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          我所經(jīng)歷的5個(gè)物理實(shí)驗(yàn)——丁肇中

          來(lái)源:顆粒在線 2913 2019-09-04

          ??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)。?


          我想通過(guò)介紹我所做的5個(gè)物理實(shí)驗(yàn),來(lái)談?wù)勛约簭氖驴茖W(xué)研究的體會(huì)。


          1?第一個(gè)實(shí)驗(yàn)——測(cè)量電子的半徑??


          根據(jù)量子電動(dòng)力學(xué)——1948年費(fèi)曼、施溫格和朝永振一郎提出的理論,電子是沒(méi)有體積的。這個(gè)理論被當(dāng)時(shí)所有的實(shí)驗(yàn)所證明,他們因此而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。但是,1964年,美國(guó)哈佛大學(xué)和康奈爾大學(xué)著名的教授們與多年專門從事這種實(shí)驗(yàn)的專家們,用幾年的時(shí)間,做了2個(gè)不同的實(shí)驗(yàn),得出了意外的結(jié)果――量子電動(dòng)力學(xué)是錯(cuò)誤的,電子是有體積的。他們的結(jié)果受到物理學(xué)界的認(rèn)可和重視。?


          因?yàn)檫@是關(guān)于物理基本觀念的實(shí)驗(yàn),所以我決定用不同的方法來(lái)測(cè)量電子的半徑。那個(gè)時(shí)候,我剛拿到博士學(xué)位,沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn),所以沒(méi)有人相信我能做出這樣的實(shí)驗(yàn),也沒(méi)有人支持我。?


          1965年,我決定放棄在美國(guó)大學(xué)的前途,到德國(guó)利用新建的加速器用不同的方法重做實(shí)驗(yàn)。8個(gè)月以后,我的實(shí)驗(yàn)證明,量子電動(dòng)力學(xué)是正確的,電子是沒(méi)有體積的,它的半徑小于10-14厘米。圖1是我當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)的儀器。


          因此,我的第一點(diǎn)體會(huì)是:不要盲從專家的結(jié)論。我沒(méi)有做這個(gè)實(shí)驗(yàn)以前,都是世界級(jí)的專家在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。



          2?第二個(gè)實(shí)驗(yàn)——新粒子家族的發(fā)現(xiàn)?


          在1974年以前,物理界認(rèn)為,所有的粒子是由3種夸克所組成的。我的問(wèn)題是:為什么宇宙中只有3種夸克?為了尋找新的夸克,我決定建立一個(gè)高靈敏度探測(cè)器。在20世紀(jì)70年代初,我設(shè)計(jì)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求的精確度是極高的,相當(dāng)于在北京下雨時(shí),每秒鐘有100億個(gè)雨滴,如果有一個(gè)雨滴是紅色的,我們要從這100億個(gè)雨滴里把那個(gè)紅色雨滴找出來(lái)。?


          當(dāng)時(shí),這個(gè)實(shí)驗(yàn)不受物理學(xué)界歡迎,因?yàn)榇蠹叶枷嘈胖挥?種夸克,也沒(méi)有人相信如此困難的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃龀晒?。?shí)驗(yàn)幾乎被世界上每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室所拒絕。?


          直到1972年,美國(guó)的布魯凱文實(shí)驗(yàn)室接受了我們的實(shí)驗(yàn)。為了能從100億個(gè)已知粒子中找到一個(gè)新的粒子,這個(gè)實(shí)驗(yàn)必須具備以下條件:①?必須每秒鐘輸入100億個(gè)高能量的質(zhì)子到探測(cè)器上,這么多的質(zhì)子輸入到探測(cè)器所產(chǎn)生的放射線會(huì)徹底破壞探測(cè)器,對(duì)工作人員也是非常危險(xiǎn)的;②?必須發(fā)展全新的、非常精確的、在非常高的放射線下能正常工作的全部?jī)x器;③?必須設(shè)計(jì)安全的屏蔽系統(tǒng)。圖2為實(shí)驗(yàn)設(shè)備(J粒子探測(cè)器),當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)輸入每秒100億個(gè)能量300億電子伏特的質(zhì)子,并用10000噸水泥、5噸的U238、100噸鉛和5噸肥皂作為放射屏蔽。它的分辨率高達(dá)100微米,分辨速度達(dá)20兆赫。J粒子探測(cè)器現(xiàn)展于美國(guó)國(guó)家科技館(見(jiàn)圖3)。


