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　　丁肇中：科學(xué)就是多數(shù)服從少數(shù)

　　中國(guó)新聞周刊記者/霍思伊

　　發(fā)于2023.5.29總第1093期《中國(guó)新聞周刊》雜志

　　“我想丁肇中教授不需要更多的介紹了?！?月16日上午，在中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所舉辦的“高能論壇”上，所長(zhǎng)王貽芳這樣“介紹”后，臺(tái)下掌聲雷動(dòng)。

　　丁肇中對(duì)觀眾點(diǎn)頭示意。在熟悉他的人看來(lái)，過(guò)去十多年，丁肇中似乎沒(méi)有太多變化。他照舊一身黑色西裝，頭發(fā)花白但打理利落，講中文時(shí)慢聲細(xì)語(yǔ)，聲音不大，但篤定，說(shuō)話時(shí)習(xí)慣雙手合十在胸前，顯示出一種從容而游刃有余。時(shí)間仿佛在他身上凝固了。

　　和大多數(shù)物理學(xué)家不同，今年87歲的丁肇中還活躍在科研第一線。他沒(méi)有退休，是一個(gè)超大型國(guó)際合作項(xiàng)目阿爾法磁譜儀(AMS)的首席科學(xué)家。該項(xiàng)目由他提出，歷經(jīng)波折，直到2011年真正步入正軌，這一年，丁肇中已經(jīng)75歲了。

　　過(guò)去12年，丁肇中每天早上七點(diǎn)起床，一直工作到晚上七八點(diǎn)，不分周末，極少社交，他幾乎把自己100%的精力投入到物理實(shí)驗(yàn)“這一件事”中。他頻繁出現(xiàn)在各種會(huì)議、論壇和電視節(jié)目中，定期介紹AMS的最新成果，并發(fā)表論文。

　　作為一名老者，丁肇中臉上的皺紋在增加，腰彎得更厲害了，但物理學(xué)家丁肇中一直沒(méi)變。數(shù)十年來(lái)，他一直在講述他的物理發(fā)現(xiàn)和物理觀。

　　《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》曾這樣評(píng)價(jià)他：“高能物理中有許多超級(jí)聰明與超級(jí)自我的科學(xué)家，丁肇中在這兩方面都鮮有對(duì)手?！?月16日的演講中，丁肇中用一貫篤定的語(yǔ)氣說(shuō)：“自然科學(xué)的發(fā)展是多數(shù)服從少數(shù)，只有極少數(shù)人把多數(shù)人的觀點(diǎn)推翻后，科學(xué)才能向前走。”

　　“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”

　　丁肇中就是“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”，他采取的辦法很簡(jiǎn)單，就是實(shí)驗(yàn)。

　　“實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，理論如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的證明，是沒(méi)有意義的。當(dāng)實(shí)驗(yàn)推翻了理論以后，才可能創(chuàng)建新的理論，理論不可能推翻實(shí)驗(yàn)。過(guò)去400年，我們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解，大多來(lái)自實(shí)驗(yàn)物理?！?月16日的演講一開(kāi)場(chǎng)，丁肇中如此強(qiáng)調(diào)。一模一樣的話，他已說(shuō)過(guò)太多遍。

　　1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)儀式上，丁肇中決定用中文演講。他說(shuō)，中國(guó)有一句古話：“勞心者治人，勞力者治于人?！庇捎谶@種思想，很多發(fā)展中國(guó)家的學(xué)生們都偏向于理論的研究，而避免實(shí)驗(yàn)工作。事實(shí)上，自然科學(xué)理論不能離開(kāi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，特別是，物理學(xué)是從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的。

　　在物理學(xué)界金字塔尖的人物中，人人皆知，丁肇中是堅(jiān)定的實(shí)驗(yàn)主義者，實(shí)驗(yàn)既是他的基本價(jià)值觀，也是方法論。他自述，目前為止一共做了五個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)可以被歸為兩類：第一種是探索宇宙中最基本的結(jié)構(gòu)；第二種是尋找宇宙的起源，橫跨最微觀和最宏觀。

