没有预料到的粒子──Ｊ粒子。
当时，新闻界有一个误会：以为J粒子就是“丁粒子”，是丁肇中以姓氏来命名的。其实，这纯属巧合。丁肇中的本意是，想用这个粒子来纪念他们在探索电磁流性质方面，花了１０年时间才获得的这项重要新发现。加之物理文献中习惯用Ｊ来表示电磁流，因此，丁肇中便以拉丁字母“J”来命名这个新粒子。
丁肇中的发现，改写了相沿成习数百年的教科书，给亚粒子世界重绘了一幅崭新的图画。
美国发行量很大的《新闻周刊》，为此撰文评介道：“这是基本粒子科学的重大突破，对于近半个世纪以来，物理学家努力寻求解析自然界的基本结构，具有重大的意义和贡献。”
马萨诸塞理工学院院长杰米韦森，为自己学院的科学家做出了如此重大的贡献而感到自豪。他对新闻界评述道：“丁教授的研究，已为人类开拓了宇宙未知的领域，并使基本粒子物理学迈进了一个新的境界。”
１９７５年２月１４日，当时的美国总统福特也发来了贺电：“得知你们发现了新的、寿命更长的重粒子，我深感兴趣。在此，我谨代表美国人民，祝贺你和你的同事致力于此项重大发现的努力和贡献。”
由于发现了J 粒子，许多物理学家便把“J以前”和“J 以后”作为区分历史时代的标志。J粒子发现两年之后，丁肇中便荣获了１９７６年度的诺贝尔科学奖金，那年他仅四十岁。
中国
１９３６年２月２７日，丁肇中出生在美国密执安州安阿伯镇。他的中学时代在台湾度过。他的数学、物理成绩优异，对历史学也很有兴趣。
１９５６年８月底，丁肇中只身一人到美国安阿伯市的密执安大学留学。在大学里，他废寝忘食，埋头书斋，图书馆一实验室一食堂一宿舍，是他生活的轨迹。尽管美国大学里课余生活丰富多彩，却很少看到丁肇中的身影。同学们嘲讽他：塞缪尔（sarnuel是丁肇中的美国名字）真是个怪人，学习顶呱呱，可惜不合群。
在学习上，丁肇中并不满足于几本教科书以及教师指定的参考书，他决心系统地、深入地搞清整个近代物理学的来龙去脉，及时地、广泛地了解近代物理学的最新成就和发展趋势。他饶有兴趣地研究物理学大师们的经典著作，博览物理学期刊。
尽管丁肇中刚去美国时，口袋里只有１００美元，而且举目无亲，英语也不太纯熟，但经三年努力之后，他获得了数学及物理学硕士学位。过了两年之后，他又荣获了物理学博士学位。
这时，丁肇中再次面临人生道路上的重大选择：是继续从事科学研究呢，还是经商、教学？跟丁肇中一块的台湾省美国留学的同学中，有的准备带着文凭回台湾，求个一官半职，也有的打算继承家业做买卖。丁肇中对升官发财没有兴趣，决定留在美国继续从事物理学研究，把自己的命运同方兴未艾的高能物理研究牢牢地拴在一起。
选择
翻开物理学史，我们不难发现：物理学的发展犹如长江、黄河之水，后浪推前浪，滚滚东流。
１７世纪，英国伟大的物理学家牛顿抓住了机械运动最本质的规律，建立了万有引力的理论；１９世纪，麦克斯韦把零散的电磁现象加以归纳提炼，建立了电磁理论。这两种宏观的、长程的相互作用力，易于被人们观测和认识，但人们又发现这两种理论存在着矛盾。１９１５年，爱因斯坦提出的广义相对论和２０世纪３０年代出现的量子力学，弥补了上述两种理论的不足，形成了“量子电动力学”。
随着科学的发展，在微观世界的研究中，又提出了许多新课题：在宇宙线里和高能加速器中，相继发现了一大批“基本粒子”，难以用经典物理学来解释。这些“基本粒子”令人眼花缭乱，难以理出头绪。
在世界各国科学家的共同努力下，人们把原子中的各种粒子分成“轻子”和“强子”两大类。然而“强子”又可以再分割。那么，究竟是什么构成物质的真正“基本粒子”呢？弱相互作用（作用于所有强于、弱子）和强相互作用（仅仅作用于强子）究竟是怎么一回事？这两种相互作用同万有引力以及电磁作用四者之间，又是一种怎样的关系呢？
