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楼主  发表于: 2012-07-07 11:46

 科普系列专博:向诺贝尔奖得主学习什么?(4)向丁肇中教授学习

丁肇中(Samuel Chao Chung Ting )(1936年-),华裔美国实验物理学家。汉族,祖籍山东省日照市涛雒。现任美国麻省理工学院教授,他曾发现一种新的基本粒子,所谓“J粒子”(以物理文献中表示电磁流的拉丁字母“J” 命名的新粒子),因为这个发现,于1976年丁肇中是继1957年李政道与杨振宁荣获诺贝尔物理学奖后,第三位获得诺贝尔物理学奖得主华人科学家,他是世界上著名的实验物理学家。
“吉普****式童年”

有人将丁肇中的童年称为“吉普****式童年”,因为那时他始终在搬家。他1936年生于美国密歇根州,但是在我国接受中小学教育,先后在重庆、南京和青岛上小学。1948年随父母去台湾,又在台中读了一年小学。1949年丁肇中先考入台北成功中学,次年入台湾建国中学,接受严格的教育,他的数学、物理和历史学习成绩优秀。1948年又去了台湾。1955年建国中学高中部毕业,考入成功大学机械工程系。1956年转到美国密歇根大学,在物理系和数学系学习,1960年获硕士学位,1962年获物理学博士学位。经历了密歇根大学、哥伦比亚大学、麻省理工等著名学府的深造后,他“因为发现了一种新的基本粒子”,于1976年获得诺贝尔物理学奖。

在大学里,丁肇中发现自己对于绘制和阅读工程图纸完全没有天赋,他的长处在于理论物理学和数学。1962年研究生毕业后,他去了瑞士的日内瓦,为欧洲核研究组织(以下简称CERN)工作,AMS就是在那里被安装到一起的。

工作之初,丁肇中的好奇心总是遭到同行的打击。有物理学家质问他:“三种夸克已经能够解释宇宙中的所有现象,你干嘛还要去找第四种呢,完全没必要嘛!”丁肇中的假设实验也被当时世界上的多家知名研究所给否定了。

1974年,他与伯顿·里奇同时发现了J粒子,2年后他们共享了诺贝尔物理学奖。瑞典斯德哥尔摩的授奖仪式上,丁肇中坚持用汉语发言,这是诺贝尔奖颁奖礼上第一次响起汉语的声音。

丁肇中在回忆发现J粒子过程时说:“去找寻一种在自然界中存在但尚未被发现的东西,是多么有乐趣的事情。”或许是这种乐趣,使得他继续去找寻可能在宇宙中存在的暗物质。

1963年,他获得福特基金会的奖学金,到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)工作。1964年起在美国哥伦比亚大学工作。1967年起任麻省理工学院物理学系教授。1977年起任托马斯·达德利·卡伯特讲座教授。1970年任美国物理协会粒子和场研究项目顾问,并任《核物理通报》副主编。1975年当选美国艺术与科学学院院士[1]。他是美国科学院院士,研究方向是高能实验粒子物理学,包括量子电动力学、电弱统一理论、量子色动力学的研究。他所领导的马克·杰实验组先后在几个国际实验中心开展令人**************的前沿物理的探索性实验工作。 独特思维与交流方式
与丁肇中初次交流时,一般媒体记者、或非物理专业人员、或不同行人,觉得听不大懂他的语言,甚至感到似乎有点思维 “混乱”。其实不然,仔细听来就会了解到,他的思维并非“混乱”,而是如同有一种“混沌序”,犹如从分岔到混沌的错综复杂的演化过程。由于他想说的和要做的科学问题前沿性探索性特别强,具有高复杂性,以至于难以用普通的语言进行通俗而合理的表达给媒体听众。大有所谓“同行看门道,外行看热闹”之感。事实上,他的学术报告非常精彩,具有极高的科学性、准确性、学术性和趣味性,他的描述和论证的层次井井有条,极富吸引力和逻辑性。当然,不同领域和素质的听众反映自然大相径庭。大家不妨想一想,像这么有胆量、有能力、有魄力到领导着来自美、法、德、中等14个国家43所一流大学和科研院所的581名物理学家,在日内瓦建造的世界上能量最大的正负质子对撞机上,探索宇宙中的新物质、反物质,这前所未有的事情,他不愧为能够自由驾驭物理科学大军的帅才,世界级杰出的领军人物!!



