——读周金品《丁肇中传》一书札记

一谈起丁肇中，首先想到的就是他因发现“J粒子”而荣获诺贝尔物理奖，除此之外，就所知不多了。丁肇中为什么能获得诺贝尔奖，他获奖之后又做了一些什么？为了搞清这个问题，我认真阅读了周金品先生撰写的《丁肇中传》，对于他的经历、思想、个性以及当前的工作有了一个全新的认识，收获颇丰。

丁肇美，美籍华裔物理学家。祖籍中国山东省日照市，1936年1月27日生于美国密歇根州，伴随着在抗日战争的烽火，在重庆、青岛等地渡过了一个颠沛流离的童年，然后随父亲到台湾。1956年，丁肇中入美国密歇根大学学习，因发现了“J粒子”而荣获1976年诺贝尔物理学奖。

    1．“父亲是我的启蒙老师”

    由于战乱和四处逃难，丁肇中基本上没有正式读过多长时间的小学，在大学任教的父母的教育和熏陶，对他的成长起了很重要的作用。

    丁肇中说：“小时候，父亲带我去参观重庆的一个工业展览会。那些新机器和工具对我有很大的吸引力。那时父亲是重庆大学的教授，他常常向我讲述伟大科学家的故事。正是童年时的这些印象，使我立志要成为一个科学家。”

“从父亲那儿，我知道了原子这个名词。那是在一九四五年八月轰炸广岛以后，他向我讲解了什么叫原子，以及它的应用在世界历史事件中的含义。”

“我在高中学习期间，父亲继续和我讨论科学家的生平，以及他们的伟大贡献。他给过我一本关于法拉第生平的书，此书对我产生了非常深刻的影响。我在密歇根大学工学院念书期间，父亲送给了我几本朗道等人写的量子电动力学和现代物理方面的书。书中清晰明了的物理学思想和数学表达给我留下了非常深刻的印象。”

“父亲对我的最大影响是：在我少年时代就引导我认识了伟大的科学家们的工作和成就，对我所做的一切总是给予很大的支持，因而，应该说，他是我的启蒙老师。”

丁肇中的父母很少给他布置具体的作业，在学校学习的时候，也不要求他一定要考到什么样的名次，但他们非常注意对孩子成长的引导。这些引导开阔了丁肇中的视野，激发着他的学习兴趣，使丁肇中自己有了强烈的求知欲。他的父母还非常尊重孩子的选择，从最早的对历史的兴趣，到转向理论物理的研究，到最后要成为一个实验物理学家，每一次的转变，都是丁肇中自己拿主意，父母总是给与支持和鼓励。

2．不放过任一个难题

受家庭的影响，丁肇中对学习一丝不苟，读书专心致志，遇到疑难问题，便找遍书本，务必得到答案才肯罢休。一次物理老师出了一道思考题，很多同学想了想觉得很难就放弃了，等着老师讲解，丁肇中不是这样，他吃饭想、走路想，别的同学都出去活动了，只有他还对着那道题苦苦思索，一个小时过去了，两上小时过去了……终于想到了解决问题的方法，他马上跑到图书馆查找资料验证自己的方法是否正确，直到确认自己的解题方法没有错误，他才满意而去。课堂上他聚精会神地听课，不论对自己的答案有没有把握，他总是第一个举手回答老师的提问。他的课余时间大部分是在图书馆度过的，很少与同学一起打球、看电影。他认为“最浪费不起的是时间”。

丁肇中还是一个“工作狂”，他对自己领导的实验小组的每一个成员都有非常严格地要求，前些天做的一些实验数据，今天汇报的实验结果，前后之间的数据他都记得非常的清楚，不允许出现任何的含糊不清或者偏差。大家觉得和他在一起工作非常的辛苦，但是最后取得的成果也最多。不少别人认为是常识的事情，一些被别人忽略的一些现象，通过他们实验小组的工作，取得了出人意料的突破。

用丁肇中自己的话说：“在科学领域，只有第一名，没有第二名。最重要的是不为名、不为利，坚持做自己认为最重要的事情。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。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。”最后一句话，成了丁肇中的一句名言，也是对我们每一个人的一种激励。

3．挑战常识，发现J粒子

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人，就会错过一些重大发现的机会。历史上这类例子是不胜枚举的。欧几里德认为，通过一点只能作一条与另一直线平行的线，这条欧几里德几何学的著名公理，几千年来一直被人们认为是常识，但是后来它被罗巴切夫斯基动摇了；时间是绝对的，这是牛顿力学中的常识，后来被爱因斯坦看出了破绽；宇称总是守恒的，这本来也是一条常识，却又被李政道和杨振宁两位物理学家动摇了。

制造具有高分辨率的观察仪器，在质子加速器上寻找新粒子，就是一个有悖“常识”的举措。1972年，当丁肇中正式向布鲁克海文国立实验室提出这个实验的计划时，他受到了公开的批评和非难。一位权威的物理学家参观丁肇中的工作室，见到陈敏博士正在试制的高分辨本领的探测器后，大为吃惊，拍拍丁肇中的肩膀说：“老兄，你难道连这点常识也不懂，在那个区域，即使有什么新的粒子出现，也不过是些宽度很大的粒子，你为什么要花那么大的本钱去搞这种劳民伤财的玩意儿呢？”丁肇中毫不示弱，他反问说：“先生，这不是懂不懂常识的问题，而是要靠事实来回答。一般说来，我是不相信理论上的争论的。”正是因为这一挑战常识的举措，使得丁肇中领导的实验小组在经历了两年的艰苦努力之后，发现了J粒子。