１９６３年，青年科学家盖尔·曼提出“夸克”论。中国大陆的一些高能物理学家在此时期提出了“层子”学说，内容与“夸克”不谋而合。盖尔·曼设想强子是由上、下、奇３种“夸克”的不同组合构成的。
丁肇中通览了物理学发展史后，看清了自己要走的路。对于他来说，近代物理学就像是一个大旋涡，其中心部分就是实验高能物理学。越接近这个旋涡的中心吸引力就越大，丁肇中就越离不开它。
于是，丁肇中带着这些问题，在瑞士、德国、美国反复做实验，悉心研究。
发现
１９７２年，丁肇中向布鲁克海文国立实验所提出了寻找新粒子的计划。由于这一实验费用多、难度大，所以，他的计划一出台，便受到来自各方面的批评和责难。
“即使丁肇中的实验能够搞起来，也没有什么价值。在丁肇中计划实验能量区域内，新的长寿命的重粒子是根本不存在的，这是一般教科书上的常识。”一位著名的物理学家这样断言。
“丁肇中的实验纯属劳民伤财，在他那个实验能量区域内，即使有什么新的粒子出现，也不过是些宽度很大的粒子。”又一位权威的物理学家给他泼冷水。
翻开科学史，研究一下那些给人类以光明和智慧的盗火者们所经历的磨难，你就不得不承认：对于人才来说，逆境往往如同命运之神特意安排的一段里程那样，苛刻地检验着每个立志有所作为的人，检验着他们成才的勇气、信心和素质。
对于来自各方面的非难，丁肇中毫不示弱。他对那些权威们说：“先生，这不是不懂常识的问题，而是要靠事实来回答的问题。什么叫常识？常识就是不经证明而常常引用的知识。一个人不可不懂常识，但是过分迷信常识的科学家，往往就会错过一些重大发现的机会。”
丁肇中坚信自己的预见，决心向常识挑战。他再三告诉自己的实验组成员：“不要管反对意见是多么不可一世，决不要放弃自己的科学观点，要毫不胆怯地迎接挑战，要始终坚持对我的科学观点的探求。”
事实证明丁肇中的观点是对的。Ｊ粒子的发现，在当时物理学界掀起了轩然大波。这件意料不到的事，使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异：现有的基本粒子理论中出了一个大漏洞，为什么先前没有预料到它的存在呢？此刻，那些曾经嘲讽、攻击过丁肇中的权威们，在事实面前，也只好认输了。
心声
按照惯例，在诺贝尔奖授奖仪式上，获奖者要用本国语言发表演讲。丁肇中是美籍华裔，因此，在授奖典礼上，他必须用美国语言──英语发表演讲，以前的美籍华裔诺贝尔奖获得者都无法打破这一贯例。
但丁肇中认为自己是中国人的后代，只不过是在美国的土地上出生而已。他决心实现自己的愿望：让中华之声响彻诺日尔奖授奖大厅。
于是，他向瑞典皇家科学院请求：在授奖仪式的即席演讲中，先用中文讲，后用英文复述。
当时的美国政府得知此事后，曾竭力阻挠。但丁肇中坚持己见的性格促使他去据理力争，终于获准。
１９７６年１２月１０日下午４时许，在瑞典首都斯德哥尔摩音乐厅内，丁肇中跟其他诺贝尔奖获得者一道，在受奖席上就座。他抬眼望去，只见主席台前，大厅两侧都摆满了鲜花，好像绚丽的彩霞落到了人间；能容纳２０００余名观众的大厅内，坐满了外国来宾、瑞典社会名流；大厅门口，挤满了头戴白幅、手持彩旗的大学生组成的欢迎队伍。
军乐队奏起了瑞典王室音乐，典礼开始了。
诺贝尔奖基金会主席简要地介绍了丁肇中的贡献后，在庄重、悦耳的王室音乐中，丁肇中精神抖擞地走到讲台中央扩音器前，用流利的汉语讲道：
国王、王后陛下、皇族们，各位朋友：
得到诺贝尔奖，是一个科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的，因此，想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。
中国有句古话“劳心者治人，劳力者治于人”，这种落后的思想，对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。