　　第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是測(cè)量電子的半徑。1965年，丁肇中剛結(jié)束歐洲核子研究中心(CERN)的博士后工作，回到美國(guó)，在哥倫比亞大學(xué)做講師。此時(shí)，他只有29歲，還是個(gè)非常年輕而“無(wú)名”的物理學(xué)家，但他想要挑戰(zhàn)權(quán)威。

　　根據(jù)量子電動(dòng)力學(xué)(QED)理論，電子是沒(méi)有體積的，但1964年，美國(guó)哈佛和康奈爾大學(xué)的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出一個(gè)意外結(jié)果：電子半徑為10-13~10-14厘米，也就是說(shuō)，電子是有體積的，量子電動(dòng)力學(xué)是錯(cuò)誤的。

　　此結(jié)論一出，物理學(xué)界立刻產(chǎn)生震蕩，很多人站到QED的對(duì)面，但丁肇中卻對(duì)這一誘人的 “新結(jié)果”持懷疑態(tài)度。他認(rèn)為，這是一個(gè)關(guān)于物理基本觀念的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)镼ED是所有物理學(xué)中最準(zhǔn)確的理論。從法拉第到麥克斯韋，再到狄拉克，此前所有實(shí)驗(yàn)都和理論相符，難道都錯(cuò)了嗎？為了更審慎驗(yàn)證QED，他決定自己設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)方案，重新測(cè)量電子的半徑。

　　他拿著新方案去咨詢諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、后來(lái)任費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室主任的利昂·萊德曼教授，對(duì)方給他潑冷水，說(shuō)“想法有趣但實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難”“至少要三四年”，對(duì)于實(shí)驗(yàn)要用的很多電子儀器，他以前從未用過(guò)，缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)?！拔艺J(rèn)為你不能做?！比R德曼斬釘截鐵地說(shuō)，還和他賭了20美元。

　　但這并沒(méi)有改變丁肇中的想法。和此后的很多次一樣，他選擇相信自己。他跑到愿意接收他的德國(guó)電子同步加速器研究所(DESY)，僅八個(gè)月后，就有了結(jié)果：電子的半徑比10-14厘米要小，這意味著電子還是“沒(méi)有體積”，抑或更準(zhǔn)確的表述是無(wú)法測(cè)量，量子電動(dòng)力學(xué)是正確的。又過(guò)了幾個(gè)月，在一場(chǎng)討論QED的國(guó)際高能物理會(huì)議上，哈佛、康奈爾團(tuán)隊(duì)各自做了長(zhǎng)長(zhǎng)的報(bào)告，丁肇中突然站起來(lái)向主持人提出，能否給他10分鐘做一個(gè)簡(jiǎn)短報(bào)告。他用扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成功反駁了哈佛、康奈爾團(tuán)隊(duì)。后來(lái)，丁肇中收到了萊德曼寄來(lái)的20美元。

　　那場(chǎng)高能物理會(huì)上，現(xiàn)場(chǎng)被成功說(shuō)服的人中，有一位物理學(xué)家叫理查德·費(fèi)曼。十年后，到生命盡頭仍保持孩子氣的費(fèi)曼給丁肇中寫了封信，他“質(zhì)問(wèn)”道：“為什么諾貝爾獎(jiǎng)要發(fā)給你？你所發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象是我沒(méi)有預(yù)料到也不了解的？”“我挑戰(zhàn)你去發(fā)現(xiàn)一些我可以理解的東西。”

　　這是1976年10月21日，丁肇中因發(fā)現(xiàn)J粒子而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后的第三天，丁肇中成為繼楊振寧、李政道之后第三位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的華裔科學(xué)家。那一年，他年僅40歲。

　　J粒子的發(fā)現(xiàn)是丁肇中物理生涯中的第二個(gè)重要實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在，我們都知道物質(zhì)的基本構(gòu)成，每個(gè)原子周圍都旋轉(zhuǎn)著一層層帶負(fù)電的電子，這是基本粒子家族中最先被發(fā)現(xiàn)的成員。原子內(nèi)的原子核，由質(zhì)子和中子構(gòu)成，再進(jìn)一步解剖，組成它們的單元叫夸克，也就是說(shuō)，夸克是構(gòu)成自然界基本元素的最小的不可分割單元。當(dāng)然，這只是目前的結(jié)論，物理學(xué)家間流行的一種說(shuō)法是，粒子就像洋蔥，剝掉一層之后，下面總會(huì)有另一層。