          2年以后,我們果然發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子(J粒子),它具有奇異的特性——壽命比已知的粒子長(zhǎng)1萬(wàn)倍。很快,人們又發(fā)現(xiàn)了同樣壽命的類似粒子。它的重要性類似于我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)偏僻的村子里面所有的人都是百萬(wàn)歲左右,這就表示這個(gè)村子里的人是和普通人完全不一樣的。這種新粒子的發(fā)現(xiàn),證明了宇宙中有新的物質(zhì)存在,它們是由新的夸克組成的,我們把它命名為J粒子。J粒子的發(fā)現(xiàn),改變了物理學(xué)界長(zhǎng)期認(rèn)為世界上只有3種夸克的觀念,改變了人類對(duì)于物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。繼J粒子被發(fā)現(xiàn)之后,人們又找到了新的粒子,現(xiàn)在我們已經(jīng)知道,世界上至少存在6種不同的夸克。?


          由于此項(xiàng)工作,我獲得了1976年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上,從來(lái)沒(méi)有人用中文做過(guò)演講,我決定在授獎(jiǎng)儀式上用中文進(jìn)行演講。我說(shuō):“得到諾貝爾獎(jiǎng),是一個(gè)科學(xué)家最大的榮譽(yù)。我是在舊中國(guó)長(zhǎng)大的,因此想借這個(gè)機(jī)會(huì)向發(fā)展中國(guó)家的青年們強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)工作的重要性。中國(guó)有一句古話:‘勞心者治人,勞力者治于人’。這種落后的思想對(duì)發(fā)展中國(guó)家的青年們有很大的害處。由于這種思想,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,物理學(xué)是從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的。我希望由于我這次得獎(jiǎng),能夠喚起發(fā)展中國(guó)家的學(xué)生們的興趣,而注意實(shí)驗(yàn)工作的重要性?!?


          獲諾貝爾獎(jiǎng)以后,葉劍英元帥寫了一首詩(shī)給我:“攻城不怕堅(jiān),攻書(shū)莫畏難,科學(xué)有險(xiǎn)阻,苦戰(zhàn)能過(guò)關(guān)。”?


          我的第二點(diǎn)體會(huì)是,要對(duì)自己有信心,做你認(rèn)為正確的事,不要懼怕困難,不要因?yàn)榇蠖鄶?shù)人的反對(duì)而改變自己的正確想法;同時(shí),決策機(jī)構(gòu)要給優(yōu)秀的年輕人機(jī)會(huì)。



          3?第三個(gè)實(shí)驗(yàn)——膠子的發(fā)現(xiàn)?


          什么是膠子?在原子外面是電子,里面是原子核,原子核里面是核子,核子里面是夸克。宇宙中有4種力,即引力、電磁力、弱力和強(qiáng)力。引力,其來(lái)源到現(xiàn)在還沒(méi)有人知道是怎么回事;電磁力,由光子傳輸,電子和原子核間的力,就是光子傳輸;弱力,由Z0、W?子傳輸;強(qiáng)力由膠子傳輸(見(jiàn)圖4)。


