丁肇中：科學就是多數(shù)服從少數(shù)

霍思伊

“我想丁肇中教授不需要更多的介紹了。”5月16日上午，在中國科學院高能物理研究所舉辦的“高能論壇”上，所長王貽芳這樣“介紹”后，臺下掌聲雷動。丁肇中一身黑色西裝，頭發(fā)花白但打理得利落，講中文時慢聲細語，聲音不大，但篤定，說話時習慣雙手合十在胸前，顯示出一種從容和游刃有余。

今年87歲的丁肇中還活躍在科研第一線，是超大型國際合作項目阿爾法磁譜儀（AMS）的首席科學家。過去12年，丁肇中每天早上7點起床，一直工作到晚上七八點，不分周末，極少社交，他幾乎把自己所有的精力都投入到物理實驗中。他頻繁出現(xiàn)在各種會議、論壇和電視節(jié)目中，定期介紹AMS的最新成果。

《經(jīng)濟學人》雜志曾這樣評價他：“高能物理中有許多超級聰明與超級自我的科學家，丁肇中在這兩方面都鮮有對手。”演講中，丁肇中用一貫篤定的語氣說：“自然科學的發(fā)展是多數(shù)服從少數(shù)，只有極少數(shù)人把多數(shù)人的觀點推翻后，科學才能向前走。”

“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”

丁肇中就是“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”，他采取的辦法很簡單，就是實驗。

“實驗是自然科學的基礎(chǔ)，理論如果沒有實驗的證明，是沒有意義的。當實驗推翻了理論以后，才可能創(chuàng)建新的理論，理論不可能推翻實驗。過去400年，我們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解，大多來自實驗物理。”演講一開場，丁肇中如此強調(diào)。

在物理學界金字塔尖的人物中，人人皆知，丁肇中是堅定的實驗主義者。他目前為止一共做了5個重要的實驗，這些實驗可以被歸為兩類：第一類是探索宇宙中最基本的結(jié)構(gòu)；第二類是尋找宇宙的起源，橫跨最微觀和最宏觀的領(lǐng)域。

第一個實驗是測量電子的半徑。1965年，29歲的丁肇中在哥倫比亞大學做講師，還是個年輕而“無名”的物理學家。根據(jù)量子電動力學理論，電子是沒有體積的，但1964年，美國哈佛和康奈爾大學的兩個團隊，通過實驗得出一個意外結(jié)果：電子是有體積的。對此，丁肇中持懷疑態(tài)度。他決定自己設(shè)計一個新實驗方案，重新測量電子的半徑。他拿著新方案去咨詢諾貝爾物理學獎得主萊德曼教授，對方給他潑冷水，“我認為你不能做。”萊德曼還和他賭了20美元。

丁肇中跑到愿意接收他的德國電子同步加速器研究所，僅8個月后，就有了結(jié)果。他用扎實的實驗數(shù)據(jù)成功反駁了哈佛、康奈爾團隊。后來，丁肇中收到了萊德曼寄來的20美元。

1976年，40歲的丁肇中因發(fā)現(xiàn)J粒子而獲得諾貝爾物理學獎，成為繼楊振寧、李政道之后第三位獲得諾貝爾獎的華裔科學家。J粒子的發(fā)現(xiàn)是丁肇中物理生涯中的第二個重要實驗。在實驗設(shè)計層面，難度極大，丁肇中自己形容“相當于北京下雨時，要在每秒鐘的100億個雨滴中找到一個紅色雨滴”。諾獎委員會在頒獎時也將這件事的難度描述為“在大型噴氣式飛機起飛時嘗試聽到一只蟋蟀的叫聲”。

丁肇中說：“我所做過的每一個實驗，都有兩個特點：學理論的人都說這個實驗沒有意義，學實驗的人認為這么困難的實驗沒有人能做出來。”但他不管這些，“做你認為正確的事，不要因為大多數(shù)人的反對而改變自己的正確想法。”

和其他等待幾十年才獲諾獎的科學家相比，丁肇中發(fā)現(xiàn)J粒子兩年后就獲獎，被認為是“歷史上最快的獲獎?wù)咧弧薄?h3>“科學上的事情不能用投票解決”

