［中國科技教育史話］從發(fā)現(xiàn)新粒子榮獲諾獎實驗研究半世紀與中國科學家共同探索基本物理五十年

王渝生，中國科學院理學博士，教授，博士生導師，國家教育咨詢委員會委員，中國科普產(chǎn)學研創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長，中國科學院自然科學史研究所原副所長，中國科學技術(shù)館原館長，北京市科學技術(shù)協(xié)會原副主席。

5 月16 日上午，87 歲高齡的諾貝爾物理學獎得主、中國科學院外籍院士丁肇中做客中國科學院高能物理研究所主辦的高能論壇，以“從加速器到太空：與中國科學家共同探索基本物理五十年”為主題，分享了多年來從事物理學研究的心得體會，以及與中國科學家合作半個世紀以來的感受。分享過程中，他風趣幽默的言語讓會場笑聲不斷，氣氛融洽熱烈。

丁肇中（Samuel C. C. Ting），1936 年1 月27 日生于美國密歇根州安阿伯城，祖籍是中國山東省日照市。他的父親丁觀海和母親王雋英分別是工程學教授和心理學教授，1936 年1 月27 日，他們在美國密執(zhí)安大學訪問期間生下了丁肇中，并在他3 個月時帶他回了國。后來，抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，他們?nèi)易陨綎|逃難到了四川，丁肇中在重慶磁器口小學讀書，抗戰(zhàn)勝利后又遷往天津，他在戰(zhàn)亂中念完了小學，1948 年，父親丁觀海到臺灣臺南工學院任教，并舉家遷臺。

12 歲的丁肇中進入臺灣成功中學讀書，后來轉(zhuǎn)入建國中學。高中時，他特別喜歡理化，成績很好，他的一個同學曾在畢業(yè)紀念冊上給他這樣贈言：“你的理科可以說在班上無敵手，我希望你集中全力向理科進攻，發(fā)明幾個丁氏定律！”中學畢業(yè)后，丁肇中被保送到臺灣成功大學，就讀于機械工程系。1956 年，他20歲時帶著父母給他的100 美元，漂洋過海，只身赴美，就讀于密執(zhí)安大學。由于成績優(yōu)異，取得了獎學金，用6 年時間學完大學和研究生課程，于1962 年26 歲時獲得了物理學博士學位。

獲得博士學位后，丁肇中選定實驗物理學作為他的主攻方向。1965 年他在哥倫比亞大學有機會接觸到李政道、吳健雄等一流物理學家。1969 年，他成為麻省理工學院教授。1964—1972 年間，他還在漢堡德國國家電子加速器中心領(lǐng)導一個實驗組，進行了一系列光生矢量介子實驗。1972 年，他帶領(lǐng)一個小組在紐約長島布魯克海文國家實驗室進行了一系列實驗，尋找新的重粒子。對于實驗的艱巨性和復雜性，丁肇中曾經(jīng)這樣比喻道：“在雨季一個像波士頓這樣的城市，1 分鐘之內(nèi)也許要降落下千千萬萬粒雨滴，如果其中的一滴有著不同的顏色，我們就必須找到那滴雨。”

1974 年11 月12 日，在實驗室夜以繼日工作了2 年多的丁肇中向全世界宣布，他的小組發(fā)現(xiàn)了一種未曾發(fā)現(xiàn)過的新的基本粒子——J 粒子。這種粒子有兩個奇特的性質(zhì)：質(zhì)量重，壽命長，所以J 粒子一定來自第四夸克（現(xiàn)在知道是“粲夸克”矢量族）。這推翻了過去認為世界只由3 種夸克組成的理論，為人類認識微觀世界開辟了一個新的境界，被稱為“物理學的十一月革命”。為此，1976 年丁肇中榮獲著名的洛侖茲科學獎。

1976 年12 月10 日，繼1957 年31歲的李政道和35 歲的楊振寧榮獲諾貝爾物理學獎之后，又一位黃皮膚黑眼珠的華人——40 歲的丁肇中，登上諾貝爾獎的領(lǐng)獎臺，成為自1901 年諾貝爾獎首次頒發(fā)以來的3/4 個世紀中，第2次第3 人獲此殊榮的中國血統(tǒng)科學家。丁肇中在瑞典首都斯德哥爾摩頒獎典禮上的答詞，是用中文書寫和演講的。他說：“國王、王后陛下，皇族們，各位朋友：得到諾貝爾獎是一個科學家最大的榮譽。我是在舊中國長大的，因此想借這個機會向發(fā)展中國家的青年們強調(diào)實驗工作的重要性。中國人有句古話：‘勞心者治人，勞力者治于人，這種落后的思想，對于發(fā)展中國家的青年們有很大害處。由于這種思想，很多發(fā)展中國家的學生都傾向于理論研究而避免實驗工作。事實上，自然科學理論不能離開實驗的基礎(chǔ)。特別是物理學，它是從實驗產(chǎn)生的。我希望由于我這次得獎，能夠喚起發(fā)展中國家的學生們的興趣，使他們注意實驗工作的重要性，為自己國家的建設(shè)、科學的進步貢獻出青春和力量。”

丁肇中這段近半個世紀之前說的話，就像是當前所使用的語言，沒有任何過時之感。

作為炎黃子孫，丁肇中對中國有著深厚的感情。盡管在美國生活了多年，但他仍然保持著中國的文化傳統(tǒng)、道德觀念和生活習慣。他在研究工作上取得成績后總是要去中國餐館品味中國的飯菜，同餐館老板聊聊祖國的悠久歷史和大好河山。

獲得諾貝爾獎以后， 丁肇中于1977 年當選美國國家科學院院士；1978 年回到中國把研究生帶到身邊培養(yǎng)；1979 年發(fā)現(xiàn)膠子噴注；1989 年確定三代中微子種類的數(shù)目只有三代；1991 年，丁肇中在北京人民大會堂舉行的“情系中華”大會上接受特別榮譽獎時發(fā)表了題為《應(yīng)有格物致知精神》的演講，這篇演講稿被錄入我國初中語文教材；1994 年起丁肇中領(lǐng)導AMS 實驗在空間尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì)，同年當選為中國科學院外籍院士；1998 年在太空中首次發(fā)現(xiàn)氦-4 和同位素氦-3的空間分布是不同的；2015 年首次發(fā)現(xiàn)在太空中有大量高能正電子，這些正電子的來源很可能是暗物質(zhì)碰撞所產(chǎn)生的。

2018 年7 月，82 歲的丁肇中回家鄉(xiāng)訪問。山東省日照市科技館要把祖籍日照的諾貝爾獎獲得者丁肇中科學生涯中6 個著名實驗?zāi)Ｐ妥龀鰜碚故?，其中AMS 阿爾法磁譜儀模型的制作難度系數(shù)最大。為此，科技館不惜重金邀請頂級設(shè)計師打造模型。當設(shè)計師匯報方案時，丁肇中把自己的座位移到離大屏幕最近的位置，皺起眉頭，盯緊演示中的每一處細節(jié)。3 個小時里，這位耄耋老人質(zhì)疑、糾錯，再質(zhì)疑、再糾錯，氣氛搞得像一場考試。兩次匯報會，丁肇中共為AMS 阿爾法磁譜儀模型的設(shè)計方案糾錯42 處。

“科學的進展是多數(shù)服從少數(shù)，只有極少數(shù)人把大多數(shù)人的觀點推翻了以后，科學才能向前走?！倍≌刂性? 月16 日中國科學院高能物理所高能論壇上如是說。