          1977年8月,鄧小平建議每年派10位科學(xué)家參加我的工作。從那個(gè)時(shí)候起,中國(guó)科學(xué)家開(kāi)始參加我的科研團(tuán)隊(duì),并做出了世界上公認(rèn)的貢獻(xiàn)。鄧小平曾對(duì)我說(shuō),對(duì)科技工作,要想得遠(yuǎn)一點(diǎn),看得寬一些;一是要派人出去學(xué)習(xí),二是要請(qǐng)人來(lái)講學(xué);不但科研機(jī)構(gòu)這樣,企業(yè)也要這樣。我曾經(jīng)多次見(jiàn)到鄧小平先生,每次見(jiàn)到他,我都向他介紹我的工作。他對(duì)物理很有興趣,問(wèn)我很多問(wèn)題,同時(shí)也向我講述戰(zhàn)爭(zhēng)年代的經(jīng)歷。他是我接觸過(guò)的國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人和科學(xué)家中最特殊的。?


          20世紀(jì)70年代,我在德國(guó)PETRA的300億電子伏特電子對(duì)撞機(jī)(見(jiàn)圖5)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),原來(lái)的目標(biāo)是繼續(xù)測(cè)量電子半徑。


          然而,做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,我突然注意到,在正電子和電子對(duì)撞的時(shí)候,可以產(chǎn)生夸克、反夸克和膠子的3種粒子噴注(示意圖見(jiàn)圖6)。


          1979年9月4日,美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》頭版報(bào)道了我們發(fā)現(xiàn)膠子的消息。中國(guó)的《參考消息》1979年9月11日轉(zhuǎn)載了《紐約時(shí)報(bào)》這條消息,稱27名中國(guó)科學(xué)家參加了這次主要的實(shí)驗(yàn),在有關(guān)核粒子的國(guó)際合作研究項(xiàng)目史上這是第一次,也是中國(guó)的一大貢獻(xiàn)。1979年9月5日,《人民日?qǐng)?bào)》刊載了題為“丁肇中教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)膠子”的報(bào)道,稱這種新粒子發(fā)現(xiàn)引起全世界科學(xué)界極大興趣。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所唐孝威等20多位科學(xué)工作者參加了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究。?


          我的第三點(diǎn)體會(huì)是,做科學(xué)研究對(duì)意料之外的現(xiàn)象要有充分的準(zhǔn)備。





          4?第四個(gè)實(shí)驗(yàn)——在歐洲核子中心的L3實(shí)驗(yàn)?


          這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在歐洲核子中心的周長(zhǎng)27?km的加速器(見(jiàn)圖7)上進(jìn)行的,1000億電子伏特正電子與1000億電子伏特電子對(duì)撞,溫度為太陽(yáng)表面4000億倍的溫度,也是宇宙誕生最初的1000億億分之一秒時(shí)的溫度。


          L3實(shí)驗(yàn)是首次由美國(guó)、前蘇聯(lián)、中國(guó)、歐洲等19個(gè)國(guó)家的600名科學(xué)家共同參加的大型國(guó)際合作。中國(guó)政府非常支持L3實(shí)驗(yàn),包括給了一臺(tái)非常先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和在上海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的BGO晶體。我們開(kāi)始做這種BGO晶體的時(shí)候,全世界的產(chǎn)量才只有4?公斤,很不幸的是我們需要12?噸。怎么辦呢?我還記得上海硅酸鹽研究所的嚴(yán)冬生院士專門告訴我他們可以做,所以盡管當(dāng)時(shí)德國(guó)人、法國(guó)人都比較反對(duì),最終我還是決定在上海做BGO晶體,結(jié)果做得非常成功?,F(xiàn)在他們所的晶體產(chǎn)品已被廣泛用于工業(yè)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。?


          L3實(shí)驗(yàn)共發(fā)表了271篇文章,有300人為此獲得博士學(xué)位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用3句話來(lái)表達(dá):①?宇宙中只有3種不同的電子;②?電子是沒(méi)有體積的,其半徑小于10-17?厘米;③?夸克也是沒(méi)有體積的,其半徑小于10?-17?厘米。很多優(yōu)秀的中國(guó)科學(xué)家參與了這個(gè)實(shí)驗(yàn)并回國(guó)工作。?


