2017年12月07日 18:10:20 中国企业家俱乐部

文 |《财经》特派记者 马国川

来源 | 财经杂志(id:i-caijing)

(丁肇中这位闻名世界的大科学家气质儒雅,平易近人,蔼蔼然有长者风。虽然他年逾八旬,仍然在带领国际科研团队进行大型科学实验。图/视觉中国)

在美国波士顿查尔斯河畔麻省理工学院的校园里,有一座普通的两层小楼,楼上标着一个大大的“J”。这个字母代表着华裔物理学家丁肇中教授发现的新物质“J粒子”,41年前他因这个重大科学发现而获得1976年诺贝尔物理奖。

进入楼内,楼梯口旁挂着一块白板,上面有许多中国政治家和科学家留下的签名。他们都曾专程到访这里,因为这里就是丁肇中教授的办公室。

在朴实无华的办公室里,本刊记者对丁肇中教授进行了专访。这位闻名世界的大科学家气质儒雅,平易近人,蔼蔼然有长者风。虽然他年逾八旬,仍然在带领国际科研团队进行大型科学实验。

丁肇中教授讲述了自己的成长经历,畅谈从事科学研究的体会,也饶有趣味地回忆起他和中国领导人邓小平的交往。两人的交往成为中国科学家参与世界科学研究的契机,促进了中国科学的进步。

在丁肇中教授看来,中国科学家工作非常出色,作出了世界上公认的贡献。他诚挚地说,“我非常希望,以后中国人拿诺贝尔奖的数量与中国人口成正比。这也是中国对人类应该作出的贡献。”

“跟任何老师学到的东西都是有限的”

《财经》:从上世纪70年代以来,你和中国科学界的交往非常多,也接触了很多中国学生。在你看来,中国教育和美国教育有哪些不同?

丁肇中:拿诺贝尔物理学奖,是因为我对物理学的某一个方面有比较重要的贡献,这绝对不能代表我就变成了教育专家。我经常对跟我工作的科学家说,不知道的事情,不要发表意见。教育的事情,我没有兴趣,更没有这个能力,我只能说一下我自己的教育经历。

我出生在美国,3个月的时候就跟着父母回到了中国。先到青岛,后来坐船从武汉顺着长江到重庆。那是抗战时期,重庆常常有日本飞机来轰炸。抗战胜利,我又跟着父母到南京、青岛,所以基本上没有机会念书。

我父亲一直是在大学里任教,1948年到台南工学院工作。全家到台湾后,我开始正式地念书,后来考进建国中学。

《财经》:建国中学是台湾最好的学校,看来你的学习成绩很好啊。

丁肇中:我的中学成绩是比较好的,但绝不是第一名。建国中学以考试成绩分成A班、B班、C班、D班。我在A班,毕业的时候是第11名。以后到了美国,我就注意到,成绩特别优秀、每门功课都优秀的学生,不保证以后就是很有成绩的。

《财经》:中国其实也是这样。有人把它称为“第十名现象”:一个班级里最有出息的学生,往往不是学习成绩最好的前几名,而是处于中游的第十名左右的学生。

丁肇中:那我很侥幸,变成了11名。这么多年来拿诺贝尔奖的人,多数我都认识,很少是考第一名的。

《财经》:你觉得原因可能是什么呢?

丁肇中:我不知道。我只能说,可能他们对某一个领域很有兴趣,有天才,这不代表他们对所有的事情都了解。第一名是了解别人以前做过的事情,考试往往就是考已有的知识。

1956年我到密歇根大学读书,当时20岁,还不清楚自己到底应该学什么。以前有人跟我说过,机械工程师好,所以我就学机械工程。过了一个学期,我的导师看了我的成绩后说,你最好学物理,同时学数学。

