关于一个叫丁的名人
6月16日中午,时针已经过了12: 30,但参加2006年科协年会的6000多名代表依然兴致勃勃地坐在人民大会堂,听著名物理学家、诺奖获得者丁肇中教授作“我所经历的实验物理”的讲座。
席间,一位听众收到朋友发来的短信:你能听懂大科学家说的话吗?
众所周知,丁教授在高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、伽玛辐射与物质的相互作用等方面的研究是世界上最前沿的科学研究。以现有的知识,普通人真的很难理解或者想象他心目中的精彩世界。
然而,幽默风趣的丁肇中教授通过他的五个实验让所有的观众都明白了他报告的核心内容——一个科学家最重要的品质是什么。
不要盲目追随专家的结论。
丁肇中介绍了他的第一个实验,是测量电子的半径。
从65438年到0948年,根据量子电动力学和费曼、施温格、浅长一郎提出的理论,电子是没有体积的。这个理论被当时所有的实验所证明,所以他们获得了诺贝尔奖。
但在1964年,哈佛大学和康奈尔大学的著名教授和从事这类实验多年的专家做了两个不同的实验,得到了截然相反的结果——量子电动力学是错误的,电子是有体积的。这一结果得到了物理学界的认可和重视。
因为这是一个关于物理学基本概念的实验,丁肇中决定用不同的方法来测量电子的半径。当时他刚拿到博士学位,没有什么经验。没有人相信他能做这样的实验,也没有人支持他。
1965年,他决定放弃在美国大学的前途,去德国新建的加速器,用不同的方式重做实验。8个月后,他的实验证明量子电动力学是正确的。电子没有体积,半径小于10-14 cm。
从这个实验开始,到后来40年新粒子的发现,他最重要的经验就是不要盲从专家的结论,要对自己有信心,做自己认为对的事情,不要害怕困难,不要因为大多数人的反对而改变。
不应强调理论而忽视实验。
丁肇中的大脑思维一直活跃在探索自然科学的奥秘上,他经常对身边的一些社会现象有独到的发现。
他看到来自一些发展中国家的年轻学生,比如印度和中国,他们成绩很好,更喜欢理论研究,尽可能避免做实验工作。
为什么会这样?他分析,问题可能更多在观念上。中国有句古话:努力的人治理别人,努力的人治理别人。丁肇中认为这种落后的思想对发展中国家的青年非常有害。
他讲述了自己思想转变的故事:
“我上学的时候,成绩应该说是比较好的,也喜欢做理论。我的导师是世界著名的物理学家。和他共事一个月后,他请我去他办公室喝茶。他告诉我,如果让他活一辈子,他会选择做一名实验物理学家,而不是理论物理学家。
“我觉得很奇怪。他告诉我,‘做一个普通的实验物理学家有用,做一个普通的理论物理学家用处有限。上个世纪真正对物理学有贡献的理论物理学家很少。"
“听了这个意见,我沉思了片刻。五分钟后,我对教授说:‘再见,我不和你一起工作了!’"。
后来,丁肇中外出工作或演讲时,总是说:“我学的是实验物理。”
在这次科技年会上,丁肇中想强调实验工作对年轻人的重要性。他说实验是自然科学的基础,没有实验证明的理论是没有意义的。当实验推翻了理论,就有可能产生新的理论。理论不可能推翻实验。
能够和别人竞争。
1998科技日报刊登了一条重要新闻:阿尔法磁谱仪首次正常运行。
消息称,1998年6月2日,搭载中国制造的巨大永磁体的阿尔法磁谱仪在美国“发现”号航天飞机上首次发射升空。磁谱仪将被安装在未来的国际空间站上,用于探测宇宙中的反物质粒子。在这个实验中,磁谱仪运行正常。
在过去的40年里,天文学和宇宙学的突破性发展仍然源于对光和无线电波的探测。到目前为止,还没有精确的磁谱仪观测到太空中的带电粒子,主要是因为超导磁体无法送入太空。
由丁肇中教授主持的国际空间站AMS实验,是美国、中国(台湾省)、俄国、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等国首次在太空领域合作,有来自全球56所大学和研究机构的600名科学家参与。这是国际空间站上唯一的大型科学实验,也是第一个送入太空的磁谱仪。它的目标是找到反物质、暗物质和宇宙射线的来源。
许多美国科学家预测实验不会成功。结果实验在航天飞机上组装,飞行10天后着陆。的确,在外层空间发现了许多未知的和不可想象的现象。比如在赤道附近,正电子的数量是电子的4倍。
1998的实验结果证明,丁肇中的思想和整个设计原理是成功的。之后,他把所有的时间和精力都投入到制造AMS02上。新的阿尔法磁谱仪预计将于2008年被送往国际空间站,现在这台实验仪器已经被运往日内瓦进行组装。
人们可能会问,AMS实验能发现什么?找到了会怎么样?找不到怎么办?
丁肇中的回答是,这个实验可以说代表了人类的一个进步,因为在此之前,从来没有人能够把一块磁铁放在天空中寻找物质。专家的意见是,实际发现就是打破已知知识,让科学向前发展。
自然科学研究是有竞争力的,只有第一,没有第二。
丁肇中强调,科技工作者最重要的素质是能与人竞争,能站在人前,诚实。因为你不诚实,迟早会被别人发现,因为科学的东西和时空无关。你今天能做到,明天别人在不同的地方肯定会用不同的方式去做。如果你不诚实,迟早会被别人发现。
好奇心是最根本的动机
有记者问,技术改造会带来很大的经济效益,尤其是短时间内,对很多人来说是一种诱惑。你觉得做基础研究有必要耐得住寂寞吗?
丁肇中笑着摇摇头。“我不觉得孤独。如果我孤独,我就不做了。”
同时,他认为这是一个非常重要的问题。为什么国家不直接把钱给穷人,却花这么多钱搞尖端科研?有什么意义?
他举例说,100年前,所谓的前沿科学就是电子和X射线的发现。当时大家都觉得没用。直到30年后,他们才逐渐了解到它们可以用于医学和通讯。现在人类的生活离不开电子和X射线。在20世纪20年代,最前沿的科学是原子物理学和量子力学。当时大家都觉得是最前沿的科学,基本没用。现在用在激光、超导、手机、互联网上,这些都是当时的基本原理。到了1940年代,最先进的科学是核物理,现在用于能源和激光。
“科学改变了整个人类的生活,我猜这也是很多国家支持它的主要原因。但这不是我的理由。我做这些事情的主要原因是好奇,想知道我们是怎么走过来的。这是我科研最根本的动力。”
一个新现象从发现到市场化大概需要20到40年,这对于政治家和实业家来说往往太长了。但研究工作不会一帆风顺,深入未知领域很难做出预测。错误是成功不可或缺的一部分。所以基础研究需要足够的自由空间和长远的前景。
许多人认为,一个国家要想在技术和经济上具有竞争力,就必须把重点放在开发能够产生立竿见影的市场效益并使其经济持续发展的实用技术上。我们听到这样的争议:是支持“无用”的基础科学,还是集中资源进行技术转化和应用研究。
丁肇中肯定地说,从历史的角度来看,后一种观点是短视的。如果一个社会把自己局限在技术改造上,很明显一段时间后,基础研究找不到新知识新现象后,就没什么可改造的了。技术的发展根植于基础研究。
回想起邓小平在1977年8月对他说的一句话:“科技工作要想得更远,看得更广”,丁肇中觉得更有意义。