          我的第四點(diǎn)體會(huì)是,主持國(guó)際科學(xué)合作,要選科學(xué)上最重要的題目;只有這樣,才能引起參加國(guó)科學(xué)家的最大興趣,才能得到參加國(guó)政府長(zhǎng)期的優(yōu)先支持。



          5?第五個(gè)實(shí)驗(yàn)——國(guó)際空間站上的AMS實(shí)驗(yàn)?


          國(guó)際空間站長(zhǎng)109米,寬80米。AMS實(shí)驗(yàn)(Alpha?Magnetic?Spectrometer,阿爾法磁譜儀)是國(guó)際空間站唯一的大型科學(xué)實(shí)驗(yàn),也是人類第一次把磁譜儀送入太空(見(jiàn)圖8)。AMS的目標(biāo)是尋找由反物質(zhì)組成的宇宙,探討暗物質(zhì)和宇宙線的來(lái)源。


          在大爆炸的理論中,宇宙起源時(shí)的溫度非常高,大爆炸之前沒(méi)有物質(zhì),因此大爆炸以后物質(zhì)與反物質(zhì)的數(shù)量應(yīng)該一樣多。現(xiàn)在宇宙已經(jīng)存在150億年,有由我們身邊的各種物質(zhì)組成的宇宙,大爆炸后產(chǎn)生的反物質(zhì)在什么地方??


          什么叫反物質(zhì)呢?1928年,英國(guó)科學(xué)家狄拉克注意到在相對(duì)論和量子力學(xué)的方程式中,把質(zhì)量“m”變換符號(hào)為“-m”,方程式不會(huì)改變。他問(wèn)“-m”有什么意義,因而提出反物質(zhì)理論。在發(fā)現(xiàn)反電子后,他于1933年獲諾貝爾獎(jiǎng)。1965年,《紐約時(shí)報(bào)》頭版一則消息報(bào)道:“物理學(xué)家造出復(fù)雜的反物質(zhì)”,介紹了我的實(shí)驗(yàn):發(fā)現(xiàn)由反物質(zhì)組成的反原子核。1965年5月,《參考消息》以“中國(guó)旅美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)‘雙逆粒子’”為題,轉(zhuǎn)載了臺(tái)灣《中央日?qǐng)?bào)》的相關(guān)報(bào)道,并介紹了我及我的父親。?


          人類研究天文現(xiàn)象的最早文字記錄是甲骨文記載的公元前3300年發(fā)生的超新星大爆炸,而更詳細(xì)的有關(guān)超新星爆炸的記錄是在宋朝公元1054年關(guān)于《金牛座星》的記載。在過(guò)去40年里,天文學(xué)和宇宙論的突破性發(fā)展,仍源于對(duì)光和電波的觀測(cè),如用哈勃望遠(yuǎn)鏡、地面望遠(yuǎn)鏡等,在這一領(lǐng)域由此也產(chǎn)生了近10位諾貝爾獎(jiǎng)得主??墒?,宇宙線里面除了光以外,還有帶電的粒子,帶電的粒子有質(zhì)量,所以它就被大氣層吸收了,無(wú)法在地球上觀測(cè)到。粒子因?yàn)閹щ?,要分辨電荷的符?hào),就必須用磁鐵來(lái)探測(cè);而至今沒(méi)有一個(gè)精密的磁譜儀在太空觀測(cè)帶電粒子,主要是因?yàn)闊o(wú)法將超導(dǎo)磁鐵送入太空。AMS是第一個(gè)送入太空的磁譜儀。?


