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丁肇中的科学之路

11-01 11:08:34 | 浏览次数: 17518 次 | 栏目:初三语文知识
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“追求客观真理和用实践去检验真理。” ──丁肇中的座右铭

  1974年,著名美籍华裔物理学家丁肇中,在美国的布鲁克海文国家实验所,进行了一项大胆的、复杂得令人眼花缭乱的实验,他发现了一种人们以前完全没有预料到的粒子──J粒子。

  当时,新闻界有一个误会:以为J粒子就是“丁粒子”,是丁肇中以姓氏来命名的。其实,这纯属巧合。丁肇中的本意是,想用这个粒子来纪念他们在探索电磁流性质方面,花了10年时间才获得的这项重要新发现。加之物理文献中习惯用J来表示电磁流,因此,丁肇中便以拉丁字母“J”来命名这个新粒子。

  丁肇中的发现,改写了相沿成习数百年的教科书,给亚粒子世界重绘了一幅崭新的图画。

  美国发行量很大的《新闻周刊》,为此撰文评介道:“这是基本粒子科学的重大突破,对于近半个世纪以来,物理学家努力寻求解析自然界的基本结构,具有重大的意义和贡献。”

  马萨诸塞理工学院院长杰米韦森,为自己学院的科学家做出了如此重大的贡献而感到自豪。他对新闻界评述道:“丁教授的研究,已为人类开拓了宇宙未知的领域,并使基本粒子物理学迈进了一个新的境界。”

  1975年2月14日,当时的美国总统福特也发来了贺电:“得知你们发现了新的、寿命更长的重粒子,我深感兴趣。在此,我谨代表美国人民,祝贺你和你的同事致力于此项重大发现的努力和贡献。”

  由于发现了J 粒子,许多物理学家便把“J以前”和“J 以后”作为区分历史时代的标志。J粒子发现两年之后,丁肇中便荣获了1976年度的诺贝尔科学奖金,那年他仅四十岁。

                 中国

  1936年2月27日,丁肇中出生在美国密执安州安阿伯镇。他的中学时代在台湾度过。他的数学、物理成绩优异,对历史学也很有兴趣。

  1956年8月底,丁肇中只身一人到美国安阿伯市的密执安大学留学。在大学里,他废寝忘食,埋头书斋,图书馆一实验室一食堂一宿舍,是他生活的轨迹。尽管美国大学里课余生活丰富多彩,却很少看到丁肇中的身影。同学们嘲讽他:塞缪尔(sarnuel是丁肇中的美国名字)真是个怪人,学习顶呱呱,可惜不合群。

  在学习上,丁肇中并不满足于几本教科书以及教师指定的参考书,他决心系统地、深入地搞清整个近代物理学的来龙去脉,及时地、广泛地了解近代物理学的最新成就和发展趋势。他饶有兴趣地研究物理学大师们的经典著作,博览物理学期刊。

  尽管丁肇中刚去美国时,口袋里只有100美元,而且举目无亲,英语也不太纯熟,但经三年努力之后,他获得了数学及物理学硕士学位。过了两年之后,他又荣获了物理学博士学位。

  这时,丁肇中再次面临人生道路上的重大选择:是继续从事科学研究呢,还是经商、教学?跟丁肇中一块的台湾省美国留学的同学中,有的准备带着文凭回台湾,求个一官半职,也有的打算继承家业做买卖。丁肇中对升官发财没有兴趣,决定留在美国继续从事物理学研究,把自己的命运同方兴未艾的高能物理研究牢牢地拴在一起。

                 选择

  翻开物理学史,我们不难发现:物理学的发展犹如长江、黄河之水,后浪推前浪,滚滚东流。

  17世纪,英国伟大的物理学家牛顿抓住了机械运动最本质的规律,建立了万有引力的理论;19世纪,麦克斯韦把零散的电磁现象加以归纳提炼,建立了电磁理论。这两种宏观的、长程的相互作用力,易于被人们观测和认识,但人们又发现这两种理论存在着矛盾。1915年,爱因斯坦提出的广义相对论和20世纪30年代出现的量子力学,弥补了上述两种理论的不足,形成了“量子电动力学”。

  随着科学的发展,在微观世界的研究中,又提出了许多新课题:在宇宙线里和高能加速器中,相继发现了一大批“基本粒子”,难以用经典物理学来解释。这些“基本粒子”令人眼花缭乱,难以理出头绪。

  在世界各国科学家的共同努力下,人们把原子中的各种粒子分成“轻子”和“强子”两大类。然而“强子”又可以再分割。那么,究竟是什么构成物质的真正“基本粒子”呢?弱相互作用(作用于所有强于、弱子)和强相互作用(仅仅作用于强子)究竟是怎么一回事?这两种相互作用同万有引力以及电磁作用四者之间,又是一种怎样的关系呢?

