纪念J粒子发现50周年 | 杨澜对话诺奖得主丁肇中

杨澜：丁院士，非常感谢您接受我的采访。现在信息传播方式已经变得越来越碎片化，您觉得在这样一个时代，人类做深入的、长久的思考能力是否会有一定的减弱呢？

丁肇中：我先向你解释一下，我现在还没有退休，因为美国麻省理工学院没有退休制度，如果我退休了，就不能主持一个大的实验。所以我现在百分之百的时间都在实验室里，有的时候在美国麻省理工学院，有的时候在日内瓦的西欧核子中心，有2个控制实验室，我随时随地需要和天上的实验有交往，所以大家说的信息传播方式这些东西我是很落后的。所以我们组里的人就常常说“你怎么什么都不知道”，我通常都是问别人。我的兴趣是非常有限的，就是做我的实验。

杨澜：也许您的时间和精力希望更加专注到自己认为最重要的事情上。到88岁，很多人都可以颐养天年了，我听说您现在每天的工作时间还在10~12小时，是什么让您如此高强度的工作？

丁肇中：就是对从事的研究有兴趣。我们做了一个仪器，放在空间站上，重7.5吨，是一个大的磁铁，所以不同的宇宙线经过这个仪器以后留下不同的记录，分析这些记录就知道宇宙线是怎么来的，宇宙是怎样开始的，所有东西以前都没有人做过。同时，到了天上就不知道仪器有没有误差，有误差的话也没有办法去检修它。所以我绝大多数时间都是在了解仪器是不是运行正常，数据分析是不是正确。合作的有四五个国家，600多个科学家，现在比较少了，分析数据的才一两百个科学家，可是每个国家的科学家有自己传统的想法，但是最后我们只能发表一篇文章，所以我很多的时间都在判断哪一个是比较正确的。

杨澜：我看见您刚才把自己随身手机交给编导的时候，还提醒他说“如果有电话来一定要告诉我，因为有可能是实验的数据传过来”，这个实验已经进行好几年了，每天的数据都会是不一样的吗，您需要这样实时地去观测和关注它？

丁肇中：每天的数据有能量很高的就很少，所以要有很多时间来收集它。同时，因为以前没有人做过这种实验，最初的时候我们觉得可以分析一部分宇宙线，后来发现可以分析更多各种不同的宇宙线，所以范围越来越广。美国宇航局也正在与美国麻省理工学院和中国科学院高能物理研究所一起合作，增加一层灵敏度，再过3年，就派宇航员到天上再加一块新的东西。

杨澜：到2030年空间站就应该回归地球了对不对？您是否把自己的工作时间也一直延到2030年？

丁肇中：2030年回归地球是现在的计划，2010年的时候空间站回归地球的计划是2024年，后来改成2026年，再后来改成2028年，现在说2030年。在空间站上，很多国家一起合作，空间站长109米，宽80米，约等于一个足球场那么大，重420吨，经常有6个宇航员在天上。把这个空间站取消以后，第一问题是有俄罗斯的宇航员、美国的宇航员，这些人到哪儿去研究，根据我的了解，可能要控制到人能安全到月亮长久住的时候，才可以把空间站取消掉。

我打算一直工作下去，要是有一天别人说的话我记不住了，别人说的事情我不了解了，我就应该把工作让给别人。现在每天下午5点我主持讨论空间站的事情，空间站上实验的每个细节我都记得，包括每个人每天说过什么话，为什么今天说的不一样。

杨澜：如果读者问您，花了这么多钱，那么多科学家一起，又有这么长的时间，还要丁院士88岁的高龄天天盯着，这项计划为什么如此重要呢？它到底要证明或者发现什么呢？

丁肇中：人都是好奇的，人和动物最大的不同是人有好奇心。100多年以前，我们都认为地球是宇宙的中心，地球是平的，经过100多年的科学研究，才知道地球不是平的，而是一个球。同时地球的存在、人的存在是个非常偶然的现象，不做实验、不做科学研究，就永远不知道原因。