          這個(gè)實(shí)驗(yàn)將在太空站運(yùn)行3年,可以收到很多正物質(zhì)的原子核。但是,能不能找到反氦、反碳等反物質(zhì)呢?3年中如果沒(méi)有任何這方面的發(fā)現(xiàn),就顯示了在可見(jiàn)的宇宙范圍內(nèi),沒(méi)有反星系存在,因而宇宙的演化不遵守物質(zhì)與反物質(zhì)的對(duì)稱性。?


          AMS實(shí)驗(yàn)是美國(guó)、中國(guó)(臺(tái)灣)、俄羅斯、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、瑞士等國(guó)首次在空間領(lǐng)域的合作,共有56所大學(xué)和研究所以及600位科學(xué)家進(jìn)行合作。中國(guó)有很多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)參加AMS實(shí)驗(yàn)工作,包括東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、中山大學(xué)、山東大學(xué)、中科院電工所、高能所,航天部一院、五院等等,其中把磁鐵放到太空中所遇到的困難就是被中科院電工所和航天部一院克服的。實(shí)驗(yàn)飛行進(jìn)行2次。第一次(AMS01)用來(lái)掌握磁體在太空中運(yùn)作的基本技術(shù);第二次(AMS02)用來(lái)尋找反物質(zhì)。?


          1998年我們把AMS01實(shí)驗(yàn)組裝好后,由航天飛機(jī)帶入太空飛行10天,發(fā)現(xiàn)了外太空中許多從未了解的、想象不到的現(xiàn)象。例如,在靠近赤道的地區(qū),正電子的數(shù)量為電子的4倍。?


          《科技日?qǐng)?bào)》1998年評(píng)出的當(dāng)年度世界10大科技新聞中有一條是,阿爾法磁譜儀首次升空運(yùn)行正常。該條新聞報(bào)道:6月2日,裝有中國(guó)制造的巨大永磁體的阿爾法磁譜儀首次搭乘美國(guó)發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)升空;此磁譜儀將安裝于未來(lái)的國(guó)際空間站,用以探測(cè)宇宙中的反物質(zhì)粒子;在此次實(shí)驗(yàn)中磁譜儀運(yùn)行正常。?


          當(dāng)時(shí)有很多美國(guó)科學(xué)家都認(rèn)為這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是不會(huì)成功的。1998年實(shí)驗(yàn)成功以后,我們把全部的時(shí)間用在制造AMS02上。AMS02有30萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)讀出通道,650個(gè)微處理機(jī),用-271℃的超導(dǎo)磁鐵,所有的儀器制造都沒(méi)有任何以往的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,也沒(méi)有任何以前的資料和數(shù)據(jù)可以參考?,F(xiàn)在,這些儀器已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)往日內(nèi)瓦組裝。


          圖9中,穿越輻射探測(cè)器是測(cè)量電子的,飛行時(shí)間探測(cè)器是測(cè)量速度的,超導(dǎo)磁鐵和硅微條探測(cè)器測(cè)量電荷的符號(hào)與大小,也測(cè)量動(dòng)量,量能器測(cè)量光子和電子,切倫可夫計(jì)數(shù)器測(cè)量速度和電荷。硅微條探測(cè)器飛行件已經(jīng)建造完成,共8層,總面積6.6?平方米,有20萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)通道,是最精密的大面積硅探測(cè)器之一。量能器由法國(guó)、意大利和中科院高能物理研究所的陳和生、呂雨生、莊紅林等人合作完成。AMS超導(dǎo)磁鐵現(xiàn)在正在美國(guó)的約翰遜太空中心組裝。?


          中國(guó)政府對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也非常有興趣,我曾經(jīng)向胡錦濤主席報(bào)告過(guò)中國(guó)參加AMS實(shí)驗(yàn)的意義。對(duì)于中國(guó)大學(xué)而言,第一,由于AMS實(shí)驗(yàn)工作是由世界上包括美國(guó)的麻省理工學(xué)院、耶魯大學(xué),瑞士的蘇黎士高工、日內(nèi)瓦大學(xué),意大利的羅馬大學(xué)等知名大學(xué)共同來(lái)完成,中國(guó)的大學(xué)可以和這些大學(xué)進(jìn)行長(zhǎng)期的合作和競(jìng)爭(zhēng)。第二,大學(xué)具有學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)和充分的學(xué)術(shù)自由,在研究中能發(fā)揮創(chuàng)造性的作用,在過(guò)去一百年里,獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)的科學(xué)家大多來(lái)自于大學(xué),因此大學(xué)的參加特別有意義。?


