丁肇中:用探索写一段中国情
参天之木,必有其根。绕山之水,必有起源。2012年7月14日,丁肇中带着自己的第三代回家(山东日照)了。为了回家,丁肇中的夫人苏珊特意给自己的外孙女和外孙起了中国名字。外孙女婕德叫“美玉”,外孙则用了丁肇中父亲的名字,叫“观海”。“让孩子知道自己的来源”丁肇中说,“他们对中国的血统并不了解,因为在美国没有办法展现,所以要带他们回家。”
作为世界著名的物理学家,早在1976年,丁肇中就以发现“J粒子”获得了诺贝尔物理学奖。在丁肇中的父母访问美国时,他出生在密歇根州的安娜堡,这个小意外使他具有了美国公民的身份。虽然入了美国籍,但他深深地知道他的根在中国。为了祖国高能物理的发展,他不辞辛劳,远涉重洋,多次回国从事学术交流和参观访问,促进了国际物理学界同中国物理学家合作。
“兴趣使我不会疲倦”
丁肇中的母亲研究的是儿童心理学,也是他小学的启蒙老师。当被问及成功的秘诀时,丁肇中表示自己没有资格回答,因为“每个人成长背景不一样”。但他显然继承了母亲的衣钵,用最简单的语言就说出了最真实也是最难实践的道理——根据兴趣选择专业。
丁肇中出生两个月后,父母又把他带回到中国。由于战乱,丁肇中的小学课程基本是父母在家教授的,他说:“由于当时中国的境况,我一直是一个难民,不断地从一个地方逃到另一个地方。当然,那时使我不可能得到任何的正规教育。”在他12岁时,随全家迁往台湾,才进中学读书,因而十分珍惜上学的机会。
丁肇中对数理化兴趣浓厚,1956年,20岁的他只身一人从台湾到父母的母校——美国密歇根大学进行深造。当时,他念的是机械工程这一热门专业,老师发现他不会计算机、不会画图,但数学、物理成绩优异,建议他转念物理。
丁肇中通览了物理学发展史后,也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。
在大学里,他废寝忘食,埋头书斋,图书馆——实验室——食堂——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。一些美国同学都称他为“奇人”。尔后,他到哥伦比亚大学、麻省理工学院任教,接着从事科研工作。如此算来,从念大学到博士再到搞科研,一般人大约需十多年时间,而他只用了6年。
“密歇根大学的经历对我一生影响最大。”丁肇中说,高中生并不太了解哪个学科好,学校给了他很多的帮助。从那时起,他就一生与物理为伴。“我学物理纯粹是为了兴趣,不为名不为利,做实验才是我一辈子最重要的事。”最终,他的兴趣给了他最高的荣耀。
领导“物理学的十一月革命”
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。丁肇中就是这样的一位在逆境中坚持自己的人。
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。
对于来自各方面的非难,丁肇中毫不示弱。他坚信自己的预见,决心向常识挑战。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。”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。”
丁肇中和他的团队在实验室里夜以继日地工作,事实证明他的观点是对的,经过两年多的全力攻关,他向全世界宣布发现了一种未曾预料过的新的基本粒子-J粒子。这种粒子有两个奇怪的性质:质量重,寿命长,因而它一定来自第四夸克,这推翻了过去认为世界只有三种夸克组的理论,为人类认识微观世界开辟了一个新的境界,被称为是“物理学的十一月革命”。
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。
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。”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。”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40岁。
诺贝尔领奖台上的中国声音
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。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。
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。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:让中华之声响彻诺贝尔奖授奖大厅。
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。
“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。”
丁肇中精神抖擞地发表演讲,他是在用汉语作激动人心的演讲。这短短200来字的讲演,令人耳目一新,却又言简意赅:它既包含了丁肇中二三十年来对人生、对科学的真知灼见,又包含了他对中华民族、祖国母亲的赤子深情。
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丁观海。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。丁肇中在诺贝尔奖颁奖仪式上,如愿以偿地抒发了作为中华民族后代的自豪感。此情此景,令当时的每一个中国人激情澎湃,永生难忘。
难以割舍的故国情
1975年11月7日,丁肇中乘坐的飞机降落在北京机场上。在这之前,他透过飞机的舷窗,深情地注视着阡陌纵横的中国大地,想到就要见到阔别28年的亲朋好友时,他神情激动。这时,他的姑姑、姑夫们都已成了老人,幼年时一起嬉戏、玩耍的堂姐,也已人到中年了。令在场的人们想不到的是,他竟能一眼认出了每个人。他一面兴奋地和大家握手,一面称呼着每个人:“二姐”“大姑夫”“姑姑”……
一位前去迎接他的中国科学院负责人见这情景,在一旁开玩笑说:“丁教授,你这是回到了娘家!”丁肇中听了,不以为然地说道:“怎么说是回娘家,我是回到了自己的家!”回到中国,他在北京饭店的一个套房里安顿下以后,特地到商店买了一套布料的中山装穿上,诙谐地对身边的陪同人员们说:“回到中国,就不能再像个洋人,而要和普通的中国人一样!”沉吟片刻,又说:“我要穿上这套衣服,照一张相片,寄到美国去!”
这一年,在中国大陆逗留的日子里,丁肇中兴致勃勃地到工厂、农村、学校和科学研究单位参观访问,他亲切地同工人、农民、学生和科技人员们攀谈,一路上所见所闻都感到很新鲜,他对幼年时住过的地方也是一往情深。
1978年春天,丁肇中在汉堡的电子同步加速器研究中心主持的实验组,在他的努力下,中国科学院高能物理研究所的第一批科技人员来到这个中心工作。丁肇中领导的实验组共有5个协作单位、7个国家的30多位科学工作者组成。5个协作单位是:美国麻省理工学院、德国电子同步加速器研究中心、亚琛大学、荷兰高能物理研究所,以及中国科学院高能物理研究所。
在丁肇中教授的热情指导下,中国科技人员分别在漂移室、计数器、电子学、计算机在线和计算机离线上学习和工作,在丁肇中身边工作,中国科学家每天要做十几个钟头的实验,没有午休,没有周日,连走路、吃饭也在思考。不到半年,他们基本闯过“语言关”;两三个月后,学会独立使用计算机分析数据,并能对实验提出自己的独特见解。
他们和各国同行一起制造各种探测器,检验电子学仪器,学习取数据和分析数据,并且代表丁肇中小组首次在美国物理年会上报告实验结果,当大会主席向与会学者介绍“这是中国代表首次在美国物理年会上做学术报告”时,场上响起了一片极为热烈的掌声。
“树高千丈,落叶归根,我是树高一丈,也落叶归根。”这是丁肇中教授在2011年东南大学演讲时的开场白,近年来,他愈加频繁地回到祖国,积极与高校进行合作,鼓励青年一代积极探索实验,交流自己的经验和研究成果。
“J粒子”把丁肇中带上了荣誉的顶峰,36年过去了,丁肇中至今仍奋战在国际高能物理实验第一线。谈到退休问题,他说:“几年前,我的太太代我到麻省理工学院去问,假使我退休以后会有什么样的待遇。那里的人回答,要是现在退休,每年的收入会高一倍。但是,退休以后,你不能领导实验,可以参加,但不能领导,钱对我没有什么意义。”真理没有止境,丁肇中科学探索的步伐也不会停止。