根据兴趣,选择了(物理学)专业

当丁肇中被问及成功的秘诀时,他说,根据兴趣选择专业,这正是继承了他母亲从事具有的衣钵,用最简单的语言说出了最真实也是最难实践的道理。尽管他表示因为“每个人成长背景不一样”,自己没有资格回答这样的问题,。

由于战乱,却恰逢日军侵华,丁肇中的小学课程基本是父母在家教授的。战争对他的影响就是他没怎么上学,经常在玩。但只要一回到家,丁肇中的父母就会给他讲述一大堆故事:牛顿、法拉第、麦克斯韦尔……。

他说“年轻的时候,我总是不知道该做什么,但是我知道我想成为一名科学家。”1956年,丁肇中回到了他的出生地密歇根,身上只有100美元,那对他来说简直是一笔巨款。饿得发慌的他急不可耐地买了一个汉堡吃,吃完之后他就后悔了,因为汉堡整整花掉了他1美元!揣着99美元的丁肇中发现还有很多事情让他意外:他不怎么会说英语,他没有棉鞋,他之所以进入了一家工程学院,是因为那里有个远房亲戚有免费房给他住。

最终他到美国密歇根大学深造,他对数理化发生了浓厚的兴趣。那时,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。

丁肇中说“密歇根大学的经历对我一生影响最大。”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,冷门的物理开辟了他通向诺奖的大道,并给了他最高的荣耀。他研究了一辈子的实验物理,谈起实验,他的眼睛里总是充满了神采,时常笑得像一个纯真的孩子。普通人眼中枯燥深奥的物理,却成为他享受无穷快乐的源泉。



荡然承认: “在科学真理面前我很笨”

从上世纪90年代中期起,丁肇中就率领庞大的科研团队开始阿尔法磁谱仪实验,拉开了人类在太空探索宇宙之谜的序幕。如今,这个实验还在继续着,他的团队有全球600多位顶尖科学家参与,包括我国一些高校科研院所的教授和科学家,例如我院、华中师大、北大等。为什么他领导如此大规模的实验?现年76岁的丁肇中教授的实验目的只有一个:探索宇宙的奥秘。这位科学巨匠总是目光远大、精神矍铄。他会见媒体身着白色衬衫、黑色西装裤,着装简约而朴素。正如他自己荡然承认:“在科学真理面前,大概是我太笨了。”



实话实说的“不知道先生”

丁肇中具有严谨、认真、求实的态度,凡是自己不了解的事情,实话实说:“不知道”。一个顶着诺奖的巨大光环的丁肇中先生经常面对记者的各种提问,他最多的回答是三个字:“不知道”。 所以被称为《不知道先生》。“不知道”三个字虽然很简单,但是在公众场合说出这三个字又需要很大的勇气。“不知道”三个字的背后,正是反映作为一位自然科学家的严谨、认真、实事求实的科学态度。他使的好:“像我这种人,能力是很有限的。拿诺贝尔奖在科学上是最高荣誉,对世界对科学有很大贡献。但是拿物理奖的,只限于对物理有贡献,绝不代表对任何事都有贡献、对任何事都有能力。”因为不了解,只能回答“不知道”,因为没有经历过这件事情,所以回答“不知道”。在丁肇中看来,这是很自然的事情。