《财经》:中国的学生高考填写志愿,就得选好专业,进入大学以后再想改专业,非常困难。

丁肇中:大学专业,越晚做决定越好。我有一个瑞典学生,16岁拿到博士学位,18岁到我这儿来做博士后。20岁的时候跟我说,他对物理没有兴趣。我说,没有兴趣,现在就可以离开,你要学什么?他说喜欢学医。我就给他写了一封推荐信。他现在美国一家著名医院工作。

密歇根大学对我特别支持,语文学、经济学和社会科学都免修。 很快就拿到了数学和物理学学士学位。于1962年获得博士学位。

《财经》:你获得博士学位时只有26岁,一般情况下许多人拿到博士学位要30岁左右。

丁肇中:我认为,有可能的话,应该早一点毕业。通常我让我的学生两三年就毕业,越早离开越好,因为跟任何老师学到的东西都是有限的。从物理学来说,进步是靠推翻老师的知识。

“绝对不要盲从专家的结论”

《财经》:你在获得博士学位后,本来有机会去美国大学任教,为什么却跑到欧洲去做物理实验?

丁肇中:1948年三位物理学家提出量子电动力学理论,认为电子是没有体积的。这个理论被当时所有的实验所证明,他们因此而获得了诺贝尔奖。但是,1964年,哈佛大学、康奈尔大学的教授们与多年专门从事这种实验的专家们做了两个不同的实验,得出了意外的结果:电子是有体积的。他们的结果受到物理学界的认可和重视。

我决定用不同的方法来测量电子半径。那时,我刚得到博士学位,没有任何经验,因为没有人相信我能做出这个实验来。1965年我放弃到美国大学工作的机会,到德国去做实验。8个月后,我的实验证明,电子是没有体积的。实验结果和量子电动力学理论预测是完全一致的。从这个实验中我得出的体会是,作为一个科学家,绝对不要盲从专家的结论。

《财经》:1967年麻省理工学院物理系聘任你,你是当时学校里最年轻的教授。

丁肇中:1967年麻省理工学院聘任我为副教授,两年后升为正教授,麻省理工学院对我很支持,我是学校里唯一不授课的教授,专门做实验。我做的第二个实验,就是发现新物质J粒子。在1970年以前,物理学家认为,所有的粒子都是由三种夸克组成的。我就问,为什么只有三个,为什么没有第四个、第五个?为了寻找新夸克,70年代初我设计了一个实验。精确度要求非常高,相当于下雨的时候,在每一秒钟有1万亿个雨滴里找到一个不同颜色的雨滴。所以这个实验不受物理学家的欢迎。因为理论物理学家认为,这三种夸克可以解释所有已知的物理现象。我几乎被世界上每一个实验室所拒绝。

《财经》:因为你要做的事是对公认理论的挑战,让别人接受当然不容易。

丁肇中:科学研究就是要挑战现有的结论。后来,美国的国家实验室接受了我的实验。我和同事们发现了寿命比已知粒子长一万倍的新粒子,我把这种新粒子命名为J粒子。J粒子的发现改变了人类对物质基本结构的认识,证明宇宙中有新的物质存在,它们是由新的夸克组成的。现在大家知道,至少有6种夸克存在。

《财经》:就是因为发现J粒子,你获得了1976年诺贝尔物理学奖,当时只有40岁。

丁肇中:我的体会是,要对自己有信心,做你认为正确的事,不要惧怕困难,绝不能因为大多数人的反对而改变自己的正确想法。科学的原则是多数服从少数。少数人把多数人的观点推翻了,才能前进。

“邓小平是一个非常开明的人”

《财经》:就在获得诺贝尔奖的第二年,1977年你到大陆去,这是你第一次回大陆吗?

