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丁肇中的“知之”与“不知”
发布时间: 2014-10-28                    访问次数: 506

    丁肇中,华裔美国籍实验物理学家,祖 籍山东省日照市涛雒镇,现任美国麻省理 工学院教授,曾获得1976 年诺贝尔物理学 奖。他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”将新粒子命名为“ J粒子”。近年来,他带 领 AMS( Alpha Magnetic Spectrometer,中文 译为阿尔法磁谱仪)项目团队致力于宇宙 暗物质和反物质的研究。
  2014 年10 月14 日下午,丁肇中教授 在东南大学九龙湖校区焦廷标馆发表主题 为“ AMS最新研究进展”的精彩演讲。
          他“知道”———
    作为物理学家,他天资聪颖、勤奋刻 苦;作为教授,他热心培养物理人才;作为 诺贝尔获得者,他在继续探索宇宙的奥秘 ……对自己所研究的领域,他讲起来滔滔 不绝。虽然普通话不是很标准,但是他尽力 用易懂的语言带领大家感受宇宙的浩渺。 作为听众,你会感到他对自己研究的领域 几乎是“无所不知”、无所不晓。
   “暗物质一定存在”
  顾名思义,暗物质是宇宙中看不见的 物质。现在我们看到的天体,要么发光,如 太阳;要么反光,如月亮,但有迹象表明,宇 宙中还存在大量人们看不见的物质。它们 不发出可见光或其他电磁波,用天文望远 镜观测不到,但它们能够产生万有引力,对 可见的物质产生作用。
  有研究表明,暗物质在宇宙中所占的 份额远远超过目前人类可以看到的物质。 宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量, 暗物质占宇宙25% ,暗能量占70% ,我们通 常所观测到的普通物质只占宇宙质量的 5% 。
  之前有报道说,丁肇中主持的 AMS项 目主要目标是确定暗物质是否存在。但是丁 教授否认了这个说法。他说:“暗物质一定存 在,我们现在做的是如何才能找到它。”
  他强调:“假如说在地面找不到暗物 质,并不代表在空间找不到暗物质。有很多 实验常常说没有找到暗物质,暗物质不存 在,这是完全错误的。”
    如何寻找暗物质
  丁肇中教授在演讲时介绍,寻找暗物 质有三种相互独立的方法,第一种叫做散 射,就是在地下或者在矿里面 挖一个很深的洞,所有的宇宙 线被泥土和石头吸收了,就剩 下暗物质。因为暗物质可以穿 透所有物质,所以测量晶体就 可以确定是否有暗物质,这是 最普遍的在地面测量是否有 暗物质;第二种是 LHC(即将 质子加速对撞);第三种叫湮 灭,即物质与其所对的反物质 有效碰撞后消失并产生夸克 等新物质与高能光子(γ射线) 等能量。 AMS实验使用的就是 第三种方法:湮灭。暗物质碰 撞会产生额外的正电子,这些 正电子的特征会被阿尔法磁 谱仪( AMS)精确地测量到。
  2009 年11 月初,丁肇中 宣布,阿尔法磁谱仪( AMS)将 于2010 年7 月29 日早上7 点 30 分在美国肯尼迪空间中心 搭乘奋进号航天飞机的 STS- 134 航班升空,送到国际空间站,开始为期 3 年的探索暗物质与反物质之旅。但是出于 安全考虑,发射一再推迟,经历了多次推迟 发射事件之后,阿尔法磁谱仪2 终于在美 国东部时间2011 年5 月16 日上午搭乘 “奋进”号航天飞机升空。
  2013 年4 月3 日,丁肇中团队借助阿 尔法磁谱仪已发现680 万个正电子,这些 正电子可能来自暗物质。今年9 月18 日, 丁肇中在日内瓦公布了 AMS的最新成果, 证明暗物质存在实验的6 个有关特征中, 已有5 个得到确认,进一步显示宇宙射线 中过量的正电子可能来自暗物质。
  在过去40 个月里, AMS收到540 亿宇 宙线事例,远远多于过去一百 年收集到所有宇宙线事例的 总和。
       “做科研最重要的是兴趣”
  有人问他,是什么让你 对寻找暗物质如此着迷?他 说是兴趣。有人问他,是什么 力量支撑你在科研的道路上 坚持走下去?他的回答依然 是两个字:兴趣。
  西方国家高校中有一个 说法———“科研是有钱人的 游戏”。而最近,一篇题目为 《既然你这么穷,为什么还搞 科研?》的文章也在中国各大 网站传播甚广。在演讲后的 媒体问答中,我问丁教授,您 对这个问题怎么看?他回答: “我初到美国留学时,身上只有100 美元。 我开始做科研时,身上是300 美元。这不能 算是富人吧?”坐在他身边的易红校长补充 道:“东南大学每年招收的博士中,有相当 一部分同学经济条件并不好。”我说:“那我 可不可以理解为,只要是对科研有着足够 的兴趣,那么就要克服一切困难,包括经济 上的困难。”丁教授点点头:“我个人是这么 认为的。”
  对待科学,他保持着孩童般的好奇,同 时也怀着一颗缜密而虔诚的心。在送 AMS 升空的航天飞机起飞前几天,他到发射台 上去要求所有人包括工程人员、技术人员、 警卫人员,让他进入机舱,独立想一想过去 16 年里有这么多国家一起做的 AMS有没 有错误,有没有值得怀疑的地方。他说,我 记得非常清楚,我在那坐了四个钟头,我没 有想到有任何可怀疑的地方,所以我就下 来了。
  这是对自己的兴趣负责,对团队负责, 更是对科学负责。
      他“不知道”———
   作为备受尊敬的科学家,丁教授却并 非“无所不知”“无所不能”,相反,他有很多 的“不知道”。在与东南大学师生以及新闻 媒体交流的过程中,丁教授遇到了以下问 题———
       “想象的”未来
   有记者问他:“丁教授,您的新成果公 布以后,很多报道说您对发现暗物质只剩 一步之遥,或是说您很快就会发现暗物质, 对于这样的说法,您怎么看?”