　　20世紀(jì)50~70年代，人類只發(fā)現(xiàn)了三種夸克。丁肇中覺(jué)得很奇怪，為什么沒(méi)有第四種、第五種？在當(dāng)時(shí)主流物理學(xué)界看來(lái)，這一想法既沒(méi)意義，也很難突破。有物理學(xué)家對(duì)他說(shuō)：“這三種夸克已經(jīng)可以解釋所有已知的現(xiàn)象，為什么還要找第四個(gè)，沒(méi)有必要?！?/p>

　　從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)層面，要想尋找新的夸克，難度極大，對(duì)探測(cè)器的靈敏度和實(shí)驗(yàn)的精度都要求極高，丁肇中自己形容“相當(dāng)于北京下雨時(shí)，要在每秒鐘的100億個(gè)雨滴中找到一個(gè)紅色雨滴”。諾獎(jiǎng)委員會(huì)在頒獎(jiǎng)時(shí)也將這件事的難度描述為“在大型噴氣式飛機(jī)起飛時(shí)嘗試聽(tīng)到一只蟋蟀的叫聲”。

　　丁肇中說(shuō)：“我所做過(guò)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，都有兩個(gè)特點(diǎn)：學(xué)理論的人都說(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有意義，學(xué)實(shí)驗(yàn)的人認(rèn)為這么困難的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有人能做出來(lái)?！钡还苓@些，“做你認(rèn)為正確的事，不要因?yàn)榇蠖鄶?shù)人的反對(duì)而改變自己的正確想法?！倍≌刂姓f(shuō)。

　　在幾乎被所有實(shí)驗(yàn)室拒絕后，美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室同意了他的請(qǐng)求。1974年，他果然發(fā)現(xiàn)了第四種夸克的存在，這就是J粒子，它的壽命比已知粒子長(zhǎng)1萬(wàn)倍，這是一種奇特的屬性。后來(lái)，第五種、第六種夸克也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在，微觀物質(zhì)世界的基本結(jié)構(gòu)清晰展現(xiàn)在我們眼前，這一結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔，由12種、三代基本粒子構(gòu)成，其中有六種夸克，六種輕子。

　　和其他等待幾十年才獲諾獎(jiǎng)的科學(xué)家相比，丁肇中發(fā)現(xiàn)J粒子兩年后就獲獎(jiǎng)，被認(rèn)為是“歷史上最快的獲獎(jiǎng)?wù)咧弧薄?/p>

　　對(duì)自己的獲獎(jiǎng)，丁肇中認(rèn)為“興奮蒙蔽了他們(諾獎(jiǎng)委員會(huì))的判斷”。他始終記得費(fèi)曼給他的那封信中還有一句話：“不要因?yàn)楂@獎(jiǎng)，就認(rèn)為自己變成專家?！边@句話深遠(yuǎn)地影響了他。在“高能論壇”上，有提問(wèn)者請(qǐng)他談對(duì)撞機(jī)的未來(lái)，哪些領(lǐng)域可能產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)，他說(shuō)：“我不知道?！彼麖牟徽?wù)撟约翰涣私獾氖虑椤?/p>

　　“最重要的是，一定要認(rèn)為自己的能力是有上限的，要懷疑自己的能力，要時(shí)刻小心謹(jǐn)慎?！倍≌刂姓f(shuō)，比如要知道儀器什么時(shí)候有不正常的現(xiàn)象，這樣就可以把這一塊的數(shù)據(jù)取消掉?！凹僭O(shè)儀器有故障而你不知道，就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果?！?/p>

　　和他共同獲諾獎(jiǎng)的伯頓·里希特認(rèn)為丁肇中是“一個(gè)極其謹(jǐn)慎的人，對(duì)實(shí)驗(yàn)的所有細(xì)節(jié)都很在意”。在硬幣的另一面，《自然》雜志曾評(píng)論稱，丁肇中對(duì)細(xì)節(jié)的執(zhí)著導(dǎo)向了他充滿控制欲的管理風(fēng)格。