丁肇中:不是,1975年我也来过一次,看望我的姑姑。我的三个姑姑在抗战期间到延安参加革命,一直留在大陆。

1948年到台湾后,我就没有回大陆过。对我来说,那个时候的中国是很新奇的。什么叫做“批林批孔”?看不懂。我也不知道中国有“文化大革命”,因为我白天、晚上都在实验室里,也不看报纸,什么都不知道。在姑姑家,我才听她说到“文化大革命”。人们说的话和街头的标语,真正的意思是什么,我并不了解。

《财经》:当时的政治环境下,人们在表达的时候是有戒备的。

丁肇中:对。我感觉稍微有一点熟悉,因为我到苏联去过,那时中国跟苏联是比较像的。到1977年我第二次来北京,标语就不一样了,叫做“抓纲治国”。

《财经》:“抓纲治国”是华国锋时代的一个口号,不过当时邓小平也复出了。

丁肇中:是的,1977年8月17日,邓小平先生在人民大会堂请我吃饭。我发现他对物理特别有兴趣,也有一定的了解。后来我才知道,他家里有四五个人是学物理的。所以,我们谈得来。我小时候在重庆长大,所以会四川话。我们两人就用四川话交谈。

他说,我想派一个团队到你那里工作。那个时候“文革”刚刚结束,没有人出国。我说,我在德国做实验,要征得德国政府的同意。他就说,那你今天就问,明天再来找我。当天晚上,我就给德国首都波恩打了电话,德国政府说欢迎。第二天我告诉了邓小平,他很高兴地说,那我派100个人来。那时候我的团队总共是三十几个人。我说,邓主席,训练物理学家和练兵是两回事。他说,那我最少派10个人,我说,可以,但是我希望你能答应,我要跟他们每个人谈一谈。

《财经》:这是为什么呢?

丁肇中:因为我想了解他们的想象力 。我们想要的是有想象力的人。真正从事实验物理的,会背书是没用的。1978年1月,中国10位物理学家参加我们的物理实验。第一批人非常好,后来第二批有20多人,越来越多。

《财经》:后来你又多次见到邓小平?

丁肇中:是的,以后我就经常见到邓小平先生。记得他第一次访问美国的招待会,很多人,他见到我,第一句话就问,你是不是才从德国回来?我非常开心。

1983年他对我说,我想请你父亲来大陆看一看,你只要把父亲带到东京机场就可以了。1984年10月,在非常安全、没有人知道的情况下,我父亲取道日本到北京来访问,参加了35周年国庆盛典。邓小平专门会见并设午宴招待我们父子和我的姑姑。

《财经》:经过那么多次接触,在你眼里,邓小平是一个什么样的人呢?

丁肇中:他是我接触过的国家元首和科学家中最特殊的。每次见到邓小平,我都向他介绍我的工作。他问我很多问题,同时也向我讲战争年代的经历。邓小平是一个非常开明的人,也很幽默。

“科学研究只有第一,没有第二”

《财经》:1978年1月,中国第一批物理学家参加你领导的物理实验,标志着中国科学家参与国际科研合作的开端。随后,中国开始向海外大规模派遣留学生。这是中国对外开放的重要举措,意义重大。

丁肇中:邓小平找到我,对我来说是很有缘的。如果不是我的话,他会找别人。

《财经》:但是影响可能会不同。跟随你参与科学实验的中国科学家表现如何?

丁肇中:非常好,发挥了重要的作用。1979年我们进行物理实验,原来的目标是测量电子的半径,结果发现了胶子。这是一个非常重要的发现。1979年9月2日的美国《纽约时报》头版发表了关于我们实验的长篇报道,里边有一段文字说,27名中国科学家参加了这个实验,是中国第一次参与国际科研合作。

我领导的另一个大型实验是L3实验,模拟宇宙的形成。这个试验是利用世界上最大的正负电子对撞机进行的,也是美国、苏联、中国和欧洲等19个国家的科学家首次合作,600多名科学家参加,难度非常大。中间苏联忽然解体了。这是苏联建国70年来,在国外参与的最大的科研活动。中国也有很大的贡献,主要是生产大量透明的BGO晶体。这个实验持续了21年之久,发表了300多篇文章,有300个人获博士学位。