          對(duì)于中國(guó)航天事業(yè)而言,第一,AMS實(shí)驗(yàn)是由美國(guó)宇航局、俄羅斯宇航局、歐洲宇航局、意大利宇航局、德國(guó)宇航局參加和支持的,中國(guó)的航天專家可以借此與這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)期的、高水平的技術(shù)交流和競(jìng)爭(zhēng)。第二,可以得到AMS實(shí)驗(yàn)所發(fā)展的先進(jìn)的航天技術(shù),例如,用于空間的快電子系統(tǒng)、空間超導(dǎo)磁鐵技術(shù)等。?


          表1給出了近代物理學(xué)研究的一些發(fā)現(xiàn)。通過(guò)這個(gè)表你會(huì)發(fā)現(xiàn),科學(xué)家的實(shí)際發(fā)現(xiàn)和原定研究目標(biāo)一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有。專家們對(duì)于目標(biāo)設(shè)定的意見(jiàn)是根據(jù)已知的知識(shí),而實(shí)際的發(fā)現(xiàn)就是要打破已知的知識(shí),這樣科學(xué)才會(huì)發(fā)展、才會(huì)前進(jìn)。


          我的第五點(diǎn)體會(huì)是,自然科學(xué)的研究工作是具有競(jìng)爭(zhēng)性的,只有第一,沒(méi)有第二。沒(méi)有人知道誰(shuí)是第二個(gè)發(fā)現(xiàn)相對(duì)論的。



          6?基礎(chǔ)研究可改變整個(gè)世界和人類的生活?


          如果你要求物理學(xué)家,?哪怕是最偉大的物理學(xué)家,?對(duì)一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用做出預(yù)言,你會(huì)聽(tīng)到如下的回答。?


          1930年,物理學(xué)家恩內(nèi)斯特·盧瑟福:“通過(guò)打碎原子來(lái)產(chǎn)生能量是不合算的。任何希望將原子嬗變轉(zhuǎn)化成能源的想法都是空想。”?


          1926年,物理學(xué)家李·德福斯特:“電視從理論和技術(shù)而言是可行的,從商業(yè)和經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看,我認(rèn)為是不可能的,它只不過(guò)是浪費(fèi)時(shí)間的夢(mèng)想?!?


          1880年,開(kāi)爾文爵士:“X射線是個(gè)騙局。”?


          人們注意到,在科學(xué)金字塔中(見(jiàn)圖10),由于新的應(yīng)用在不斷擴(kuò)大(金字塔高度增大),基礎(chǔ)研究也在不斷拓寬它的底部(金字塔底部拓寬)。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展,基礎(chǔ)研究越來(lái)越走到了科學(xué)金字塔最外面的角落,因此,有時(shí)候基礎(chǔ)研究因?yàn)樗h(yuǎn)離日常生活而會(huì)受到人們的責(zé)難和質(zhì)疑。只有當(dāng)過(guò)了一段時(shí)間科學(xué)金字塔的應(yīng)用部分長(zhǎng)高后,公眾對(duì)原本奇怪的科學(xué)新現(xiàn)象逐漸熟悉了,基礎(chǔ)研究才看上去比較接近實(shí)際,從而被人們所理解。?