5月16日，丁肇中出席中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所“高能論壇”。圖/中新

　　“科學(xué)上的事情不能用投票解決”

　　憑借一次次“光輝的戰(zhàn)績(jī)”，丁肇中搭建起了遍及全球的影響力。到1979年，丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的MARK-J實(shí)驗(yàn)在德國(guó)的PETRA正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了膠子。

　　如果說(shuō)基本粒子是構(gòu)成物質(zhì)世界的“磚頭”，膠子就是“水泥”，負(fù)責(zé)“粘合”粒子，其作用是傳遞粒子間的相互作用。不過(guò)，與沒(méi)人預(yù)料到的J粒子不同，膠子的存在早已被預(yù)測(cè)，只是被丁肇中的實(shí)驗(yàn)最終驗(yàn)證了。

　　此時(shí)，他已是麻省理工學(xué)院 (MIT) 物理系的終身教授。1969年加入MIT時(shí), 他唯一的條件是“允許在任何地方做實(shí)驗(yàn)”。獲得支持后，他得以在MIT任職的同時(shí)長(zhǎng)期在歐洲工作。此時(shí)，他的第三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)得以開(kāi)展，這也是他牽頭組織的第一個(gè)全球合作項(xiàng)目，共有中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、西班牙和荷蘭五個(gè)國(guó)家的機(jī)構(gòu)參與。1979年9月，《紐約時(shí)報(bào)》頭版報(bào)道膠子的發(fā)現(xiàn)，文中特別提到：“27名中國(guó)科學(xué)家參加了這次實(shí)驗(yàn)，在核粒子的國(guó)際合作項(xiàng)目史上，這是第一次，也是中國(guó)的一大貢獻(xiàn)?！?/p>

　　膠子的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)啟了此后半個(gè)世紀(jì)丁肇中和中國(guó)物理學(xué)家的合作，先后有近1000名中國(guó)科學(xué)家參與了他的實(shí)驗(yàn)，包括唐孝威、陳和生、鄭志鵬、王貽芳等人，他們回國(guó)后成為中國(guó)高能物理研究的中堅(jiān)力量。這一切的起始是1977年8月，剛復(fù)出不久的鄧小平對(duì)丁肇中建議，每年派10位中國(guó)科學(xué)家加入他的實(shí)驗(yàn)室。1978年1月起，一批批中國(guó)科學(xué)家被送了出去。1979年1月，中美正式建交，鄧小平來(lái)美的“破冰”之旅中，兩國(guó)正式簽訂《中美高能物理合作執(zhí)行協(xié)議》。

　　王貽芳1984年從南京大學(xué)原子核物理專業(yè)畢業(yè)后，被選入丁肇中在歐洲核子研究中心(CERN)的L3實(shí)驗(yàn)組。此時(shí)，丁肇中的研究地點(diǎn)已從德國(guó)轉(zhuǎn)移到瑞士日內(nèi)瓦近郊，這里坐落著一個(gè)周長(zhǎng)達(dá)27千米的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(LEP)，1989年正式投入使用。運(yùn)行時(shí)，能量分別達(dá)1000億電子伏特的正、負(fù)電子相撞，對(duì)撞時(shí)的溫度是太陽(yáng)表面溫度的4000億倍，也是宇宙誕生最初的1000億億分之一秒時(shí)的溫度。丁肇中團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)非常巨大的L3探測(cè)器，有六層樓高，目的是尋找宇宙中最基本的粒子，研究宇宙的起源。

　　從1982年~2003年，丁肇中花了20年投入到L3實(shí)驗(yàn)中，這是他的第四個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。最后得出兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：宇宙中只有三種不同的電子和六種夸克；電子和夸克都沒(méi)有體積，半徑都小于10-17厘米。L3實(shí)驗(yàn)共發(fā)表了300篇文章，有300人因此獲得博士學(xué)位，但丁肇中仍覺(jué)得“相當(dāng)不幸”，因?yàn)樗薪Y(jié)果都與標(biāo)準(zhǔn)模型一致，這是他不想看到的。他說(shuō)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)與理論一致時(shí)，我們學(xué)到的東西是有限的。只有不一致時(shí)，科學(xué)才有新的進(jìn)展。