严格挑选科研人员

丁肇中非常严格挑选参加试验的科研人员,可以说,是出了名的,大家早有所闻。其中,最重要的要求标准之一是:必须“专一”。“因为这些实验是非常困难的,所有的仪器都没有做过这些实验,大多数人都认为不可能成功。所以任何参加实验的人,别的什么都不能干,只能专心做实验。”

J粒子的发现,奠定了丁肇中在世界物理学界的地位。他正是凭借这一发现斩获了1976年物理学诺贝尔奖。当年,丁肇中在做寻找新粒子的实验尚未成功之时,人们说他是傻子,因为成功的可能性很小。但当他找到新粒子时,人们又说他是一个实验物理的天才。

由于丁肇中对物理学的贡献,除了1976年获得了诺奖,并被美国政府授予洛仑兹奖,1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科学奖。他是美国国家科学院院士,美国文理科学院院士,苏联科学院外籍院士,中国台北中央研究院院士,巴基斯坦科学院院士。利波洛格那大学(1988)和哥伦比亚大学(1990)授予名誉博士学位。他是中国上海交通大学和北京师范大学的名誉教授,是曲阜师范大学、日照职业技术学院名誉校长。1977年获美国工程科学学会的埃林金奖章,1988年获意大利陶尔米纳市的金豹优秀奖及意大利布雷西亚市的科学金奖章。可以说,他已经誉满全球,仍在不断拼搏,与天奋斗其乐无穷!我们祝愿他:今后捷报频传,取得新的更大的成果,揭开太空宇宙的真正奥秘,并造福全人类!


不怕反对,坚持理念,排除万难,勇往直前

值得注意的是,丁肇中说,他这一辈子做的每个实验都有大量的人反对,例如下面将讲到探索宇宙最神秘的暗物质。但是只要他明确制定了实验目的和方案之后, 不怕任何反对,坚持自己理念,排除万难,勇往直前!他那种韧的战斗精神、坚持到底就是胜利、顽强拼搏的精神值得大家学习,他的科学实践和事实证明了一条颠扑不破的真理:科学的进步不是依靠“政治那样的选票”,而是依靠智慧和辛勤的劳动,是多数服从少数,通常是极少数人把大家的传统观念推翻了,有所发现,有所创造,这样才能推动着科学技术不断地向前。这就是中外科学史。



暴风雨中去跟踪一滴雨的踪迹

——宇宙中最神秘的暗物质

根据解密的苏联档案显示,1961年7月15日苏联宇航员加加林成为第一个从太空俯视地球的人,在太空飞行108分钟,但是没有什么发现。50年后的2011年5月16日,美国“奋进号”航天飞机从佛罗里达州的发射中心升空。主持这个历时17年、耗资15亿美元的庞大航天项目的首席科学家,正是丁肇中。

佛罗里达州东海岸的梅里特岛,身高36米多的“奋进号”航天飞机矗立在肯尼迪航天中心的39A号发射井台上,在阳光下显得光彩照人。“奋进号”建造于1991年,是用来接替夭折的“挑战者号”,1986年1月28日,“挑战者号”在升空73秒之后发生解体和爆炸,7名机组人员全部丧生,太空探索除了风光之外,还有巨大的危险。

按照原计划,“奋进号”应该在4月29日升空,当时美国总统奥巴马一家也兴致勃勃地来到观看,结果,白色的大家伙出了问题,由于电力系统问题,发射被推迟,奥巴马一家只好扫兴而归。

但是对于75岁的丁肇中来说,29日的问题会紧紧揪住他的心,因为这个他为之倾注心血17年的大家伙是无论如何不能出事的。

他获得诺贝尔物理学奖的5年之后,第一架航天器升空。从1994年开始,丁肇中投身于“阿尔法磁谱仪2”(简称AMS)的工作,这个8吨重的家伙是太空粒子探测器,它将被安放在国际空间站上,可以帮助科学家们寻找那传说中宇宙里最神秘的“暗物质”。丁肇中是AMS项目的主持者,包括中国科学家在内的600多名科研人员共同完成了这个探测器项目,现在只剩下最后一个环节:把它送到太空去。利用这个探测器在太空寻找暗物质存在证据的难度有多大?丁肇中的同事说,就像是在暴风雨中去跟踪一滴雨的踪迹一般。有美国媒体说丁肇中主持的项目就像是“在倾听最古老的宇宙深处的回声”。

