一剑何妨半世磨——爱“第一个吃螃蟹”的“大剑客”丁肇中先生 (一)轶事篇

丁肇中先生的名字,早在小时候已经如雷贯耳,那时尚只有3个得诺奖的华裔科学家(杨、李、丁)。可是直到上了大学,修了非物理专业的《近现代物理》课程,才了解到他当年的发现对物理学有多么重要:这一发现“于无声处听惊雷”,颠覆了此前所有理论对夸克的理解,引发了70-80年代粒子物理的大发展。后来到了麻绳技校,在介绍校史的橱窗里看到丁先生70年代讲课的照片;在Vassar Street的44号楼,看到了门口大大的“J”字牌(见下图,那是为纪念他1974年发现J粒子而立的),更由衷的钦佩和感谢丁先生为我们华人争光。

最近在网上看到了去年丁先生在台湾大学庆祝他获得诺奖40周年的演讲,听来受益良多,感想更多,讲几段轶事和感想,和大家分享。

1. MIT的肥皂与丁先生的诺奖

说起J粒子的发现和MIT,有个很有趣的小故事。这个实验需要当时最高能的装置,屏蔽射线也是大问题,光水泥就用了1万吨。而为了屏蔽中子,丁先生需要订购5吨肥皂(您没看错,是5吨)。不过这个肥皂经费很难被美国政府批准,因为如果报给国会,不懂科学的议员们想破头也不理解这么多肥皂对物理有什么用。

可是MIT校方明白,丁先生这肥皂绝不是要开澡堂,更不是肥皂剧,是大大的正事,于是直接批款买了。:)因此MIT对此次诺奖的直接物质贡献,是5吨肥皂。

2. 一剑何妨半世磨

第一次现场听丁先生演讲还是20年前,那时旨在探索宇宙中的反物质和暗物质的阿尔法磁谱仪1号(AMS-1)正在研制和组装过程中。丁先生用英语做报告,一句升调,下一句降调,依次重复,整体显得稳重甚至有点木讷。但在你不注意的时候他会抽冷子蹦出来个小幽默,很有意思。不想一晃20年过去,丁先生领导的阿尔法磁谱仪2号(AMS-2)仍在太空中采集数据——单是这一个实验就做了20年,他本人现在也已经是年过八旬的老人,仍然在科研一线,这何止是“十年磨一剑”!而有关暗物质的最后一部分高能数据,还要等到2024年左右,届时丁先生将是88岁高龄!

不光是这个AMS的工作,对验证量子电动力学有重要意义的电子半径的测量,丁先生也研究了三、四十年之久,把半径的上限从1e-14厘米降低到1e-17厘米。真可谓是“一剑何妨半世磨”!

3. 大师入行与埃塞俄比亚人的贡献

个人觉得,丁先生是20世纪后半叶至今最伟大的实验物理学家,没有“之一”。他做的每一个实验,都剑指物理学的根本和核心问题,都被当时的科学家认为是”mission impossible”而望而却步,都把当时的实验技术发挥到了极致。所以如果用鲁迅+金庸的话说,他应该是最爱“第一个吃螃蟹”的“大剑客”。他实验中选用的每一个精密仪器,都是美轮美奂的技术“艺术品”;从设计到执行,妙到毫巅,细到极致。比如,他发现J粒子的工作,不是万里挑一,不是亿里挑一,而是100亿挑一!他经常用的比喻是:相当于下了100亿个雨滴,有一个是粉红色的,你要把它挑出来。敢于挑战这种工作,需要“干将”宝剑+“独孤”门的剑法+一眼看清和切断蚂蚁一根触角的功力。

更难得的是他卓越的领导才能,这是极少数宗师级的实验物理学家才具备的,堪比费米、卢瑟福和劳伦斯(加速器的发明人)这样的前辈“帅才”;在金庸笔下的“剑客”中,恐怕只有张三丰可比。比如AMS这个项目,有16个国家,600多名科学家和工程师参与,作为实验的总设计师协调这个工作,和16个政府部门打交道,有多么不容易!和他一比,俺们绝大多数人的实验都是小儿科而已。

