“丁肇中”诺贝尔物理学奖得主丁肇中和他的五个实验

今天，很高兴为大家分享来自媒体滚动的诺贝尔物理学奖得主丁肇中和他的五个实验，如果您对诺贝尔物理学奖得主丁肇中和他的五个实验感兴趣，请往下看。

2023年5月16日到5月23日，一周的时间里，87岁的诺贝尔物理学奖得主丁肇中先生从北京到广州，从中国科学院高能物理所的高能论坛到大湾区科学论坛，活动安排虽不算密集，但舟车劳顿于他的年龄来说仍称得上是一次考验。

本周，《面对面》栏目赴广州专访丁肇中先生。

采访前，我们了解到两个信息，一个是他将在采访结束后马上出发，前往中微子实验室去考察，另一个是他在整个行程中，每天都会在固定的时间里和远在瑞士的团队通电话，讨论正在进行的实验。

实验是干什么的？有什么用？

丁肇中长期从事高能物理实验，这意味着，能和他讨论专业问题，或者仅仅向他提出专业问题的人都是极少数的。

记者：有没有人问您实验是干什么的？有什么用？有什么用这个问题是不是反复被人问过？

丁肇中：常常有人问这个问题。比方说20世纪30年代的时候我们研究的是原子物理或者量子力学，那个时候就有人问做这个干什么？这完全是抽象的，现在用在量子计算机上用在通信上，完全是那个时候的基本物理。在1900年左右最主要的一个发现是X光，当时也有人问做X光干什么？现在用在医学上用在各种不同研究上。20世纪50年代的时候，最先进的科学就是原子核物理，那时候也有人问这有什么用处？花这么多钱研究这个干什么？现在用在能源上。从发现到应用可能有30年到50年的时间，到能应用的时候就改变人的整个知识，问这个问题是很自然的现象，可是要想清楚一点，人要研究这个主要是因为好奇心，有的结果改变人的整个人生。

“教授大小对我来说没有意义，做实验物理不要盲从专家的结论”

近些年，丁肇中在不同场合分享体会时，都用了大致相同的文本结构，那就是五次重要的实验和每个实验带给他的领悟，他从他第一个重要实验中得到的领悟是“做实验物理不要盲从专家的结论”。

记者：您做的第一个重要实验就是电子到底有没有半径，当时是很权威的教授做出来的实验？

丁肇中：对，两个学校。

记者：您当时博士毕业没多久，怎么就可以去质疑这么大的教授做出来的实验呢？

丁肇中：大教授和小教授对我来说是没有意义的。我就觉得量子力学、量子电动力学是很完整的科学，因为以前很多人检查过这个都是对的，推测都是对的，忽然两个实验说它是错的，所以我就觉得很奇怪，我就想一个办法检查一下。

做实验需要钱，需要实验室。在美国，丁肇中没有找到愿意和他合作的实验室。1965年，他放弃了在美国大学的前程，到德国新建的电子同步加速器研究所，重做了正负电子对实验。八个月后，他的实验证明：量子电动力学是正确的，电子没有体积。

记者：您当时做出来这个说是推翻有名大学有名教授的实验，您去哪说去，您一个小人物去推翻人家大人物，怎么去推翻人家？

丁肇中：我现在忘了是哪一月了，国际高能物理每两年有一个会，德国国家研究室主任就写了封信，说我们要来，我们有结果要向大家公布，所以就带我去了。那时候根本没有计算机，稿子是从德国到美国加州的飞机上写的。第一个报告可能是哈佛大学的，第二个报告可能是康奈尔大学，两个都证明电子有半径，组织会议的人就说现在没有时间了，不过我给你10分钟。

记者：给了他们多少时间？

丁肇中：大概一个钟头左右。10分钟我就简单地介绍了一下，这个实验怎么做的？怎么样校对？怎么样检查？

记者：能够说服别人吗？

丁肇中：不知道，大概别人都相信了吧。

记者：这个实验给您奠定了一个什么基础？

丁肇中：慢慢有人知道我是谁了，慢慢开始有人支持我了。

“不要因为大多数人反对而改变你的兴趣”