J粒子的发现，被国际高能物理学界誉为物理发展史上的一个重要里程碑。因为在1970年代初，物理学家们普遍认为，世界上只有三种夸克，用三种夸克的理论就能够解释世界上所有的现象。丁肇中在实验中发现的新粒子，证明了当时三种夸克的理论是错误的。这将促使物理学家重新建构基本粒子理论、直接影响到人们的世界观、物质观的形成。也正是因为如此，他的发现立即引起了科学界的关注，并在两年之后就获得了诺贝尔物理学奖。

4．实验经验和思想特点

丁肇中说：《大学》讲“格物”“致知”，这意义有两个方面：一是寻找真理的唯一途径，是对事物的客观探察；二是探察的过程不是消极的袖手旁观，而是有想象力，有计划的探索。丁肇中就是这样一位有着坚忍不拔的毅力和执着追求精神的科学家，只要他认为正确的东西，他一定会坚持到底，直到弄个水落石出，无论什么人，即使是他的顶头上司，或是专家，权威，他决不会屈从于任何不正确的结论。

丁肇中总结他作为一位物理学家的经验，认为以下四点相当重要：

    第一、我总是选择我对之感兴趣的课题，并且力图彻底地理解它。

    第二、不论反对意见多么不可一世，我始终坚持对我的科学观点的探求。

    第三、我不断地对自己的实验结果和能力表示疑问。为此，我总是反复地检查自己的工作，这样，我们到现在为止实验结果还没有出过错误。

    第四、我常常意识到我的能力是相当有限的，只有刻苦地工作，我才有可能在某个特殊的领域中取得优异的成绩和作出贡献。

    他还认为：一个做实验的人必须对理论物理了解，才能找出好题目，做出好文章。一个做理论的人，必须了解实验的规律，才能得到启发。

丁肇中学术思想的特点是，在科学研究中非常重视实验，他认为，物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的，理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实，并且还能够预言可以由实验证实的新现象。当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时，就会发生物理学的革命，并且导致新理论的产生。他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出，许多重要实验，例如K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现，J粒子的发现，以及高温超导体的发现，开辟了物理学中新的研究领域，但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。又如高能加速器实验近年来作出的有关粒子物理的基本发现，除W粒子和Z粒子外，几乎都是在加速器开始建造时未曾预言过的。他强调，没有一个理能够驳斥实验的结果，反之，如果一个理论与实验观察的事实不符合，那么这个理论就不能存在。

5．用中文发表演讲

按照惯例，诺贝尔奖获奖人要在颁奖典礼上用本国语言发表讲演。但在颁奖典礼前夕，丁肇中写信给瑞典皇家科学院，要求打破惯例。他表示：“我是一个中国人，应该用中文发表自己的演讲。”因为丁肇中出生在美国，根据美国的法律规定，凡是出生在美国国土上的婴儿，不论他父母的种族、民族、国籍怎样，都自动取得美国的国籍。丁肇中自然也不例外。当瑞典皇家科学院收到丁肇中的信后很感为难。当时中美关系不好，在美国政府得知此事后就竭力阻挠，指示美国驻瑞典大使几次找丁肇中，让他放弃。丁肇中坚定地对这位大使说：“这不是你的事情，你管不着！”最后丁肇中赢得了胜利：先用中文发表讲演，然后再用英文复述。这充分体现了丁肇中热爱祖国的赤子之心。

    还有一个用中文演讲的故事，则很耐人寻味。2004年6月28日，第四届全球华人物理学大会在上海举行，虽然与会的是500多位华人学者，但主办方以“国际惯例”为由，规定提交大会的论文、相关专题网站、演讲、提问等，都要使用英文——这也是延续了前三届全球华人物理学家大会的做法。但是，轮到丁肇中演讲时，他打破了这一“惯例”。丁肇中反“潮流”的举动，立刻引起中国社会的讨论。

    6．丁肇中的科学探索历程

1966年，丁肇中重做了当时世界上最重要的一个实验，那就是测量电子的半径。丁肇中得到的实验结果证明以前那些科学家做的实验结果都错了，并表明电子的半径与理论物理学家推导出的理论相符合。丁肇对此的体会是“做实验物理，不要盲从专家的结论”。

1974年，发现J粒子。丁肇中在总结这一阶段的工作经历时总会说：“做基础研究要有信心，你认为是正确的事，就要坚持去做；不要因为多数人的反对而不做，也不要去管其他人怎么看”。

1979年，发现胶子。在物理学中，理论上认为夸克之间的力是胶子传递的。如果胶子是存在的，那么在高能正负电子对撞的实验中就会出现三个喷注的现象。丁肇中领导的实验小组在实验中，果然发现了三个喷注的现象，这证明了胶子的存在。丁肇中据此告诫年轻科学家们，“做实验物理要对意外的现象有充分的准备”。

最近十多年组织的在国际空间站上寻找由反物质粒子组成的宇宙（AMS）的实验。这一实验，是经过大量、激烈竞争后在国际空间站上进行的唯一的实验，我国的一批物理学家为此也做出了杰出的贡献。假如宇宙是大爆炸来的，有物质，也有反物质。由反物质组成的宇宙到哪里去了？所有的粒子都有反粒子，有没有由反物质组成的宇宙？丁肇中的AMS实验就是要回答这些问题。丁肇中为这个实验付出了大量的心血，在实验取得不断进展的时候，他曾深有体会地说，对一个做实验物理的人来说，要实现你的目标最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要有信心，同时要去努力工作。

《丁肇中传》周金品/著 科学出版社 2006-10-01