如此重要的探测器当然价格不菲,它花了15亿美元。期间一波三折,先是2003年美国航空航天总署(以下简称NASA)的“哥伦比亚号”航天飞机坠毁;2006年,德国人又研制出了“帕梅拉”探测器与AMS试比高;连AMS的安装地点国际空间站也发生大火,每一次人媒体和观众都在问,丁肇中的项目还能继续吗?

也有人嘲笑丁肇中说:为什么你如此痴迷于AMS项目,就像是那些只会说不会飞的地勤人员一样。

1993年,丁肇中开始思考太空的事情,可时机不对,当时美国取消了对德州一个粒子探索项目的资金支持,很多科学家纷纷离去。丁肇中开始劝说美国能源部赞助AMS项目,批评者众多,认为丁肇中在浪费大量的钱去探索一种还未在理论上完全证明存在的东西。1998年,AMS的样机搭载“发现者号”航天飞机登上了俄罗斯国际空间站,而且运转良好,这让AMS的投资被追加到了15亿美元,骂声因此更大。

丁肇中说:“这就是为何我让能源部派一流的专家来看我们的项目,让他们清楚地看到我们做了什么。如果派来的都是三流的专家,他们只会说,为什么能源部投资丁肇中的项目,而不投我的?”



AMS成了总统选战的话题

2003年,“哥伦比亚号”航天飞机坠毁之后,几乎所有的航空航天项目都遭到了重新的审视,“不是为别的,NASA调我们走只因为它没钱了。”丁肇中解释说。2006年,丁肇中再次遭到质疑。欧洲的反物质探测器——“帕梅拉”卫星,在苏联遗留在哈萨克斯坦的火箭发射场升空。丁肇中被讥讽为“花大钱去拣别人的剩饭”,如果有政客插手,资金随时可能被停掉。

为此,丁肇意把办公室搬到了华盛顿,向每一位愿意听他讲述AMS项目的国会议员推销他的项目,就算没人也支持,也不要有人反对才好。

功夫不负有心人,2008年,美国国会终于听懂了丁肇中的话,通过法案,要求NASA必须追加一次航天飞机发射任何将AMS送到国际空间站去。甚至在总统竞选战中,民主党的奥巴马和共和党的麦凯恩也就AMS展开了各自的话题,奥巴马甚至说美国人要继续探索火星。奥巴马当选后的第3天,航天飞机升空计划被敲定,AMS就是这次飞行的任务之一。

就在一切就绪之时,丁肇中又变卦了,因为他觉得AMS核心设备之一的超导电磁可能存在问题,3年就会报废,他决定换掉它。这个最后关头的巨大改动,使得“奋进号”的发射时间从2010年的7月推迟到了2011年4月,又因为电力系统原因,再次推迟到了5月才最后升空。

与丁肇中分享诺贝尔物理学奖的伯顿·里奇对此感到并不奇怪,他说:“丁肇中是那种对实验的每一个细节都特别注意的人,他绝对不是那种可以坐在后面指使别人完成实验的人。”

丁肇中回忆说:“我还记得第一次与NASA负责人见面的情景,他叫丹·戈丁,会面本来计划只有1小时,但是我们聊了3个小时。临走时,他叫住我说,你知道的,太空是充满敌意的。起初我并不明白他的‘太空充满敌意’是什么意思,10年之后我明白了,一旦你有任何的细微差错,都无法像在实验室里一样,叫你的研究生去搞定它那么简单。”

(以上二节请参考:2011年7月下《看世界》)



本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-266190-589673.html


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