第9部 科学高峰 丁肇中 苦、智、趣(1 / 1)

丁肇中/1936— / 英文名Samuel Chao Chung Ting,祖籍山东省日照市涛雒镇。华裔美国籍实验物理学家,曾发现一种新的基本粒子,并以物理文献中习惯用来表示电磁流的拉丁字母“J”将其命名为“J粒子”,并于1976年获得诺贝尔物理学奖。代表作有《量子电动力学》等。

1974年8月的一天,美国布鲁克海文国家实验室,一场具有决定性意义的实验正式启动了。这次,实验物理学家丁肇中把他的实验班底全部集中到了这里,希望这一次能够撞击出新的粒子来。这是一次“发现宇宙间从未发现的东西”的壮举,更是一次大胆的冒险。

由于使用的探测器非常复杂,丁肇中派了6名物理学家去操纵它,而为了确保全部探测器的数据都达到百分百的有效,在采集数据前大约花了100小时,来做这项准备。他曾形象地比喻:“在波士顿的雨季,有可能一秒钟内下降100亿滴雨,再假如这100亿滴雨中,只有一滴带有黄颜色,那么,分辨率要达到在100亿个雨滴中找到那一滴的程度。”

早在1966年,丁肇中便开始在寻找新粒子的浩瀚荒芜的土地上辛勤耕耘。此后,他在美国和西德建立了两个科学实验小组,在这两个小组之间往返奔波。他和同事们制订了周密的实验计划,忙着设计制造新的实验设备,进行一次又一次的实验。实验室成了他们的卧室,实在困倦了,就和衣躺在简易折叠**,休息一会儿,又接着投入战斗。

然而,回报他们的,却是一次又一次的失败。耗费了几年的宝贵时间,耗费了上百万美元的巨资,耗费了实验小组成员全副精力,到头来却一无所获。丁肇中面临着巨大的压力,种种非议和责难接踵而来。有的说,他的设想简直是异想天开,已经走进死胡同了;有的说,他的实验耗资巨大,是一种吃力而无效的工作;甚至有一位权威的物理学家批评道,丁肇中设计的非常昂贵的能谱仪只适用于寻找窄共振态,而现在没有窄共振态可寻。

科学实验的失败,同行们的非议,使丁肇中非常苦恼,心力交瘁。1970年,在一次实验中,他竟然虚脱在仪器旁,被同事们送往医院抢救。医生判定他“因经常劳累而患神经衰弱症”,强令其接受治疗和修养。1年后,刚刚出院的丁肇中并没有回家,直接进了实验室,继续他未竟的实验。他丝毫没有退却,而是重新调整实验思路,扩大实验队伍,拓宽实验范围,增大实验计划。

就在这次决定性的实验中,丁肇中和同事们屏住呼吸,睁大眼睛,紧紧地盯着计数器的屏幕。随着实验的不断升级,计数器开始显示出结果。“啊!那是新的粒子!”这正是丁肇中梦寐以求的结果,近10年的心血,终于得以窥见了她的芳颜。实验室里顿时沸腾起来,大家欢呼雀跃,握手拥抱,脸上挂满了微笑,有的还流下了激动的眼泪。1974年11月12日,丁肇中的实验小组向世界公布了他们的研究成果,他们发现了一种质量重、寿命长的基本粒子,并将其命名为“J粒子”。消息一出,整个科学界为之强烈震动。

最浪费不起的是时间

1936年2月,丁肇中出生在美国密歇根大学的安·亚伯尔大学医院。祖父丁惟汾早年东渡日本,加入孙中山领导的同盟会,积极参与反清与之后的反袁斗争。外祖父王以成与丁惟汾是好友,同样留学日本,回国后担任津浦铁路的工程师,后因反清就义。丁惟汾深为王以成的壮举感动,将其女儿王隽英收为义女。此后,丁观海与王隽英远渡重洋,留美深造,并结为连理。就在他们准备回国时,王隽英怀孕,出于安全考虑,丁观海只好先行回国,留下妻子在当地分娩。

丁肇中来到这个世上时,就给人留下不凡的印象:头大个长,身体健壮,哭声也大。两个月后,他随母亲回到了中国。此时的中国正处在战乱时期,丁肇中童年没有接受到传统的教育,“由于当时中国的境况,我一直是一个难民,不断地从一个地方逃到另一个地方。当然,那时使我不可能得到任何的正规教育。”12岁时,他随全家迁往台湾,经过不足一年的刻苦努力,以优异的成绩考入了台北市成功中学,一年后转学到建国中学读书。

此时的他,继承了山东人高大的体魄,个子比一般同学高出许多,圆圆的硕大的头颅格外显眼,于是,他被大家叫作“丁大头”或是“大头丁”。当时,建国中学校长贺翊新为勉励学生,抄录苏东坡的《晁错论》悬挂在校内:“古之立大事者,不唯有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。”丁肇中站在横幅下,久久凝视着这句话,仔细咀嚼其中的含义,把它牢牢地记在了心里。

丁肇中十分珍惜上学的机会,认为“最浪费不起的是时间”。有一次,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,丁肇中却吃饭时想,走路时也想,别的同学都出去活动了,只有他还对着那道题苦苦思索,直到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,最终确认自己的解题方法正确无误后,他才满意而去。