　　尤其令他不甘心的一點(diǎn)是，電子仍無(wú)法被測(cè)量。從1965年起，歷經(jīng)40多年，丁肇中才把電子半徑的范圍從10-14厘米縮小到10-17厘米，直到現(xiàn)在，他仍對(duì)此念念不忘。5月16日的采訪中，丁肇中對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，這是一個(gè)很簡(jiǎn)單但卻非常奇怪的現(xiàn)象，我們每天都在使用電，但你去測(cè)電子的體積，卻永遠(yuǎn)找不到，永遠(yuǎn)比粒子的尺度要小。

　　L3實(shí)驗(yàn)中，丁肇中的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)更加龐大，共有美國(guó)、中國(guó)、蘇聯(lián)等19個(gè)國(guó)家的600多名科學(xué)家參與，中國(guó)的主要貢獻(xiàn)是精密儀器制造和物理分析。王貽芳參與了L3實(shí)驗(yàn)中重要的物理分析工作。5月16日下午，高能所舉辦的一場(chǎng)對(duì)談活動(dòng)中，王貽芳說(shuō)，MARK-J實(shí)驗(yàn)中，丁肇中有意把每個(gè)中國(guó)科學(xué)家分到實(shí)驗(yàn)的不同層面，覆蓋到整個(gè)高能物理實(shí)驗(yàn)的各種領(lǐng)域方向，這也是后來(lái)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(BEPC)建設(shè)相對(duì)順利的原因。參與MARK -J實(shí)驗(yàn)的第一、二批人，日后都成為了BEPC和北京譜儀的核心骨干人員?！懊總€(gè)子系統(tǒng)的人都是從MARK-J訓(xùn)練出來(lái)的?！蓖踬O芳說(shuō)。

　　王貽芳指出，中國(guó)高能物理的發(fā)展得益于國(guó)際合作，從丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的MARK -J實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)家迅速掌握了國(guó)際上最前沿的方法、技術(shù)和思想，并以最快速度融入到國(guó)際高能物理研究的大環(huán)境中。丁肇生在對(duì)談中還強(qiáng)調(diào)，中國(guó)不僅要積極參與別人主導(dǎo)的國(guó)際合作，還要主動(dòng)出擊，“在什么地方合作也是非常重要的”。

　　5月16日上午的演講尾聲，他主動(dòng)提起對(duì)撞機(jī)。他說(shuō)，美國(guó)芝加哥的Tevatron正負(fù)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)周長(zhǎng)6.3公里，發(fā)現(xiàn)了第六種夸克。CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)周長(zhǎng)27公里，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中促發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)的誕生，找到了希格斯粒子。美國(guó)的超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī)(SSC)周長(zhǎng)是86公里，因?yàn)楣芾聿簧疲?993年被國(guó)會(huì)終止，之后很多美國(guó)優(yōu)秀的高能物理人才去了CERN，有的去了中國(guó)和日本。

　　“對(duì)我而言，中國(guó)高能所正在討論的100公里環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(CEPC)是一個(gè)非常重要、超前的目標(biāo)，原因很簡(jiǎn)單，對(duì)撞機(jī)的能量越高，越能發(fā)現(xiàn)意想不到的東西，這將會(huì)改變我們對(duì)宇宙的基本認(rèn)識(shí)?！?/p>

　　盡管丁肇中的前輩、諾獎(jiǎng)得主楊振寧對(duì)此持反對(duì)意見(jiàn)。楊振寧認(rèn)為，在一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，花費(fèi)數(shù)百、上千億元去尋找“只存在于猜想中的粒子”不是一個(gè)聰明的做法。顯然，丁肇中不同意這點(diǎn)。

　　目前，為了對(duì)撞出更多希格斯粒子的CEPC仍停留在紙面上。按照初步設(shè)計(jì)方案，工程造價(jià)約400億元人民幣的第一階段建設(shè)原本應(yīng)在2022年開(kāi)工，如果一切順利，第二階段將會(huì)升級(jí)為超級(jí)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)(SppC)，能量超過(guò)LHC的7倍。