而促使丁先生走上实验物理道路的,却是咖啡;更加追本溯源的话,是埃塞俄比亚人带来的一个偶然。他最初是学理论物理的,导师是著名的理论物理学家乌伦贝克,最早提出电子自旋的理论大师。丁肇中进组1、2个月后,一次组里喝咖啡,老乌感概,如果重活一次,一定要做实验,不做理论。丁先生就问为什么。老乌说“实验物理的结果多是对物理学有贡献的,而理论物理学家,真正做出贡献的人很少,屈指可数,其余99%大概是可以扔掉的。”于是第二天丁先生就到老乌的办公室说:我不跟你念了,我要去学实验物理了。

这样看来,coffer hour对物理发展确实是有重要影响的,追溯下去,埃塞俄比亚人对物理学的间接贡献也是很大的。咖啡原产埃塞俄比亚,后来传到阿拉伯半岛和整个世界。没有他们大家都不知道喝咖啡滴,这样乌大师就不会咖啡后吐真言,丁先生也成不了实验大师了。:)

4.“没用”实验的有用价值。

丁先生对高能物理学的眼光独到。80年代末,当高能物理学家还在迷恋修建大加速器的时候,丁先生就敏锐的感觉到,在地球上再建加速器,获得的信息恐怕有限;加速器再强,也难以产生太空里宇宙射线的高能,于是他就把目光转向了太空,寻求更经济而且更有效的实验手段,这就有了阿尔法磁谱仪对暗物质和反物质的探索。这眼光,真的是“高到天上去了”。

有趣的是,尽管丁先生曾在回答别人提问时“保证”,AMS绝对不会没有什么实用价值;但实际上这一探索顺带发现了,连我们以前对地球磁场的认识,都有很多不正确的地方。磁场对地球的重要性不言而喻,我们免受辐射正是靠地球磁场的屏蔽,而历史上的磁场反转和减弱都是发生过的。增进对此的理解以及了解其变化,是一件实实在在非常有实用价值的工作。

5. 妙答央视提问

丁肇中先生在家排行老大,后面两个弟弟/妹妹分别叫“肇华”,“肇民”。于是一次央视采访问他,如果再有一个弟弟或妹妹,是不是叫“肇族”(连起来是“中华民族”)。丁先生马上说“不对,叫”丁肇国“(中华民国);因为没有这个”国“,所以跑到台湾去了”。诙谐幽默,而又体现出了他们家庭对中华民国的情感——他的姥爷,是同盟会早期的革命者,为建立民国而捐躯的。

 

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(感谢您的阅读。近期会抽空奉上 下集:治学篇)

阿留 发表评论于
回复 '西柳湖畔' 的评论 :

多谢您雅临垂赏,确实如此!
西柳湖畔 发表评论于
好文章!丁肇中是科技界里最成功的"项目经理",领导来自世界各国的数千科学家一起工作几十年,可以想像他的人品有多好!他是麻省理工学院的骄傲, 也是华人的骄傲。
阿留 发表评论于
回复 '莲盆籽' 的评论 :

多谢莲老师分享经历!确实如此,基础科学需要大量投入,而且大部分投入未必有产出。但是,基础科学是新技术的源泉,长远来看大国是一定要搞的。所以NSF自称是America's investment in the future。

莲老师大概是typo,俺也常有。粒子,particle应该是正确的写法吧。:)
莲盆籽 发表评论于
Partical accelerator。 更正,对不起。
莲盆籽 发表评论于
谢谢阿留先生介绍!
敬佩科学家毕生努力的精神。
不懂物理,但大学在物理实验室打工。跟教授出差去Berkeley的 national lab,在partial accelerator 外面走了一圈,感叹微粒子加速需要这么个庞然大物!这才懂得基础科学研究要有强大的国力支持。
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