《财经》:各国科学家们能够不分国籍、不分政治见解地合作完成如此复杂的大规模科学实验,和你的卓越组织与领导是分不开的。

丁肇中:和我合作的有很多国家,每一个国家,都有自己的特点。我的体会,一是要选科学上最重要的题目,引起参加国科学家的最大兴趣;二是对贡献大的科学家要有优先的认可,并使之得到国际上的认可。这样才能得到参加国政府长期的、优先的支持。

我有一个习惯,对实验有重要贡献的科学家,在国际会议上,我就请他们来发表。我很少参加国际会议,除了非常必要的情况我作个开幕式或闭幕式演讲以外。我叫每一个国家有贡献的人参加会议。实验是我想出来的,但是团队做的,应该让大家共同分享成果,要不然别人为什么跟你一起合作?

《财经》:你现在在做什么?

丁肇中:我没有退休,现在领导AMS实验。这个实验是国际空间站上进行的首次大型精准物理实验,目标是寻找由反物质组成的宇宙,探讨暗物质和宇宙线的来源。全球包括美国、中国台湾与大陆、俄罗斯、意大利、瑞士、德国等16个国家和地区的56个研究机构、600多名科研人员参与合作。中国科学家克服了一个重大的难题,设计了永磁体系统。

这个实验遭遇了波折。2003年 “哥伦比亚”号在返回地面过程中于空中解体,美国宇航局决定,所有的航天飞机退役,空间站上所有的实验取消。2005年11月我和其他三位诺贝尔科学奖科学家在美国参议院作证,讨论美国未来科学的发展,我对美国科学的发展没有意见,所以我用我发言的时间向国会介绍了我在空间站上实验的物理意义。2008年,美国参议院和众议院通过一项法律,要求政府为我们增加一班航天飞机,把我的实验送到太空去。到现在为止,我们已经收到1000亿个数据。

《财经》:媒体对于这个实验报道很多。从2013年开始,各式各样的报纸就说实验已经找到暗物质了。

丁肇中:到现在还没有找到。所有的结果都和暗物质理论是符合的,但是并不能说,百分之百找到了。

实验是自然科学的基础。理论如果没有实验证明,是没有意义的。当实验推翻了原有理论以后,就可以建立新的理论,科学就前进了一大步。理论是不可能推翻实验的。

《财经》:你已经从事科学研究50多年了,你最重要的体会是什么?为什么现在还没有退休?

丁肇中:我最重要的体会是,科学研究只有第一,没有第二,没有人知道谁是第二个发现相对论的。

如果我退休的话,薪水比现在要高好几倍。可是对我来说,一点意义都没有。为什么还不退休?原因是我好奇,做一个有意义的实验,一定要看到最后的结果是什么。我特别给你介绍我的实验,就是这个原因。

“愿中国对人类作出更大的贡献”

《财经》:现在有些人说,中国的科学发展水平和美国已经很接近了。你怎么评价这种观点?

丁肇中:我不了解这些,无法做出评价。我只能说,从1978年以来,中国科学家参加我的团队,工作非常出色,作出了世界上公认的贡献。跟我工作过的中国学生中,中国科学院高能所所长王贻芳就特别优秀,将来可能获得诺贝尔奖。

我还记得,1984年我们选拔中国优秀的年轻科学家时,王贻芳穿得不是特别整齐,感冒流鼻涕,大家对他没有好印象。我说等一等,我和他谈一谈。交谈中我发现,他的想象力和别人不一样,就决定要他。

《财经》:你为什么特别注重想象力呢?

丁肇中:做物理研究就是要想别人想象不到的。一个人是不是有好奇心,有没有想象力,这才是真正重要的。人和动物的最大的差别是有好奇心。

《财经》:你说得非常对,许多可以装进脑子里的知识,人工智能可以轻易做到。现在人工智能的发展对教育的影响非常大,你注意到了吗?