20世纪70年代，丁肇中从事有关光子和重光子的一系列实验。这些实验“不受物理界的欢迎”：在理论物理学家眼中，寻找高质量的重光子物理意义不大；在实验物理学家心中，没有人能完成如此困难的实验。

丁肇中：要从正负电信号中找重光子需要极高的背景分辨率，就相当于广州下雨的时候，每秒钟有100亿个椅子中间有一个是红的，你要把这个红的找出来，所以必须发展全新、非常精确、非常强的放射线下，能正常工作的全部新仪器，这个实验不受物理界的欢迎。

在这个理论物理学家和实验物理学家都不看好的实验中，藏着一顶诺贝尔物理学奖的桂冠，但要戴上这顶桂冠，丁肇中首先要做的，仍然是找到愿意和他合作的实验室。

美国布鲁克海文国家实验室接受了丁肇中的实验计划。1974年，这项实验让丁肇中找到第四种夸克——J粒子，这一发现推翻了过去认为世界只由三种夸克组成的理论，为人类认识微观世界开辟了一个新的境界。

丁肇中：所以第二个体会，做基础研究要对自己有信心，做你认为是正确的事情，自然科学的发展是多数服从少数，少数人把多数人的观念推翻了以后才能向前走，千万不要因为大多数人反对而改变你的兴趣。

1976年，丁肇中因此获得诺贝尔物理学奖，领奖时，他坚持使用中文演说，成为诺贝尔奖历史上第一个使用中文作获奖致辞的人。

“当实验和理论不符合的时候，你才可以学到新的东西”

1979年，丁肇中学术生涯的第三个重要实验，带给他的启示是“作为一名实验科学家，对意料之外的现象要有充分的准备”。这项实验原本的目标是继续寻找电子的半径，结果却意外发现了胶子。

1979年9月2日，美国《纽约时报》在头版上报道了新的发现，报道中特意提到“27名中国科学家参加了这个实验”。这是改革开放后，中国科学家第一次参与国际合作，这批科学家中很多来自中国科学院高能物理所。这之后，丁肇中领导的L3实验开始，包括中国在内的19个国家、600多名科学家参与其中。

L3实验在欧洲核子中心进行，这项实验耗费了丁肇中20年的时间，实验发现，在现在的能量范围内，宇宙中有三种不同的电子、三种不同的中微子和六种不同的夸克。电子和夸克是没有体积的。

L3实验带给丁肇中的启发：组织国际活动，要选择科学上最重要的题目，以引起参加国的兴趣。贡献大的国家要有优先的认可，这才能得到参加国政府的长期优先支持。但追根溯源，他仍将国际合作之所以成功，归因于人们对物理的兴趣。

丁肇中：国际组织很大、很多的国家，可是我并没有权力控制他们的经费，也没有这个能力，所以他们愿意做这个事情，因为他们对这个物理有兴趣。

把不可能变为可能

从1994年开始，即将60岁的丁肇中启动了他物理生涯中第五个重要的实验。他想要把磁谱仪放到太空中，寻找反物质、暗物质和宇宙线的秘密。

丁肇中：很多人说这是不可能的实验，人类不可能把磁铁放到天上。因为磁铁放到天上，就像中国人用的指南针一样，一头会向北一头会向南，所以很快航天飞机或空间站就失去控制了，所以这是绝对不可能的。

记者：谁说的？

丁肇中：很多人说，这是很普通的现象，结果我们做了磁铁，让它不转。

多个国家的通力合作，造就了AMS，也就是阿尔法磁谱仪。1998年，“发现号”航天飞机载着AMS-01飞行10天，收集了100小时的数据，证明了太空探测高能粒子的可行性和优越性。丁肇中开始着手阿尔法磁谱仪AMS-02的宏伟计划：耗资20亿美元，由16个国家60个研究机构600位科学家共同参与，使用强大的超导磁铁，安装7个精密探测器，通过航天飞机安装到刚刚兴建的国际空间站上。

2011年5月16日，美国“奋进”号航天飞机携带着中国参与制造的阿尔法磁谱仪，从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。当阿尔法磁谱仪启动时，瀑布般的数据流瞬时传到欧洲核子研究中心。就是这些数据决定了丁肇中近20年的工作状态：时时刻刻关注着太空上的阿尔法磁谱仪。