　　丁肇中說(shuō)，“做新的事情總有人有不同的意見(jiàn)，不同的意見(jiàn)不是壞事。永遠(yuǎn)記住，人是向前走的，你不做，別人就會(huì)做，你就只能跟在別人后面。科學(xué)上的事情不能用投票來(lái)解決，我的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都遭到很多人反對(duì)，你去做，才能站到大家的前面?！?/p>

　　“我拒絕你的拒絕”

　　“回顧你整個(gè)職業(yè)生涯，哪個(gè)實(shí)驗(yàn)是最重要或者說(shuō)最基礎(chǔ)的？”

　　2020年7月，美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)的口述歷史學(xué)家大衛(wèi)·齊格勒在一次采訪中這樣問(wèn)丁肇中。他沒(méi)有猶豫地回答：“20 年或40年后，如果人們回顧我所做的事情，唯一值得一提的可能就是阿爾法磁譜儀(AMS)實(shí)驗(yàn)。”這是他的第五個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是耄耋之年仍全身心投入的唯一工作。

　　1993年，美國(guó)的超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī)(SSC)項(xiàng)目徹底被國(guó)會(huì)取消，這對(duì)美國(guó)高能物理界來(lái)說(shuō)，是一次巨大的挫敗，而對(duì)丁肇中個(gè)人，則是職業(yè)生涯的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。齊格勒問(wèn)他，如果SSC順利通過(guò)，是否他永遠(yuǎn)不會(huì)參與AMS，他說(shuō)，很有可能。

　　為觀察到更多預(yù)料不到的粒子，地面加速器必然走向更高能量。SSC失敗后，丁肇中有一天在日內(nèi)瓦附近的花園散步，突然想到，宇宙線的能量比地球上任何對(duì)撞機(jī)的能量都高得多，為什么不可以嘗試從地面轉(zhuǎn)向太空，直接探測(cè)宇宙線？宇宙最強(qiáng)的加速器就是宇宙本身。

　　1994年，丁肇中做出了一個(gè)重大決定，他選擇去做AMS?！叭澜缒軌蚩辞暹@個(gè)過(guò)程的人不超過(guò)10個(gè)。”王貽芳在5月16日下午的對(duì)談中這樣說(shuō)。作為丁肇中曾經(jīng)的學(xué)生和長(zhǎng)期合作伙伴，王貽芳對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，丁肇中在決定要做宇宙線的實(shí)驗(yàn)后，當(dāng)時(shí)考慮了兩種方案，一個(gè)是太空，一個(gè)是地面，他還研究了中國(guó)西藏地區(qū)羊八井的地面宇宙線實(shí)驗(yàn)。最終，他做了一個(gè)超出所有人想象的決定，就是“上天”。

　　王貽芳解釋說(shuō)，丁肇中當(dāng)時(shí)認(rèn)為，地面宇宙線實(shí)驗(yàn)有相當(dāng)多困難，因?yàn)橛钪婢€有質(zhì)量，進(jìn)入地球后會(huì)被大氣層吸收，地面實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接測(cè)量，只能通過(guò)模型反推，不太容易得出可靠、定量的科學(xué)結(jié)論。太空雖然在技術(shù)上難度很高，但測(cè)量精度很高，所以在地面和太空間，他選擇了太空。

　　雖然說(shuō)丁肇中的每次實(shí)驗(yàn)都遭到了很多人的反對(duì)，但在歷次反對(duì)中，AMS遇到的阻力最大，一方面是因?yàn)樗碾y度，丁肇中自己曾總結(jié)：“這是他做過(guò)的最復(fù)雜、技術(shù)上最具挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)?！绷硪环矫媸且?yàn)樗^(guò)于大膽的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想：將磁譜儀送入太空，在丁肇中之前，從沒(méi)有人敢這么想過(guò)。

　　為了“上天”，丁肇中設(shè)計(jì)了全新的實(shí)驗(yàn)方案，首先，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是精確測(cè)量宇宙線上的電荷、質(zhì)量和動(dòng)量。辦法是將一個(gè)磁譜儀，也就是磁鐵送入國(guó)際空間站，帶電粒子穿越磁譜儀后，其質(zhì)量和電荷的軌跡受磁場(chǎng)影響會(huì)發(fā)生彎曲。