事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。
我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。
大厅里回荡着丁肇中那浑厚的声音，他是在用汉语作激动人心的演讲。自诺贝尔奖１９０１年问世以来，在５００多位获奖人中，继李政道后又一个用中国人民的主要语言──汉语在这里发表演讲。台下２０００多位来宾，并没有因为听不懂汉语而不满，恰恰相反，大家都在全神贯注地听着，而且对这位杰出的中年物理学家更增加了敬佩之情。
此刻，坐在主席台上的一位白发苍苍的中国老人，禁不住热泪盈眶，他就是丁肇中的父亲了观海。他是专程从台湾赶来瑞典参加儿子受奖仪式的中国老工程学者。
丁肇中在诺贝尔奖颁奖仪式上，如愿以偿地抒发了作为中华民族后代的自豪感。此情此景，令当时的每一个中国人激情澎湃，永生难忘。
这短短２００来字的讲演，令人耳目一新，却又言简意赅：它既包含了丁肇中二三十年来对人生、对科学的真知灼见，又包含了他对中华民族、祖国母亲的赤子深情。无怪乎丁肇中话音刚落，全场便响起了雷鸣般的掌声。
奋斗
２００多年前，物理学的伟大鼻祖牛顿说过：“我不知道后人怎样看我，但在我看来，我只是像一个在沙滩上玩耍的男孩，一会儿找到颗特别光滑的卵石，一会儿发现一只异常美丽的蚌壳，就这样使自己玩乐消遣；而与此同时，在我眼前的真理的汪洋大海，我尚未认识，尚未发现。”
那还是在诺贝尔奖授奖会的当天晚上，在欢声笑语、灯光辉煌的瑞典首都斯德哥尔摩都会大厅内，在人们频频举杯和祝贺声中，丁肇中谦逊地说：“Ｊ粒子也不过是真理大海海滩边一颗光滑的卵石罢了。”他在接受大众的欢呼之际，更体验到了牛顿这段名言的真谛。
是的，Ｊ粒子把丁肇中带上了荣誉的顶峰，但并不意味着他已经到了科学事业的至高点。世上还有众多奥秘有待于人们去揭示，还有无数的真理有待于人们去认识，丁肇中认识到自己任重而道远，一个又一个的科学堡垒等待自己去攻克。
近年来，丁肇中率领实验小组，在德国汉堡的电子同步加速器中心的佩特拉正负电子对撞机上做实验，寻找把“夸克”结合在一起的物质──胶子存在的证据；在瑞士日内瓦“莱普”正负电子对撞机上作实验，寻找第六个“夸克”──“顶夸克”（七）、中间玻色子等新粒子。他还要寻找自然界的４种力（万有引力、电磁力、弱力和强力）之间存在联系的实验证据。他为自己确定了艰巨的道路，并将坚定地走下去。
乡情
身在大洋彼岸的丁肇中，心中却常惦记中国的亲友和故乡。
１９７７年８月，十年动乱结束了，中国各条战线都在拨乱反正。我国有关部门准备大力发展高能物理，而这又急需一批实验人才。为此，中国科学院高能物理研究所邀请丁肇中来华访问。接到来自祖国的邀请，丁肇中立即放下手中紧张的科研工作，启程回国，去为父母之邦的振兴贡献一份力量。
丁教授与中国科学院院长方毅、副院长吴有训进行了会谈，具体讨论了中国科学技术的发展问题，决定实现中美科学技术史上的首次大规模合作──由中国科学院选派最有培养前途的青年物理学家参加丁肇中领导的高能物理研究工作。会谈的结果，使丁教授十分兴奋，他激动地说：“我这次来中国参观，看到大家很有干劲，都想把科学技术搞上去。我相信，中国这么大，人口这么多，搞科研的历史这么久，一定会出人才，会很快赶上世界科学先进水平的。”
５个月之后，２７位平均年龄不到四十岁的中国年轻的物理学工作者，远涉重洋，来到了位于德国汉堡的电子同步加速器研究中心，参加丁肇中教授领导的马克一杰实验小组的科研工作。
这２７位中国物理学工作者，大多是从低能物理转过来的“新兵”，对高能物理的实验尚未入门，英语又未过关，可以说，一切都还得从头学起。而且，他们对实验室的紧张工作又不适应：每天要做十几个钟头的实验，既没有午休，又无周日。因为丁肇中领导的这个实验小组，比起其它实验小组要晚一年多时间才开始，因此要求全组人员要在不到１０个月的时间内完成两年工作量。