憑借一次次“光輝的戰(zhàn)績”，丁肇中構(gòu)建了遍及全球的影響力。到1979年，丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的MARK-J實驗在德國的PETRA正負電子對撞機上發(fā)現(xiàn)了膠子。不過，與沒人預(yù)料到的J粒子不同，膠子的存在早已被預(yù)測，只是被丁肇中的實驗最終驗證了。此時，他已是麻省理工學院（MIT）物理系的終身教授。1969年加入MIT時，他唯一的條件是“允許在任何地方做實驗”。

獲得支持后，他得以在MIT任職的同時長期在歐洲工作。此時，他的第三個重要實驗得以開展，這也是他牽頭組織的第一個全球合作項目，共有中國、美國、德國、西班牙和荷蘭5個國家的機構(gòu)參與。1979年9月，《紐約時報》頭版報道膠子的發(fā)現(xiàn)，特別提到：“27名中國科學家參加了這次實驗，在核粒子的國際合作項目史上，這是第一次，也是中國的一大貢獻。”

膠子的發(fā)現(xiàn)，開啟了此后半個世紀丁肇中和中國物理學家的合作，先后有近1000名中國科學家參與了他的實驗，他們回國后成為中國高能物理研究的中堅力量。

從1982年到2003年，丁肇中花了20年投入到L3實驗中，這是他的第四個重要實驗。L3實驗共發(fā)表了300篇文章，但丁肇中仍覺得“相當不幸”，因為所有結(jié)果都與標準模型一致。他說，當實驗與理論一致時，我們學到的東西是有限的。只有不一致時，科學才有新的進展。

5月16日上午的演講尾聲，丁肇中說：“做新的事情總有人有不同的意見，永遠記住，人是向前走的，你不做，別人就會做，你就只能跟在別人后面。科學上的事情不能用投票來解決，我的每一個實驗都遭到很多人反對，你去做，才能站到大家的前面。”

在“高能論壇”上，有提問者請他談對撞機的未來，哪些領(lǐng)域可能產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)，他說：“我不知道。”他從不談?wù)撟约翰涣私獾氖虑椤?h3>“你不能想當然”

“回顧你整個職業(yè)生涯，哪個實驗是最重要或者說最基礎(chǔ)的？”2020年7月，美國物理聯(lián)合會的口述歷史學家大衛(wèi)·齊格勒在一次采訪中這樣問丁肇中。他沒有猶豫地回答：“20年或40年后，如果人們回顧我所做的事情，唯一值得一提的可能就是AMS實驗。”這是他的第五個重要實驗，也是耄耋之年仍全身心投入的唯一工作。

AMS是第一個發(fā)射到太空中的磁譜儀，也是目前在太空運行的最強大、最靈敏的粒子物理探測器，它的終極目標是尋找暗物質(zhì)和反物質(zhì)宇宙，如果成功，它將真正揭開宇宙的起源之謎。

1995年4月，AMS的第一次飛行實驗獲NASA批準。AMS的發(fā)射計劃曾一度被從航天飛機的任務(wù)清單上刪除，但丁肇中沒有放棄這一計劃。他向眾多美國議員游說，陳述AMS的重大意義，以通俗易懂的方式把一個復(fù)雜的科學問題解釋清楚。

2007年，在丁肇中的請求下，美國能源部組織了一次評審會。丁肇中要求必須找世界上第一流的科學家來評審，不出所料，評審會上參與的人最后都同意做AMS。

2011年5月16日，一架航天飛機載著AMS-02正式升空，運送到國際空間站。起飛前幾天，丁肇中獨自想了好幾個鐘頭，回憶過去16年里的每一個重要決定——如果不能肯定萬無一失，就不能讓它起飛。

由于國際空間站的退役時間進一步延遲到2030年，AMS-02也將繼續(xù)工作一段時間。這也意味著，丁肇中還無法退休。丁肇中現(xiàn)在常駐日內(nèi)瓦的AMS辦公室，隔幾周回一次MIT，每天和全球各地的同事在Zoom上持續(xù)數(shù)小時開會，以審查實驗的方方面面。“你不能想當然。十年沒出問題，不代表明天就不會出問題。”丁肇中接受齊格勒采訪時說。

“所以，現(xiàn)在每天你都在為可能出現(xiàn)的問題做準備？”齊格勒問。

“是的。”

紫云//摘自《中國新聞周刊》2023年第19期，本刊有刪節(jié)/