          我認(rèn)為,沒(méi)有任何理由斷定今后科學(xué)金字塔不會(huì)繼續(xù)拓寬和長(zhǎng)高。


          從發(fā)現(xiàn)一個(gè)科學(xué)新現(xiàn)象到這一科學(xué)成果的市場(chǎng)化,大約需要20~40年的時(shí)間,對(duì)政治家和實(shí)業(yè)家來(lái)說(shuō),這樣一段時(shí)間常常是太長(zhǎng)了。但是,科學(xué)研究工作不會(huì)是一帆風(fēng)順的,當(dāng)深入到未知領(lǐng)域時(shí),很難做出預(yù)言。在科學(xué)研究領(lǐng)域,錯(cuò)誤經(jīng)常是成功的一個(gè)組成部分。因此,基礎(chǔ)研究需要充分的自由空間和長(zhǎng)期的展望。?


          許多人認(rèn)為,如果一個(gè)國(guó)家想要在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面具有競(jìng)爭(zhēng)力,必須集中于能立即有市場(chǎng)效益的實(shí)用性技術(shù)的發(fā)展,并使經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。我們常常聽(tīng)到這樣的爭(zhēng)議:是支持“無(wú)用的”的基礎(chǔ)科學(xué),還是將資源集中于技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用研究?從歷史的觀點(diǎn)來(lái)看,后一種觀點(diǎn)是目光短淺的。?


          如果一個(gè)社會(huì)將自己局限于技術(shù)轉(zhuǎn)化,顯然經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,基礎(chǔ)研究不能發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)和新的現(xiàn)象后,也就沒(méi)有什么可以轉(zhuǎn)化的了。技術(shù)的發(fā)展生根于基礎(chǔ)研究之中。我們可以看到,如果沒(méi)有對(duì)基礎(chǔ)研究和教育方面的投資,發(fā)展經(jīng)濟(jì)的實(shí)用主義途徑是不可能持久的。?


          這正是1977年8月鄧小平同志對(duì)我說(shuō)的:對(duì)科技工作要想得遠(yuǎn)一些,看的寬一些。




          (注:本文轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò)文庫(kù),原文根據(jù)丁肇中教授2006年9月16日在“2006中國(guó)科協(xié)年會(huì)”上所作的大會(huì)報(bào)告整理而成,已經(jīng)作者修訂、確認(rèn)。原文責(zé)任編輯:胡春華)?



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          丁肇中(Samuel Chao Chung Ting):男,1936年1月27日生于美國(guó)密歇根州安阿伯城,祖籍是中國(guó)山東省日照市,世界著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。


          1959年獲美國(guó)密西根大學(xué)物理學(xué)學(xué)士和數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,1962年獲得美國(guó)密歇根大學(xué)物理學(xué)博士,1965年發(fā)現(xiàn)反氘核,1969年任美國(guó)馬薩諸塞理工學(xué)院物理系教授,1975年美國(guó)藝術(shù)和科學(xué)院院士,1974年發(fā)現(xiàn)第4種夸克的束縛態(tài)—J粒子,1976年被授予諾貝爾物理獎(jiǎng),并被美國(guó)政府授予洛侖茲獎(jiǎng),1977年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士,1979年發(fā)現(xiàn)膠子噴注,1982年確定中微子種類的數(shù)目只有三代,1994年起領(lǐng)導(dǎo)AMS組實(shí)驗(yàn)在空間尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì),1994年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院外籍院士。


          丁肇中研究方向是高能實(shí)驗(yàn)粒子物理學(xué),包括量子電動(dòng)力學(xué)、電弱統(tǒng)一理論、量子色動(dòng)力學(xué)的研究。他所領(lǐng)導(dǎo)的馬克·杰實(shí)驗(yàn)組先后在幾個(gè)國(guó)際實(shí)驗(yàn)中心工作。丁肇中致力于阿爾法磁譜儀項(xiàng)目研究-運(yùn)用安裝在國(guó)際空間站上的阿爾法磁譜儀,尋找由反物質(zhì)組成的宇宙和暗物質(zhì)的來(lái)源。


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