　　但一個(gè)繞不開(kāi)的難題是磁譜儀送入太空后，會(huì)受到地球磁場(chǎng)的影響發(fā)生偏轉(zhuǎn)，就好像天上有一個(gè)大號(hào)指南針，“一頭指北，一頭指南，這也是多少年來(lái)大家都想把磁譜儀放到天上卻沒(méi)有成功的原因?！薄案吣苷搲钡难葜v中，丁肇中解釋道。

　　為了讓磁譜儀在天上不轉(zhuǎn)，丁肇中團(tuán)隊(duì)在磁鐵的設(shè)計(jì)上獨(dú)辟蹊徑：在上部有一個(gè)順時(shí)針的磁場(chǎng)，下部是逆時(shí)針磁場(chǎng)，組合起來(lái)，從外部來(lái)看，磁場(chǎng)消失了，這就是永磁體。作為AMS實(shí)驗(yàn)中的最核心設(shè)備，永磁體由中國(guó)科學(xué)院電工研究所、高能所和中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院在北京設(shè)計(jì)、研制并進(jìn)行模擬測(cè)試。

　　AMS是第一個(gè)發(fā)射到太空中的磁譜儀，也是目前太空運(yùn)行的最強(qiáng)大、最靈敏的粒子物理探測(cè)器，它的終極目標(biāo)是尋找暗物質(zhì)和反物質(zhì)宇宙，如果成功，它將真正揭開(kāi)宇宙的起源之謎。

　　1995年4月，AMS的第一次飛行實(shí)驗(yàn)獲NASA批準(zhǔn)。1998年6月，美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)載著AMS-01在太空中飛行了10天，成功收集了100小時(shí)數(shù)據(jù)。這只是一次飛行實(shí)驗(yàn)，但證明了在太空探測(cè)高能粒子的可行性。

　　2003年“哥倫比亞號(hào)”飛機(jī)失事后，美國(guó)宇航局(NASA)決定將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向火星探測(cè)。2005年，AMS的發(fā)射計(jì)劃被從航天飛機(jī)的任務(wù)清單上刪除，但丁肇中沒(méi)有放棄這一計(jì)劃。據(jù)參與過(guò)L3實(shí)驗(yàn)的CERN物理學(xué)家大衛(wèi)·斯蒂克蘭德回憶，丁肇中有一次要求美國(guó)能源部升級(jí)LEP的實(shí)驗(yàn)，提議被拒絕了，“丁肇中站起來(lái)說(shuō)，我拒絕你的拒絕”。

　　丁肇中一邊讓分布在世界各地的合作機(jī)構(gòu)繼續(xù)建造AMS組件，另一邊在華盛頓市中心的五月花酒店長(zhǎng)期租下一個(gè)房間，作為他的“游說(shuō)辦公室”。他邀請(qǐng)眾多議員進(jìn)入房間，當(dāng)著他們的面，他打開(kāi)布滿了文件和圖表的筆記本，用做好的PPT陳述AMS的重大意義。2005年，在參議院委員會(huì)面前，他同樣用五分鐘和九張透明膠片說(shuō)服了在場(chǎng)的很多議員。

　　王貽芳對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，丁肇中的口才很出眾，他講的內(nèi)容從不人云亦云，有時(shí)候非常出人意料。而且他經(jīng)常能以通俗易懂的方式把一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題解釋清楚，讓人們對(duì)此沒(méi)有疑問(wèn)?！坝绕湓诮o政府官員做報(bào)告時(shí)，他說(shuō)服美國(guó)能源部、NASA的能力是很罕見(jiàn)的?！?/p>

　　2007年，在丁肇中的請(qǐng)求下，美國(guó)能源部組織了一次評(píng)審會(huì)?！拔乙蟊仨氄沂澜缟系谝涣鞯目茖W(xué)家來(lái)評(píng)審，比如諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、國(guó)家科學(xué)院院士或頂尖的航天工程師，和我面對(duì)面討論，因?yàn)橐涣鞯目茖W(xué)家可以向前看，對(duì)未來(lái)有感知。一般的科學(xué)家第一反應(yīng)則是錢給你了，我怎么辦。不出我所料，評(píng)審會(huì)上，參與的很多人和我有過(guò)競(jìng)爭(zhēng)，但最后都同意做AMS?！倍≌刂性凇案吣苷搲钡难葜v中回憶。

