跨越“常识”的发现

作者: 代黛

上世纪70年代,世界物理界公认已经发现的基本粒子都可以归结为由3种基本元素组成,并能用已经发现的基本粒子来解释所有的物理现象。那么,世界上还存在其他粒子吗?这种“常识”会被打破吗?

有悖“常识”的疑问

答案是肯定的,而这一切竟然源于一个有悖“常理”的人发出的一个有悖“常识”的疑问。

丁肇中小时候对事物充满好奇。对于一些其他人认为天经地义的事情,他却非要刨根问底,折腾半天。

一次,小肇中随父亲到重庆去参观一个工业展览会,一下子就被那些新机器和工具吸引住了。他一会儿看看这台机器,一会儿又看看那台机器,还拉着父亲的手,要父亲给他解释那些机器是怎么转动的,为什么会转动?

父亲是重庆大学的教授,知识面广,给小肇中讲了许多伟大科学家的成长故事。父亲的话像一泓清泉浸入小肇中心里,小肇中立志长大后成为科学家,从此发愤读书。

1956年9月,丁肇中获得了到美国密歇根大学工学院学习的机会。当时在大学里,大多数同学认为学高深的物理和数学没有多大用处,热衷于学机械、电工和工程制图方面的课程。丁肇中对数理很感兴趣,于是决定少选工程方面的课程,多选高年级的数学和物理方面的课。

系里一位老师对丁肇中有悖常理的做法很不解,告诫他应随大流,多选电工和工程制图方面的课程,不要选修那些高深的物理和数学。丁肇中认为自己的原动力在于好奇心,而不在于生产和应用,没有听老师的告诫。老师一气之下让丁肇中转到了物理系。

毕业后,丁肇中对已被世界物理界公认的“基本粒子论”产生了很大兴趣,并发出疑问:“难道,这个世界上就没有其他的粒子存在吗?”

“全世界的物理现象都可以用基本粒子来解释,怎么可能还会有新的粒子呢?”世界物理界的泰山北斗们对丁肇中这个有悖于“常识”的疑问不屑一顾。

有悖“常识”的举措

为了寻找新粒子,丁肇中决定制造具有高分辨率的观察仪器,在质子加速器上寻找新粒子。

由于当时所有的物理现象都可以用已知的基本粒子和元素来解释,人们不需要什么新粒子,也就没有人相信丁肇中的实验能做成,因此,这个实验几乎被全天下所有的实验室拒绝。

丁肇中没有气馁,几经周转后,终于在1972年得到了美国布尔凯文国家实验室的特许,开始了自己的实验征程。

“老兄,你难道连这点常识也不懂,在那个区域,即使有什么新的粒子出现,也不过是些宽度很大的粒子,你为什么要花那么多本钱去搞这种劳民伤财的玩意儿呢?”一位权威的物理学家参观丁肇中的工作室,看到丁肇中的助手正在试制高分辨率的探测器后,大为吃惊,拍着丁肇中的肩膀说。

“先生,这不是懂不懂常识的问题,而是要靠事实来回答。一般来说,我是不相信理论上的争论的。”在受到公开的批评和非难时,丁肇中毫不示弱,更加坚定了不断探索的决心。

两年后,丁肇中领导的实验小组发现了一种质量大、寿命长的奇怪粒子——J粒子。J粒子的发现,在物理学界掀起了轩然大波,使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异,为人类开拓了宇宙未知的领域,使基本粒子物理迈进了一个新的境界。

丁肇中案档

丁肇中(1936—),美国实验物理学家,华裔美国人,汉族,祖籍山东省日照市涛雒(luò),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”将那种新粒子命名为“J粒子”。

丁肇中典录经语

1.自然科学理论不能离开实验的基础,特别是物理学,它是从实验开始的。

2.人类是有好奇心的。我毕生的追求,就是满足自己的好奇心,也就是兴趣。

3.任何科学研究,最重要的是要看对于自己所从事的工作有没有兴趣,换句话说,也就是有没有事业心,这不能有丝毫的强迫。许多人从事科学研究的时间并不长,而接连出成果,我认为很重要的原因是他们有事业心。