  1963年,青年科学家盖尔·曼提出“夸克”论。中国大陆的一些高能物理学家在此时期提出了“层子”学说,内容与“夸克”不谋而合。盖尔·曼设想强子是由上、下、奇3种“夸克”的不同组合构成的。

  丁肇中通览了物理学发展史后,看清了自己要走的路。对于他来说,近代物理学就像是一个大旋涡,其中心部分就是实验高能物理学。越接近这个旋涡的中心吸引力就越大,丁肇中就越离不开它。

  于是,丁肇中带着这些问题,在瑞士、德国、美国反复做实验,悉心研究。

                 发现

  1972年,丁肇中向布鲁克海文国立实验所提出了寻找新粒子的计划。由于这一实验费用多、难度大,所以,他的计划一出台,便受到来自各方面的批评和责难。

  “即使丁肇中的实验能够搞起来,也没有什么价值。在丁肇中计划实验能量区域内,新的长寿命的重粒子是根本不存在的,这是一般教科书上的常识。”一位著名的物理学家这样断言。

  “丁肇中的实验纯属劳民伤财,在他那个实验能量区域内,即使有什么新的粒子出现,也不过是些宽度很大的粒子。”又一位权威的物理学家给他泼冷水。

  翻开科学史,研究一下那些给人类以光明和智慧的盗火者们所经历的磨难,你就不得不承认:对于人才来说,逆境往往如同命运之神特意安排的一段里程那样,苛刻地检验着每个立志有所作为的人,检验着他们成才的勇气、信心和素质。

  对于来自各方面的非难,丁肇中毫不示弱。他对那些权威们说:“先生,这不是不懂常识的问题,而是要靠事实来回答的问题。什么叫常识?常识就是不经证明而常常引用的知识。一个人不可不懂常识,但是过分迷信常识的科学家,往往就会错过一些重大发现的机会。”

  丁肇中坚信自己的预见,决心向常识挑战。他再三告诉自己的实验组成员:“不要管反对意见是多么不可一世,决不要放弃自己的科学观点,要毫不胆怯地迎接挑战,要始终坚持对我的科学观点的探求。”

  事实证明丁肇中的观点是对的。J粒子的发现,在当时物理学界掀起了轩然大波。这件意料不到的事,使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异:现有的基本粒子理论中出了一个大漏洞,为什么先前没有预料到它的存在呢?此刻,那些曾经嘲讽、攻击过丁肇中的权威们,在事实面前,也只好认输了。

                 心声

  按照惯例,在诺贝尔奖授奖仪式上,获奖者要用本国语言发表演讲。丁肇中是美籍华裔,因此,在授奖典礼上,他必须用美国语言──英语发表演讲,以前的美籍华裔诺贝尔奖获得者都无法打破这一贯例。

  但丁肇中认为自己是中国人的后代,只不过是在美国的土地上出生而已。他决心实现自己的愿望:让中华之声响彻诺日尔奖授奖大厅。

  于是,他向瑞典皇家科学院请求:在授奖仪式的即席演讲中,先用中文讲,后用英文复述。

  当时的美国政府得知此事后,曾竭力阻挠。但丁肇中坚持己见的性格促使他去据理力争,终于获准。

  1976年12月10日下午4时许,在瑞典首都斯德哥尔摩音乐厅内,丁肇中跟其他诺贝尔奖获得者一道,在受奖席上就座。他抬眼望去,只见主席台前,大厅两侧都摆满了鲜花,好像绚丽的彩霞落到了人间;能容纳2000余名观众的大厅内,坐满了外国来宾、瑞典社会名流;大厅门口,挤满了头戴白幅、手持彩旗的大学生组成的欢迎队伍。

  军乐队奏起了瑞典王室音乐,典礼开始了。

  诺贝尔奖基金会主席简要地介绍了丁肇中的贡献后,在庄重、悦耳的王室音乐中,丁肇中精神抖擞地走到讲台中央扩音器前,用流利的汉语讲道:

  国王、王后陛下、皇族们,各位朋友:

  得到诺贝尔奖,是一个科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的,因此,想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。

  中国有句古话“劳心者治人,劳力者治于人”,这种落后的思想,对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想,很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究,而避免实验工作。

  事实上,自然科学理论不能离开实验的基础,特别是物理学更是从实验中产生的。

  我希望由于我这次得奖,能够唤起发展中国家的学生们的兴趣,而注意实验工作的重要性。

  大厅里回荡着丁肇中那浑厚的声音,他是在用汉语作激动人心的演讲。自诺贝尔奖1901年问世以来,在500多位获奖人中,继李政道后又一个用中国人民的主要语言──汉语在这里发表演讲。台下2000多位来宾,并没有因为听不懂汉语而不满,恰恰相反,大家都在全神贯注地听着,而且对这位杰出的中年物理学家更增加了敬佩之情。

  此刻,坐在主席台上的一位白发苍苍的中国老人,禁不住热泪盈眶,他就是丁肇中的父亲了观海。他是专程从台湾赶来瑞典参加儿子受奖仪式的中国老工程学者。

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