杨澜：您能不能介绍一下，阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer，AMS）究竟是要去发现什么？

丁肇中：宇宙开始是大爆炸，爆炸之前应该是什么都没有，从一开始的时候有正物质，就应该有反的物质，比如有电子，就有正电子。现在宇宙已经有140亿年了，反物质组成的宇宙在什么地方，这是第1个问题。第2个问题，银河系中有个轨道，就是向心力和离心力的平衡，可以算出来向心力体积有多大，总共的质量比我们观察的质量大4倍左右，换句话说，90%的宇宙是看不见的，因为看不见，所以叫它暗物质，这个问题就是“暗物质是怎么来的”。第3个问题就是宇宙线有2种，一种是不带电的，一种是带电的，带电的占多数，周期表中几乎所有的元素都是从宇宙线来的，宇宙线来源是什么，特性是什么，能量的分布是什么，这些以前都没有做过，都不了解。

杨澜：这就是您希望通过这个实验去发现一些关于宇宙的真相，去了解它。所以基础科学的研究就是去发现这个宇宙的真理和规律。它不同于应用科学，应用科学是很快要把它变成一个可以使用的，对人类有用的技术。

丁肇中：基础科学发展的时候也有应用的发展，比如在欧洲核子中心有一个周长27千米的大加速器，互联网就是在欧洲核子中心做加速器的时候发现的。

杨澜：所以人们不能用简单的功利主义去判定一项基础研究的价值。从牛顿到爱因斯坦，再到霍金，我们对于宇宙的认识不断变得更加丰富。作为一位物理学家来说，终其一生能够做到也只是中间很小的一个部分，您怎么看待自己和这个群体之间的关系？

丁肇中：我做过很多的实验，包括我拿诺贝尔奖的实验。我想再过100年以后，假使有人能记住我的话，可能是这个空间站上的实验，因为确实是非常困难。大家都知道，中国人发明的指南针，放一个磁铁，一头一定向南，一头一定向北，如果把一颗大的磁铁放在天上，航天飞机马上就失去控制了，这就是没有人能把磁铁放到天上的原因。后来我们和中国科学院电工研究所的人一起想了一个很简单的办法：设计一个磁铁，在设计的时候不要让外面有磁，所有的磁都在里面，这样它就不转了。

杨澜：中国人过去讲，一个人要“格物、致知、诚意、正心、修身、齐家、治国、平天下”。关于格物致知，您也曾经在这个方面有过一些中西方文化或者哲学的比较，您作为实验物理的一位科学家，格物致知对您意味着什么？

丁肇中：了解自然现象必须做实验。做实验千万不能有偏见，对的就是对的，错的就是错的，同时物理的进展不是投票来解决的，大多数人反对你，并不代表你是错的，因为科学的进展是要打破所有人的观念。所以我有很多实验，常常受到很多人的反对，很多人说这是没有用的，还有人说太困难了，做不出来，结果到现在还没有做过错的实验。

杨澜：您从事物理研究已经60余年了，从来没有做过一个错误的实验，要做到这一点有多难能跟我们讲一讲吗？

丁肇中：我只能这么说，我一直认为我能力是有限的，集中精力做一件事情。

杨澜：在您的科研生涯当中，应该是有5个最重要的实验，其中您觉得最有创意的或者说最重要的问题，能不能举两个例子？

丁肇中：我做过很多的实验，绝大多数虽然是正确的，对物理有贡献，可是随着时间的推移，我就觉得这些贡献越来越小。现在这个实验以前没有人做过，所有发现的现象都是新的，所有的结果就是我们现在在天上这个实验和现在的理论是不符合的，这个是比较有意义的，没有办法解释。举一个例子，比如说宇宙线里有氢、氦、氧，这些能量分辨率是一样的，这是想象不到的。