　　2008年，按照估算，全世界投在AMS上的錢已達(dá)到了15億美元。丁肇中在五月花酒店的房間內(nèi)接待了《自然》雜志的記者并對(duì)他說(shuō)：“目前除了這件事(AMS)，其他什么我都不做，我對(duì)項(xiàng)目出現(xiàn)的所有問(wèn)題負(fù)責(zé)。”之后，《自然》講述了丁肇中與AMS的故事，標(biāo)題叫《丁肇中的最后一搏》，這一年，他72歲。

　　2008年6月18日，美國(guó)國(guó)會(huì)一致通過(guò)了H.R. 6063法案，要求NASA“增加一個(gè)額外的航班，將AMS-02運(yùn)送到國(guó)際空間站”。AMS-02起飛前幾天，丁肇中要求發(fā)射臺(tái)里所有工作人員都離他遠(yuǎn)一點(diǎn)，他獨(dú)自想了好幾個(gè)鐘頭，回憶過(guò)去16年里的每一個(gè)重要決定，有沒(méi)有錯(cuò)誤的決定，有沒(méi)有值得懷疑的地方，如果不能肯定萬(wàn)無(wú)一失，就不能讓它起飛。2011年5月16日，一架航天飛機(jī)載著AMS-02正式升空。

　　12年后，丁肇中在“高能論壇”上回憶起這段過(guò)往，他指出，暗物質(zhì)是宇宙的主體，占到宇宙總重量的90%以上，但人類還觀測(cè)不到。在AMS運(yùn)行的12年中，我們已經(jīng)獲得了390萬(wàn)數(shù)據(jù)，能量范圍從1~1萬(wàn)億電子伏特，實(shí)驗(yàn)精確度是1%，數(shù)據(jù)誤差非常小，而觀測(cè)到的高能量正電子能量分布與暗物質(zhì)理論“基本符合”，“但還不能說(shuō)100%找到了暗物質(zhì)”。

　　他對(duì)《中國(guó)新聞周刊》解釋說(shuō)，暗物質(zhì)有很多理論，一種理論假設(shè)暗物質(zhì)是重質(zhì)量粒子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果目前和這一理論相符，但基于數(shù)據(jù)的誤差，并不能排除所有其他理論，未來(lái)需要更多的數(shù)據(jù)去確定暗物質(zhì)的存在。因此，AMS正在升級(jí)，計(jì)劃將數(shù)據(jù)的接收度增加300%，“再過(guò)十年之后，應(yīng)該可以排除絕大多數(shù)理論”。

　　王貽芳推測(cè)，如果AMS真的發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)，就意味著超出標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理誕生，至于暗物質(zhì)是否是以粒子的形式存在，這只是一種可能性。

　　由于國(guó)際空間站的退役時(shí)間從2024年延遲到2030年，AMS-02也將繼續(xù)工作到2030年。這也意味著，至少到2030年之前，丁肇中還無(wú)法退休。他的妻子蘇珊告訴《中國(guó)新聞周刊》，丁現(xiàn)在常駐日內(nèi)瓦的AMS辦公室，隔幾周回一次MIT，從新冠大流行至今，他延續(xù)了每天和全球各地的同事在Zoom上持續(xù)數(shù)小時(shí)開(kāi)會(huì)的習(xí)慣，以審查實(shí)驗(yàn)的方方面面?！澳悴荒芟氘?dāng)然。十年沒(méi)出問(wèn)題，不代表明天就不會(huì)出問(wèn)題?！倍≌刂薪邮荦R格勒采訪時(shí)說(shuō)。

　　“所以，現(xiàn)在每天你都在為可能出現(xiàn)的問(wèn)題做準(zhǔn)備？”齊格勒問(wèn)。

　　“是的?！?/p>

　　《中國(guó)新聞周刊》2023年第19期

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