  丁肇中非常平静地回答:“不知道。”他 又补充道,“目前暗物质的五个特征已经得 到确认,但是第六个还没有。没有确定的事 情我不敢说。”
  他不愿去“畅想”这未知的未来。对他 来说,一切都要靠实验、靠时间去检验。一 位电气工程学院的本科生问他:“您对未来 国际空间站实验前景有什么看法?”丁肇中 回答说:“国际空间站是很贵的,已经用掉 三十亿美金。我做实验的时候通常只做一 个,保证我的结论是对的。我想,今后也不 可能把同样的实验放在天上,所以最重要 的任务是实验的结果是对的,错的结果没 有任何人来校对,这是我唯一的想法。”
  对他来说,现在最重要的是脚踏实地做 好每一个实验,以保证每一个决定是正确 的,而不是靠“想象”作出决定。他常说,“不 知道的事情绝对不能去主观推断,而最尖端 的科学很难靠判断来确定是怎么回事。”
      对未经证明的想法“怎么看”
  一位电气学院的本科生问:“丁教授, 我有一个想法,暗物质 有可能以漩涡的方式存 在充斥着整个宇宙,这 是否能够从根本上解释 引力或者时空弯曲呢?” 之前也有其他高校的学 生问他:“您认为物质是 否存在于正反物质之间 的第三种状态呢?”
  这样的问题虽然在 自己的研究领域之内, 但是丁教授却依然回 答———“不知道”。他对 自己的答案给出解释: “实验决定一切,理论和 实验不符合的话,理论 都是没有意义的。”这也 是为什么团队中来自 16 个国家和地区的工 作人员都会听他的。“因 为我不知道的东西一定 告诉大家我不知道。开 会的时候,所有的人都可以发言。我听懂 了,就做个决定。还有很多东西我不懂,请 大家再做解释,然后再做决定。大家听我 的还有另外一个原因是到目前为止我还 没有做过错误的决定。一个人经常做错误 的决定别人就不相信了。”
  他用实验、用技术去寻找、去证明。对 科学,他永远保持细心和严谨,他不会“创 造”理论,更不会对自己不知道的事情轻易 给出“看法”。
     科研之外的琐杂
  在此之前,丁肇中教授也与其他高校 师生有过交流并接受过媒体访问。他被问 到了这样的问题——— “您认为高层次物理 人才如何培养?”“您 对中国人的诺贝尔奖 情结怎么看?”“您能 不能谈谈物理学未来 20 年的发展方向?”
  对于这些问题, 丁教授一律是以简单 的三个字来回答——— “不知道”,或者“没看 法”。如果学校领导在 旁边,他也会把一些 跟教育有关的问题 “抛给”校长或是学院 院长。他说,校长和院 长比自己更有资格来 回答这些问题。
  他不会让太多纷 扰占用自己的精力和时间,从而才能心无 旁骛,将一颗纯净的心和全部的热情投入 到他所热爱的科学研究中。
  但是也有些科研之外的问题,他愿意 多聊几句。例如有记者问:丁教授,您一直 以来从事科学工作,基本上把大部分的时 间和精力都献给了科研,那么您是怎么处 理工作和家庭之间的关系呢?对于您的子 女,您是怎么教育的?
  他用平缓而温暖的语调回答:“在工作 与家庭中,家庭不仅是必要的,而且是非常 重要的。对于我的孩子,我从来不干涉他 们,让他们自己自由发展。”
  科研之外的利益纠葛,他无心问津;但 是对于家庭、亲情,他却如此重视。
      “知之为知之,不知为不知”
 丁肇中教授生在美国,但却真正做到 了中国传统文化中的“知之为知之,不知为 不知,是知也”。
 很多人在初中时候都学过丁肇中的 一篇文章 《应有格物致知精神》。在这篇 文章中,他写道:“我觉得真正的格物致 知精神,不但是在研究学术中不可缺少, 而且在应付今天的世界环境中也是不可 少的。在今天一般的教育里,我们需要培 养实验的精神。就是说,不管研究科学, 研究人文学,或者在个人行动上,我们都 要保留一个怀疑求真的态度,要靠实践来 发现事物的真相。”就是这样的精神,伴 随丁肇中的科研生涯,不断探索宇宙的神 奇。
  庄子曾说:“吾生也有涯,而知也无 涯。以有涯随无涯,殆已!已而为知者,殆 而已矣!”在未来20 年内, AMS 将收集到 3,000 亿个数据,能够探测到可见宇宙边 缘的信号。丁教授如今已年近耄耋,他将 时间都投入自己所感兴趣的科学研究, 不经过实验证明的,没有经过实践检验 的,他不会给看法、下结论。而对一些与 科研无关的利益纷争、社会琐杂,他又能 做到不念不闻,心无旁骛。如此,他才能 数十年全神贯注,用有限的生命去触及 宇宙的极限,推动科学、推动人类的进 步。