在高中时,他特别喜欢理化,刻苦钻研,成绩很好。1955年毕业时,同学郝友礼曾在毕业纪念册上给他赠言:“你的理科可以说在班上无敌手,我希望你集中全力向理科进攻,发明几个丁氏定律!”这一年,他主动放弃保送台湾成功大学的机会,力争冲击台湾“清华大学”或台湾大学。可惜,信心满满的他遭遇了挫折,最终还是被成功大学机械工程系录取。

苦、智、趣

在成功大学的一年中,丁肇中深深迷恋上了物理和数学。他不仅超额完成了老师布置的物理作业,还用业余时间看了很多诸如居里夫人、牛顿、爱因斯坦、法拉第等人的传记,下定决心要转入台湾大学物理系。1956年夏天,美国密歇根大学工学院的院长布朗教授恰巧来台湾访问,在与老朋友丁观海见面时,了解到丁肇中的情况,表示可以帮其赴美留学。于是,1956年9月6日,丁肇中回到了他20年前出生的地方,进入美国密歇根大学修习工程学、数学和物理学。

此时的他,身上只带了100美元,只认识布朗教授一人,英语会话能力很差。丁肇中谢绝了一切游玩的邀约,全身心投入到学习之中,把大部分时间都消耗在实验室里。他还常常提出一些奇怪的问题,使老师无法回答,是老师们最感头痛的“问题”学生。由于成绩优异,他用3年的时间读完了4年全部课程,学校同意其提前毕业。1959年,他获得了密歇根大学数学和物理学两个学士学位。

在一次优秀学生聚餐会上,他结识了建筑系的凯伊·库尼(Kay Kuhne)。两人很快坠入爱河,并于第二年年底,在大学附近的基督教堂举行了婚礼。之后,丁肇中又在密歇根大学物理研究所攻读了两年,并于1962年提前获得博士学位。因而,他用了5年时间,便走完了一般美国青年要用10年左右的时间才能走过的漫长路程。

当记者后来谈起丁肇中的这一段经历,问他有什么秘诀时,他总结了3个字“苦、智、趣”:第一,坚强的意志,刻苦的精神;第二,独立思考,以智取胜;第三,对知浓厚的兴趣和强烈的事业心。他曾说:“假如你不能视科学为生命中最重要的事情,千万不要加入科研行列,免得招致痛苦。”

丁肇中本来想成为一个理论物理学家,但有两件事促使他改变了自己的志向。一件是他进研究所的第一个夏天,马丁·蒲尔和琼斯教授正在进行一项暑期实验工作,缺少一名助手,丁肇中应邀参加了实验。另一件是著名的实验物理学家乔治·乌伦伯克教授曾告诉他:“假如你想做一个理论物理学家,你一定要极出色才有用,一个普通的理论家简直毫无用处,但一个普通的实验家却可以有些贡献。很多有志于科学的中国人不愿做实验,而要做理论,这样的选择是值得怀疑的。”从此,丁肇中与实验物理结下了不解之缘。

其实没有什么可争的

1962年,他到哥伦比亚大学尼文斯实验室应聘,主持面试的正是著名美籍华人、诺贝尔奖获得者杨振宁教授。他顺利通过了面试,成了杨振宁的研究助理,同时得到著名物理实验学家吴健雄教授的指导。两年后,丁肇中舍弃那里的优厚待遇,毅然前往西欧核子研究中心,跟随著名的高能实验物理学家柯可尼教授工作。他曾说:“我认为从任何一个人身上所学的东西都是有限的,有两年的时间已经足够了。”

1974年,正当丁肇中的研究小组发现了J粒子,为其进行验证的时候,远在2000英里外的加利福尼亚州的斯坦福直线加速器中心实验室,伯顿·里希特博士带领的研究小组,也独立地几乎同时有了这个发现。究竟是谁首先发现了新粒子?这激发人们强烈的好奇心,争论愈演愈烈。当一些传言闹得沸沸扬扬时,丁肇中对此却毫不在意,淡然地说:“谁做到了什么,谁先发现了什么,大家心里有数,别人也看得清楚,其实没有什么可争的。”

同年12月2日出版的一期《物理评论通讯》杂志上,同时发表了两个实验小组发现新粒子的论文。物理学界一般认为,是丁肇中和伯顿·里希特同时发现了新粒子。新粒子的发现,打破了高能物理学10年沉寂的状况,对粒子物理学的研究从此又活跃起来。全世界各地的报刊纷纷报道这项重大的发现,时任美国总统福特还专门给丁肇中发来贺信,恭贺他所取得的巨大成就。

1976年12月10日,丁肇中和伯顿·里希特共同获得诺贝尔物理学奖金,丁观海和妻子凯伊·库尼共同见证了儿子的辉煌时刻。按照惯例,获奖者应以本国语言发表演说,丁肇中却坚持用汉语演说。经过几次磋商,大会最后同意其发表演说时先用汉语,然后再用英语,这成为获奖人用两种语言发表演说的先例。

丁肇中虽然入了美国籍,但深深地知道他的根在中国。他不辞辛劳,远涉重洋,多次来中国从事学术交流和参观访问,努力促进国际物理学界同中国物理学家合作。他曾说:“四千年以来中国在人类自然发展史上有过很多重要贡献,今后一定能做出更大的贡献。我希望在自己能工作的时间内,为中国培养更多的人才。”这位从战火纷飞的逃难路上,不断走向世界舞台的科学家,用他深耕真理之田的刻苦与智慧,照亮了后来者攀登科学高峰的崎岖道路。