记者：今天早晨您是几点起来的？

丁肇中：7点多钟。因为阿尔法磁谱仪在国际空间站上，绕着地球，每93分钟绕地球一次，速度很快，每一小时都不一样，所以每小时、每分钟都得有人看着，反应是什么？跟所有的人达成了协议，有任何重要的事情一定得告诉我，所以我最初没有了解，到了太空以后没有星期六、星期天，没有新年，没有圣诞节，随时随地都在假想，什么地方可能有错误？什么地方有误差？假使你知道的话，你可以把它处理一下，某一个仪器有错误你不知道那你结果就错了。

记者：这个阿尔法磁谱仪如果说从2011年开始算起，在空间站开始工作的话？

丁肇中：今年差不多正好是12年。

记者：这12年每天、每小时、每分钟都在回收着很多数据。对您来说，您是时时刻刻都在关注着它，还是就像您所说的遇到什么重要的事情您才关注。

丁肇中：时时刻刻关注。

记者：您说基础性研究要真的所谓的有用恐怕得三五十年，我们就从2011年开始算起，这个实验到了天上开始算起的话可能要做很久才能有结果，您就算活到120岁，也得有告别这个世界的那一天，您可能看不到结果了，那您觉得遗憾吗？

丁肇中：一点都不遗憾，比方说现在假使要到火星上去或者到月球上去，人一离开大气层以后，离开地球磁场以后，有很多的宇宙线。以前对宇宙线的测量是很简单的，结果我目前的发现宇宙线每小时、每天、每年都有很大变化，要是载人到火星上去长住，必须了解宇宙线是什么？这就是现在就可以用的知识。

记者：这是您回答外界给您提出来的“有什么用”一个最有说服力的回复？

丁肇中：我不需要说服力。

“所谓失败就是你结果是错的”

丁肇中：就我来说我的实验是我最重要的事情。我女儿和我儿子常常问我，整天白天晚上都在实验室里，我说因为我对这个很有兴趣。

记者：您这一辈子做实验没有失败过？

丁肇中：到现在还没有，不代表明天不会失败，不代表后天不会失败。

记者：失败意味着什么？

丁肇中：所谓失败就是你结果是错的。我跟我们所有同事一直说，我们的实验花了20年的时间，花了不少的经费和人力，大概今后二三十年不可能有人再做这样的实验，所以一定要做对。因为没有人可以直接验证我，一定影响物理的发展，所以有很多的结果到现在为止还没有发表，没有发表的原因就是我有怀疑，不是怀疑就是说觉得应该再仔细查一查。

“一个科学家要打破古人的观念，才能向前走”

从1977年开始，一直有中国科学家参与丁肇中的实验项目。在某次接受媒体采访时，他说他最看重的是科学家的想象力。

记者：您帮着中国培养一些物理学家？

丁肇中：不能说帮助中国，因为中国占世界人口1/5，一定有很好的科学家。

记者：事实证明是不是这样？

丁肇中：是。

记者：您刚才说最不一样的就是有想象力？

丁肇中：有想象力，不是普通的想象力，有和别人不同的想象力。

记者：它从哪儿来？这个东西我如果想培养的话，能培养出来吗？

丁肇中：对我个人来说可能我认识不少科学家，可能选择好的父母是很重要的原因，别的我就不知道了。

记者：读书能不能激发出自己的潜力来，想象力的潜力？

丁肇中：物理的进展是要打破前人书上的观念，我从很小的时候就和我父亲有不同的意见，我父亲常常说古圣先贤，这当然是非常重要的事情，可是从一个科学家来说，你要打破古人的观念，才能向前走。

记者：我只能说，一方面您是谦虚了；另外一方面真的羡慕您，您选择了一对好父母。谢谢您，祝您今天的科学之旅，很愉快，很顺利！

5月23日，完成《面对面》采访之后不久，丁肇中一行出现在位于地下700米深的江门中微子实验室，这是他此次中国之行的最后一站。即将在这里展开的实验，是人类在好奇心的驱动下，探究宇宙未解之谜的又一次努力，是基础研究和人类知识的再一次拓展。

（原标题：丁肇中和他的五个实验 专访诺贝尔物理学奖得主丁肇中）

好了，关于诺贝尔物理学奖得主丁肇中和他的五个实验就讲到这。