丁肇中:我不知道人工智能对教育的影响。我猜想,人工智能不可能发现相对论,不可能发现量子力学,也不可能发现暗物质。人工智能可以帮助人,让生活变简单,减少人的计算等工作。据我的了解,想象力、创造性应该还是人的优势。机器怎么创造呢?可能我的了解是错的。

《财经》:你对于中国的科学研究一直特别关注,为中国培养了很多的科学人才。推动你做这些事的主要动力是什么?

丁肇中:有一次我见到温家宝总理。我对他说,中国在历史上对人类的知识、对人类的文化作出了很重要的贡献。现在中国人口占世界人口的四分之一到五分之一,我希望以后中国对科学的贡献应该与人口成正比。

《财经》:作为一个华人,你是不是也有一些中国文化的情结?

丁肇中:我没有选择物理之前,在中学里除了数学和物理以外,最有兴趣的就是中国历史。后来我发现,中国每一次改朝换代,先改写前朝的历史。因此我后来就不敢学历史了。

中国人的智慧是很高的。随着中国社会的发展,中国应该也会有很多拿诺贝尔奖的。我非常希望,以后中国人拿诺贝尔奖的数量与中国人口成正比。这也是中国对人类应该作出的贡献。

《财经》:人们经常说,科学没有国界。你怎么理解这一句话?

丁肇中:我只能这么说,科学是竞争的,而竞争是不分国界的。你要站在别人的前面,而不是站在哪个国家的前面。

《财经》:在这个意义上,是不是说科学家应该超越国界,站在人类文明的角度上去思考问题?

丁肇中:对。从1975年我第一次到北京,40年来我发现这个国家变化越来越大,非常快地向前走。随着中国社会的发展,中国应该会有很多人拿诺贝尔奖的。愿中国对人类作出更大的贡献。

本文首刊于2017年11月27日出版的《财经》杂志

拓展阅读

《丁肇中演讲:从物理实验中获得的体会》

我向大家介绍的是我所经历的实验,讲我所做的实验,我的实验包括两种,第一种,探索宇宙中最基本的结构,另一种是寻找宇宙的起源,在国际空间站上。

我小时候在重庆长大,那个时候常常有日本飞机徘徊在上空,所以我没有机会上学,同时,那个时候我对上学特别没有兴趣。今天,我们正享受着由人们对基础学科的研究所带来的成果,这里包括技术、通讯、计算机、交通、医疗等,这些大大提高了我们的生活质量。人们常常忘记为这些成果奠定基础的科学家,这些科学家是出于对自然界的好奇,才开始的探索和研究。

这是一座由基础研究转变为应用技术的金字塔。100年前,最尖端的科学是光学、力学,现在被用在电视、无线电、航空航天工程;20世纪30年代,最尖端的科学就是量子力学和原子物理,当时所有人都不理解它的用处,现在被用在IT上;20世纪40年代最尖端的科学是原子核物理,现在被用在核聚变。从大距离方面看,20世纪30年代最尖端的科学,就是对太阳系的研究,现在被用在导航和定时上,金字塔不断的增高,因为研究不断扩大它的底部,基础研究越来越走到角落,因为它远离日常生活。

许多人认为,如果一个国家想要在技术和经济方面有竞争力,它必须集中于能实际有市场效益的实用性技术的发展,并使经济持续发展。从历史的观点来看,这观点是错误的。如果一个社会将自己局限于技术转化,显然,经过一段时间,基础研究不能发现新的知识和新的现象后,也就没有什么可以转化的。所以,技术的发展是生根于基础研究之中。

实验是自然科学的基础,理论如果没有实验的证明,是没有意义的。当实验推翻了理论后,才可能创建新的理论,但理论不可能推翻实验。

给大家介绍几个我做的实验。

实验1

很早以前,中国人就认为世界是由金木水火土构成的。到19世纪初,周期表被发现,当时所有人认为最简单的东西是近一百个周期表上的元素,再后来就认为原子核是最基本的东西,到了20世纪70年代,我们又发现原子核里面几百个基本粒子是最基本的,现在我们又知道6种夸克和3种电子是最基本的。所以,物理学的知识是随着时间而变的。