丁教授了解到中国物理学工作者的困难后，立即采取了一系列措施：起初，将中国科学家跟外国科学家混编在一起，以便于中国同事更好地学技术、学外语，经过一段时间之后，再把中国同事抽出来单独分配任务，在真刀真枪的实干中培养他们独立工作的能力。
丁教授现身说法，以自己发现Ｊ粒子的过程来教育大家：“我做了１０年矢量介子实验，才从上百亿个各种各样的粒子中找到了一个J粒子。这就好像在北方地区下了一场倾盆大雨，我从无数雨点中辨认出一个带颜色的雨点那样困难，不能允许有丝毫的松懈和马虎。”
在丁教授的具体指导下，中国物理学工作者牢记祖国的嘱托，面对困难，毫不气馁，更不退缩，咬紧牙关，迎着困难上。为了尽快掌握计算机程序的设计方法，他们甚至连赶路、吃饭时也在思考琢磨问题。夜深人静，外国科学家早已进入了梦乡，而同样紧张工作了一天的中国物理学工作者，拖着疲惫的身体，还在一遍遍地演算、练习着。
功夫不负有心人。多少个不眠之夜过去了，中国科学工作者硬是凭着为科学献身的精神，用不到半年的时间，就基本上闯过了“语言关”；用两三个月的时间，就会操作每秒钟运转几百万次的大型计算机，能独立工作了。
在中外物理学工作者的共同努力下，丁肇中领导的实验小组，第一批数据就得到了４４６个强子事例，这一实验结果比其他组几乎多了一倍。
１９７９年９月，丁肇中来华进行科学讲学和学术交流，在与我国著名科学家钱三强会谈时，丁教授对中国选派的青年物理工作者的工作给予了很高的评价：“我个人的印象是，中国物理学工作者是勤奋的，富有创造力的，他们在实验的各个方面都作出了重要贡献。要是没有中国物理学工作者的努力，我们的工作不可能做得像现在这样好。”
这２７名中国年轻物理学工作者回国后，已成为我国高能物理研究领域的骨干、带头人。而且，在丁教授的具体指导下，一座大型的高能加速器──正负电子对撞机在北京西北郊建成了。这座由邓小平同志题名奠基的“中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机国家实验室”，正在为我国科学研究和经济建设服务。
１９８２年农历大年初一晚上，丁肇中夫妇应邀来到纽约市银宫酒楼，跟旅美华侨、美籍华人一道欢度中国人的传统节日──春节。会上，华人协会代表给丁肇中颁发了“最杰出人物”奖状，以表彰他杰出的科技成果荣获了诺贝尔奖，为中国人争得了最高荣誉。
在颁奖会上，丁肇中激动地说道：“这不仅是给我个人的荣誉，也是对科学探索和发现精神的奖励，这种精神鼓舞我努力去认识物质世界，发现大自然的奥秘。”
２月１５日，北京。中国党和政府领导人在中南海接见了他。颐年堂里，中国领导人感谢丁肇中为发展中国的科学事业做出的贡献，希望中外科学家团结协作，广泛开展国际性的科技交流，共同为造福人类作出贡献。
丁教授表示：“我很乐意为中国的科学现代化贡献我的一份力量。我热切希望中国年轻一代能迅速成长，能出现一批真正的‘科学巨人’”。
１９８２年春节过后，丁肇中来到中国合肥，愉快地接受了中国科学技术大学名誉教授的聘书。随后兴致勃勃地与该校的少年大学生们进行了交谈，以启发他们的思路，开阔他们的视野。他说：
“我一生所学的可以归纳为：准确选择自己感兴趣的一个学科，透彻地理解它，摒弃一般流行见解，坚持自己的科学观点。对自己的成就要有所怀疑，十分仔细地去进行验证自己的工作。比如，当我们实验小组发现了新的重粒子（ J 粒子）之后，我要求实验小组成员对外界绝对保密，必须再次核实这个实验，一定要做到万无一失。越是重大的发现，越是要慎重、周密。于是，我们用了两套截然不同的方法来检验新粒子，两组人员，两种步骤，两组数据……终于得到完全相同的结论后，我才对新闻界发布消息。我认为：只要你肯干，肯自强，一个普通人也可以有伟大的成就。”