杨澜：就我的理解，您现在做的最重要也是最困难的实验其实要回答的问题是宇宙中是否存在着反物质的世界，它的来源是什么。

丁肇中：对，反物质、暗物质和宇宙线是怎么来的。

杨澜：如果我们追溯到您38岁的时候做的著名实验发现了新的夸克“J粒子”，当时您提出的问题是什么呢？

丁肇中：现在的人都说是找夸克，其实不是这样的，我最开始是测量电子的半径。没有半径，永远找不到，我在做这个实验的时候就发现光忽然会变成有质量的粒子，它的质量都和质子差不多，有3种不同的粒子，我就很奇怪为什么只有3种？所有的质量都和质子质量差不多，所以我就准备做一个实验，到了第4种，实验非常困难，要把整个加速器里所有的粒子拿出来，从靶上来找新的东西，很多人反对，所有的实验室都拒绝这个实验，说“一点意义没有，把加速器里所有的加速的粒子拿出来，是不可能的事情，非常危险”。

杨澜：那是什么让您坚持己见呢？

丁肇中：因为他们是错误的。最后美国布鲁克海文国家实验室同意了，结果我们就发现第4种粒子比原来的3种粒子重3倍。“J粒子”发现以后，很多与“J粒子”类似的家族就被发现了，它最大的特性是这个家族的寿命比别的原子和粒子寿命长1万倍，这是什么意思呢？比如说一般人活到100岁就差不多了，忽然在一个村子里找到了活100万岁的人，这些人就和别人是不一样的。“J粒子”比一般所知道的粒子寿命长1万倍，这是主要的原因。之后，我们开始相信夸克理论。我在做这个实验的时候，有两个很有名的物理学家，我跟他们解释我在做什么，他们说这是一点意义都没有的，我就说这是我们早就推测出来的。

杨澜：中国人说这就是事后诸葛亮，当然我知道那次的实验您也是很慎重的，因为毕竟是很有突破性和颠覆性的一个实验结果，所以您当时是在什么样的条件下才决定对外发布的呢？

丁肇中：我到斯坦福大学去开会，他们说他们有同样的结果，所以我们就决定一起发表。通常我们的数据分析是2组，或者3组、4组，同样的数据来分析，到误差很小的时候，就跟医生看病一样，找一个医生和另外一个医生，分析不是绝对一样的。

杨澜：您40岁就获得了诺贝尔奖，在诺贝尔奖得主当中算是年轻的，可能有些人会觉得40岁已经功成名就了，一辈子躺在功劳簿上也是可以过的很不错，在这之后激励着您不断地在科学道路上一直往前探索，而且到今天还如此高强度的工作，这个动力究竟是什么？

丁肇中：好奇。同时我没有别的兴趣。还有很重要的一点，是我的太太非常支持。

杨澜：现在88岁了，您是否有的时候也会感慨自己“毕竟老了”？

丁肇中：没有感觉“毕竟老了”，只是觉得时间过得好快。我记得很清楚，二十几岁、三十几岁、四十几岁，五十几岁的事情，好像转眼一下就过去了。

杨澜：您觉得自己的思考能力，包括记忆力有减退吗？

丁肇中：还没有发现，我已经说过了，假使分析能力、记忆能力，就是物理上的（能力）减退的话，我就不应该做这个实验了，不应该领导这个实验了。

杨澜：我发现一个很神奇的事情，和人的心理有关，就是心理状态往往能够影响到我们生理的状态，比如说我去采访苏州的绣娘，做刺绣的女工，她因为一直刺绣，非常地专注，到她60岁的时候居然眼睛都不会花的，因为她每天都在做这么精细的事情，但是她如果把针停下来说我不做了，她的眼睛马上就花了。所以我想是不是某种程度上，像您这样的物理学家，因为一直在这样高强度脑力的工作和科学的研究，所以您的这种思辨能力就没有减弱？