1974年前物理学界认为,宇宙最基本的结构是三种夸克,我就问,为什么只有三种夸克?为了寻找新夸克,70年代初我设计了一个实验,实验要求精确度是极高的,相当于在北京下雨时,每秒钟有100亿个雨滴,如果有一个雨滴是不一样的,必须在一秒钟之内找出来。当时,大家都相信只有三种夸克,这三种夸克已经可以解释所有已知的物理现象,所以,我设计的这个“麻烦”实验不受物理学界欢迎。而1972年,美国的布鲁凯文实验室接受了我们的实验,为了从100亿个已知粒子中找到一个新粒子,这个实验,必须每秒钟输入100亿高能量的质子到探测器上,在这么多的质子输入探测器所产生的放射线会彻底破坏探测器,对工作人员也是非常危险的。因此,必须发展全新的,精确的,在非常强的放射线下能正常工作的全部仪器,也必须设计安全的屏蔽系统。为了保护人,先用5吨的铀,100吨的铅,然后用10000吨的水泥,把这些放射性去掉。最后用了肥皂,因为含水最多,所以用了5吨肥皂吸收了中子。开始向美国政府请求经费买5吨的肥皂,后来麻省理工学院说,不用美国政府出,由麻省理工学院出。正是这么多屏蔽,一个小时以后,辐射区的放射能量为5伦琴/小时,还是非常非常危险的。

两年以后,我们果然发现了一种新的粒子,它有一种特殊现象,寿命比已知的粒子长10000倍。新的粒子发现以后,很快同样寿命的粒子也被发现,它的重要性类似于我们发现一个偏僻的村子里所有的人不是一百岁,而是一百万岁。新粒子的发现,证明了宇宙中有新的物质存在,它们是由新的夸克组成的,所以我们把它命名为J粒子。J粒子的发现,改变了物理学家长期认为世界上只有三种夸克的观念,改变了人类对于物质基本结构的认识。继J粒子之后,人们又找到了新的粒子,现在我们已经知道,世界上至少存在6种不同的夸克。这个实验的发现让我拿到了诺贝尔奖。

拿到诺贝尔奖以后,我就跟瑞典皇家科学院说,诺贝尔奖一百年了,从来没有人用中文,所以我要用中文作报告,当时美国大使来找我说:“你出生在美国,为什么用中文?”我说:“中国是世界上最古老的文明,所以我要用中文。”这是我当时说的。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在发展中国家的青年强调实验工作的重要性。中国有一句古话,“劳心者治人,劳力者治于人”,这种落后的思想,对在发展中国家的青年们有很大的害处。事实上自然科学理论不能离开实验的基础,特别是物理学就是从实验产生的。

我的第一点体会,做事情要对自己有信心,做你认为正确的事,不要怕困难,更不要因为多数人的反对而改变。

实验2

1979年,胶子的发现。1977年8月,邓小平建议每年派10位科学家参加我的工作,从那时候到现在,大概有上千个中国科学家到我这里工作过,包括很多的院士。

在20世纪70年代德国有一个很大的加速器,是300亿电子伏的电子对撞机,周长是7公里,我的目的就是测量电子的半径。结果发现一个很重要的东西,叫胶子。原子里面有原子核,里面有电子,电子里面有粒子,粒子里面有胶子,1612年,宇宙中物质之间被发现存在引力,但到现在为止没有人知道引力是怎么回事。电磁力是由光来传输的,强力就是由胶子来传输的。27名中国科学家参加了这次主要的实验,这是非常重要的贡献。

第二点体会,这个实验原来的目标是测量电子的半径,所以做基础研究对意料之外的现象要有充分的准备。

实验3

在西欧核子中心一个叫CERN的实验。西欧核子中心有一个周长27公里的加速器,这里最重要的发现就是互联网。刚才已经说过了,第一个问题,到底有多少种电子?电子有多大?电子能不能再分成更小的粒子?有多少种夸克?开始都认为只有3种,后来发现错了,现在有6种。夸克有多大?夸克能不能再分成更小的粒子?