丁肇中教授还回答了少年大学生关于“治学方法”的提问。他说：“一般中国学生在美国大学里，考试成绩很好，可是出了校门去做研究题目，并不是特别超越于其它国家的学生。我想，造成这样后果的主要原因就是中国学生喜欢背书，喜欢死记。须知从事科研工作以后，背书和死记就没有用了。我认为，一个中学生如果对自然科学有兴趣，就应该彻底了解书本上、课题上所说的东西与课外自然现象之间有什么联系，而不要完全背书，死记公式，须知死记公式、完全背书是没有多大用处的。”
丁教授又来到科大教师中间，与他们进行了座谈。他说：“有些教授喜欢把研究生留上七八年，我认为这样做不好。因为一个学生从任何一个人那里学到的东西都很有限。所以，我让学生在我这里学习两年就毕业，两年时间已足够了。况且学无止境，学生毕业之后难道就不需要继续学习了吗？”
在与科研人员座谈时，丁教授深有体会地说：“作为一个科学家，最重要的是不断探寻教科书之外的事，对该学科有更深入一层的理解，有能力去独立思考各种物理现象的本质，面对占压倒优势的反对意见，要毫不胆怯地迎接挑战。”
近年来，丁肇中更是热心于祖国高能物理人才的培养，经常回中国讲学，并选拔国内的优秀人员到他的实验组工作。他还被聘为中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。
境界
丁教授是一位非常珍惜时间的人。以前，由于他在麻省理工学院、德国汉堡、瑞士日内瓦都有实验室，而家在美国，他几乎每两星期就要飞越一次大西洋。为了便于适应时差，他每天清晨５点多钟便起床，深夜才就寝。每天的日程都排得很满。正因为如此，他的孩子们抱怨老是见不到爸爸。近年来他转移到日内瓦附近工作。为了不与家人太疏远，已举家搬到瑞士。但这已太迟了。因为小孩都已长大，有自己的事业和学业。爸爸想见他们反而又见不着了。
他对工作历来一丝不苟，从不马马虎虎。他非常讨厌懒散拖拉的作风。在他身边工作，稍有松懈，就会遭到他严肃的批评。有些人开始对此不大习惯，但过了一段时间之后，绝大多数人都为此而高兴，因为这种战斗作风是科学工作者取得成绩的基本条件之一，更何况他对自己也是同样严格要求的。他常常因工作忙而不能回家。他多少次想去访问祖籍山东省日照市，可是因为工作的需要，一推再推，迄今未能如愿。
丁教授知识渊博而又精力充沛。他每天要埋头在实验室里十几个小时，但精细而又枯燥的实验并没有弄皱他的面庞，染白他的头发。他说：“我完全靠工作来激发充沛的精力，工作就是我的兴趣，兴趣使我不会疲倦。”他成为著名科学家，仍谦虚好学，不耻下问，这是十分难得的。
他对生活非常热爱。有一次，当记者问他时，他笑嘻嘻地说：“我不是没有嗜好，我最爱吃中国的美食。在欧美常有中国食品，但我从没有吃过像香港和国内那么好的。”
在瑞士日内瓦高能物理加速器那庞大的装置中，丁肇中要模拟地天初开时的一刹那：宇宙爆炸、星际间布满炽热星尘，他要研究此刻的地质结构变化和物质间的相互作用。这一实验的费用由１３个国家联合负担。光在这个研究小组里，就有４００多位优秀的高能物理学家，还有１０００多位工程技术人员。丁肇中要在理想的环境中，将约十亿伏特的电子输入粒子加速器，再和同样高压的反电子对撞。电光石火在一亿分之一秒内撞击，足以产生惊天动地的变化，发出的高温相当于太阳表面温度的几百亿倍，完全是宇宙开始的条件。预料这一实验结果公布后，将是粒子物理学上的又一惊人发现。 
来源：中国哲士网
中小学语文教学 应有格物致知精神,丁肇中教案，教学设计 参考资料，课文
作品丁肇中的科学之路原文赏析
|
| 上一篇文章： 与丁肇中先生谈天 |
| 下一篇文章： 丁肇中的故事 |
| |
|
|