丁肇中：我猜想你说的是很对的，我的太太常常跟我说你不能退休，你退休了以后做什么事情？你想一想看，你一辈子都在做物理。

杨澜：接下来我想就年轻人关心的一些问题来问问您。对于我们应该用什么样的教育来鼓励年轻人，能够去发挥他们的想象力和创造力，我知道在您的研究团队当中有比较受中国式传统教育成长起来的，也有其他不同的一些教育方式，您会发现中国的学生有哪些普遍优势或者说有一些短板吗？

丁肇中：我只能说跟我一起做研究的人通常跟我工作很久，有很多国家的人，每个国家都有特别好的科学家、中等的科学家，也有中等以下的科学家，很偶然的时候你会遇到一个很特别的科学家，比如说王贻芳院士就是非常特别的，他要准备做一个大的加速器这个想法，我听别人告诉我，大家都在讨论这个重要还是不重要。这个是非常重要的事情，因为这是增加人类知识的事情，像这种人是很难找到的，并不是说可以从教育、考试中找出来。

我再讲一讲我个人，我1956年从台湾到密歇根大学，因为时差常常就睡着了，我最初念的是机械工程，导师就跟我说，你念机械工程不合适。因为我不会画图，那个时候没有计算机。他就跟我说，你最好转到物理系，同时你最好也转到数学系。然后他又说了一句，你本科生就不要念了，你去念研究院的课。第1年的时候我20岁，通常在美国是18岁进大学，所以我是年纪最大的。第2年，我到研究院就是最年轻的学生，学校对我是很优待的，因为拿博士学位需要有很多考试，学校物理系觉得我就不要考了。在麻省理工学院我有很多学生，偶然有一个特别好的，我也会让他两年或三年就毕业，不要五六年。

杨澜：也就是说一套规范的制度在遇到那些不同才智的学生时应该要有一定的弹性去适合他们的成长。即使像您这样在实验方面对自己非常有信心的，但是就现在AMS这个项目在发射的时候您也还是非常紧张的吧？那个时候您最担心的是什么呢？

丁肇中：因为有30万个信号通道和不同的仪器，很多的仪器都是从来没有在天上用过，所以我就担心起飞的时候振荡很大，到天上升空，在地面没有办法测量，没有真空的情况，所以虽然在地面上测量了很多次，并不能绝对代表到了天上不出事情。我还记得临起飞前，我特别到发射台上去看了一下，已经晚上12点了，我和我太太一起去的，因为火箭在加燃料的时候不能上去，然后我就离开了，离开的时候没有多久就看到后面有个红灯，是警察追来了。警察说我们超速了，我太太就说，明天他要发射他的实验，他很紧张。那个警察就说“我同情你，你把驾驶执照拿出来我看看”，我根本没有带驾驶执照。最后大概被罚了几百块美金。

杨澜：有一个问题这些年也经常被网友们提到，所谓钱学森之问，为什么我们的大学和科学界不能够培养出更多的大师，您的回答是什么？

丁肇中：我想随着中国社会和教育的进步，科学大师一定会和人类的数目成正比。学术自由是很重要的事情，选什么样的题目，比如在高能物理、化学、生物中做什么样的研究，每个人的观察不一样，鼓励这个事我觉得是很重要的。同时自然科学是实验的科学，再好的理论和实验不一样，就是错误的。实验可以推翻理论，理论是不可能推翻实验的。

杨澜：所以一个是要有学术的自由环境，一个是要尊重实验科学的精神。您诺贝尔奖的发言中，有哪一段您觉得对今天中国的年轻人会有共鸣的？

丁肇中：对我来说，我选择中文发言主要就是我认为“劳心者治人，劳力者治于人”这句话是不对的，所以我借这个机会告诉懂中文的小孩们。

杨澜：您曾经说过，获得诺贝尔奖的人在学生时期似乎都不是班上的第一名，这说明了什么呢？

丁肇中：说明了会背书并不是最重要的。最重要的是能选一门课题、选一个题目自己发展。