所以我们用的是1000亿电子伏的电子和1000亿电子伏的正电子对撞,产生很高的温度,是太阳表面4千亿倍的温度。我的实验就是在实验室里制造宇宙大爆炸最开始的情况。这个实验是很大的,从上到下大概六层楼高,磁铁重1万吨,里面有300吨的铀是来自苏联。

这个实验是首次由美国、苏联、中国、欧洲等19个国家的600名科学家共同参加的大型国际合作,中国最主要的贡献就是上海硅酸盐所生产的BGO晶体,BGO是透明的,但是重量和不锈钢一样。当时世界的年产量只有4公斤,我们需要12吨,这个问题后来被硅酸盐所解决了,那时候我经常到上海来。

BGO等于透明的不锈钢,现在被广泛用于世界的医学以及工业。这个实验共发表了300篇文章,有300人获博士学位。这300篇文章的基本观念非常简单,第一,我们知道宇宙中只有三种不同的电子,第二,电子是没有体积的,电子半径小于10的负17次方厘米,第三,夸克也是没有体积的,夸克半径小于10的负17次方厘米。

第三点体会,要领导和主持一个大型国际科学合作,最主要的是选择科学上最重要的题目,引起参加国科学家最大的兴趣。对贡献大的科学家,要有优先的认可,并使之得到供给上的公认。这样才能得到参加国政府长期的优先支持。

实验4

再讲一下我现在做什么,就是寻找宇宙的起源。国际空间站上的AMS实验,研究宇宙以前的情形,最主要是光,这方面最重要的记录是1054年中国天文学家观测到的超新星。这是从哈勃望远镜看到两个星系碰撞,一个星系就被另外一个星系吃掉了。

所以在国际空间站上的基础科学研究中,第一,有两种宇宙射线,一个是光,我们已经研究几百年了,例如哈勃望远镜的研究发现;现在除了光以外,还有带电的宇宙射线,因为带电,就一定有质量,因为带电就必须有磁场。AMS放置在国际空间站上,长时间的测量高能带电的宇宙射线。这是首次由美国、中国、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等16个国家和地区在空间领域合作的实验,有60个大学和研究所、600多位科学家共同参与。

因为从来没有人把磁体放在身上,所以美国的宇航局就说,我怎么知道你做的事情是对的,你先把磁体放在航天飞机上飞行十天。我们中国科学院电工所、航天部一院、MIT研制的磁体克服了磁体在太空使用的基本困难。这个实验的成功,获得了1998年世界十大科技新闻,就是阿尔法磁谱仪首次升空运行正常,6月2日,装有中国制造的巨大永磁体的阿尔法磁谱仪首次搭乘美国发现号航天飞机升空。

成功之后,我们就开始准备第二个实验,2005年,美国有一架航天飞机失事,美国宇航局就说再也不用航天飞机做实验了,把所有的实验都取消,唯一不同意这个决定的就是我,我说你这个决定是错误的,花了1000亿美金,一次失事就取消所有的实验是不明智的,后来到2008年,美国参议院、众议院全体通过了一个法律,指示宇航局为我们增加一班航天飞机,把AMS送入国际空间站。因为是全体通过,总统就不能否决,虽然布什总统不赞同,但是也不得不签署这个法律。到2008年,奥巴马竞选总统的时候,他也赞成国会增加至少一次的航天飞机航班用于有价值的任务。

被送上太空的仪器体积5×4×3米,重7.5吨。这是首次在太空中进行的大型精密物理实验,最重要的是,所有的探测器都是我们自己发展的新技术,从来没有人做过,绝大多数人认为这是不可能的。

穿越辐射探测器主要来自德国,美国和意大利参与,它的主要任务是分辨正电子和负电子。硅微条探测器共9层,有20万个电子信号通道,坐标精确度10微米,中山大学也有重要贡献。环形切伦科夫服探测器,分辨原子核,测量它的能量,有11000个光电倍增管。电磁量能器,5万根直径为1毫米的光线,均匀分布在600公斤的铅中。做完了以后,仪器送到天上是正确的,送上天以前,我们就放在周长27公里的加速器里,模拟所有的宇宙线,进行长期的测量。测量之后,离发射的时间已经很近了,原来我们想用一架德国航空公司的波音747运输机,但必须把我们的仪器分成两份,后来我考虑了一下,用20万条电子信号通道,分成两份,有一定的危险,所以我就借了一个C5运输机在肯尼迪航天中心降落,就在空间站处理中心停了五六个月,然后送到发射台上。在肯尼迪航天中心最主要的一个任务,就是让我们的仪器与比例相同的空间站做接轨的实验,表示到了太空能装进去,如果装不进去就比较困难了。

起飞前几天,我要求发射台里所有的工作人员和工程师及警卫人员都离开我远一点,过了很久的时间,我单独地想了想,想了好几个钟头:在过去的16年,很多国家一起合作,每一个重要决定我都想了,有没有错误的决定,有没有值得怀疑的地方,如果不能肯定万无一失,就不能让它起飞。我坐了很久,没有想出错误,就离开了。我离开以后,他们就开始让这6个宇航员到发射台上。2011年5月16日上午,航天飞机为送7.5吨离地面700公里的地方需要的燃料起飞,航天飞机的重量是110吨,外挂的氢和氧756吨,两个固定火箭是1142吨,总共是2008吨。

国际空间站每90分钟绕地球一周,速度是每小时2万公里,45分钟在白天,零上40度,45分钟在夜晚,零下20摄氏度,白天的时候,辐射板反射太阳能,太阳能板遮蔽太阳能,所以每90分钟,温度的变化非常大。

向大家介绍一两个最新的结果,大家千万记住,物理上的基本原理非常重要,升空到现在,我们收到540亿个宇宙线数据,这大大多于过去100年全世界搜集到的宇宙线的总和。在未来20年,我们会搜集到3000亿个数据,这将提供前所未有的精度,以探索宇宙。

第一个目标,寻找宇宙中的暗物质,宇宙中90%的物质是看不见的,因为看不见,我们叫它暗物质。宇宙线包括质子、电子、氦,这些射线碰撞的时候会产生能量,会变成质量,会产生正电子,暗物质,我们叫作中性微子,碰撞的时候会产生额外的正电子。这些额外的正电子,都会被我们精确地测量到。

到底找到暗物质没有?现在已探测到的五种结果都和暗物质有关,唯一还没有确定的是下降时间,下降得很快,一定是暗物质。

另外一个目标是寻找由反物质所组成的宇宙,如果宇宙起源于大爆炸,爆炸之前是真空,真空里不存在任何东西,所以大爆炸之后应该有同样数量物质与反物质。

要找反物质,在空间,一定要把地面上周期表的元素找出来,现在周期表上的元素都找出来了。宇宙是最广阔的实验室,宇宙线的能量高于任何加速器,宇宙中的反物质和暗物质是近代物理学的基础。这是唯一在太空中进行实验的仪器。我个人认为,我们最重要的目标是探测未知,探索自然界的存在,探索我们无法想象也无法发现的事实。因此,专家评审并不是绝对有用的,因为专家评审要依靠现有的知识。

最后一个体会,自然科学的研究是具有竞争性的,只有第一,没有第二,没有人知道是谁第二个发现相对论。

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